【正文】 括數(shù)組和簇；其他數(shù)據(jù)類型包括枚舉（ RefNum）、空類型等等。設(shè) f 為被測信號的頻率， sf 為 A/D 的采樣頻率，則一個周期內(nèi)的采樣點數(shù) sfN=f，而相鄰兩個采樣點之間的相位差： 360 360sftf? ? ? ? （ 2） 假設(shè)用兩個數(shù)組來保存兩列信號的信息，信號 U1 的首次過零點對應(yīng)數(shù)組的第 i 個元素，數(shù)組 U2 的首次過零點對應(yīng)數(shù)組的第 j 個元素，這樣式（ 1）中的 t 就對應(yīng)為數(shù)組元素的序號差。設(shè)在周期函數(shù)的一個周期內(nèi)有 N 個采樣點，且每兩個采樣點間的時間相同，則有： 1011011122( ) c os22()NkNkkxkNNkb x k si nNNaarc tanb????????????1a 第四章 相位差測量方法原理簡介 15 對于兩個周期信號函數(shù) 1()xt和 2()xt，他們的基波傅里葉系數(shù)分別為： 110111 10111111121 20121 2021212122( ) c o s22()22( ) c o s22()NkNkNkNkkxkNNkb x k si nNNaa rct a nbkxkNNkb x k si nNNaa rct a nb????????????????????????11aa 則 1()xt的基波分量與 2()xt的基波分量的相位差為： 1 1 2 11 1 2 11 1 2 1aa= = a r c ta n a r c ta nbb? ? ? 零點檢測法測量相位差原理 過零檢測法的基本原理可以有式（ 1）來表示，其中 T 為被測信號的周期， t 為被測信號過零點的時間差，相應(yīng)的相位差 ? 為： t= 360T? ? （ 1） 這種相位差測量的方法多基于傳統(tǒng)的硬件電路實現(xiàn)。 在有限區(qū)間 (, )t t T? 內(nèi)，絕對可積的任一周期函數(shù) ()xt 可以展開成傅里葉級數(shù)： 00101111( ) ( c os si n )( c os si n )si n( ),2( ) c os2( ) si n, : a r c t a nnnnnnnnnnnnnnnx t a n t b n tA a n t b n tA A n taba x t n t dtTb x t n t dtTnab?????????????? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ?????????????其 中 為 傅 里 葉 系 數(shù)為 次 諧 波 的 初 相 位 其 中 基 波 的 初 相 位 為 以上計算的意義在于：一個周期信號可以用一個直流分量和一系列諧波的線性疊加來表示，只要求處傅里葉系數(shù) na和 nb 即可求出任一諧波的初相位 n? ，而在相位差測量中只要求出基波的初相位 1? 即可。連續(xù)信號 ()yt變?yōu)殡x散時間序列 ( ), 0 ,1, 2 , ... , 1y n n k??。 2)由自相關(guān)函數(shù)求出 ( ), (t)xt y 的幅值 根據(jù)戶相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)，當(dāng)延遲量 ?=0 時，自相關(guān)函數(shù)取得最大值，且唯一與信號的幅值有關(guān)。 ( ) si n( )x t A t y t B t? ? ?? ? ?。通過這些功能子模板，可實現(xiàn)所有 LABVIEW 的應(yīng)用功能。每個子模板的內(nèi)容及操作是 LABVIEW 編程最基本、最重要的內(nèi)容。 （ 3）功能模板 使用功能模板可創(chuàng)建框圖程序模板上每一個頂層圖標(biāo)都表示一個子模板。使用控制模板可以給前面板增加輸入控件和輸出指示器。 （ 2）．控件模板 控件模板按功能分類，每個工具圖 標(biāo) 雙 包含一系列子模板。 （ 1）．工具模板 工具模板包括操作工具，定位工具，標(biāo)注工具，連線工具，彈出菜單工具，滾動工具斷點工具 探 針 工具，顏色工具和顏色拷貝工具。 第三章 編程軟件 LABVIEW 的簡介 11 LABVIEW的編程環(huán)境 LABVIEW 模板 與一般的程序相比， LABVIEW 提 供了三個浮動的圖形化工具模板，分別是工具模板、控制模板和功能模板。 LABVIEW應(yīng)用于實驗室研究與自動化 LABVIEW 為科學(xué)家和工程師提供功能強(qiáng)大的高級數(shù)學(xué)分析庫，包括統(tǒng) 計、估計、回歸分析、線性代數(shù)、信號生成算法、時域和頻域算法等眾多科學(xué)領(lǐng)域，可滿足各種計算機(jī)和分析需要。 LABVIEW應(yīng)用于過程控制和工業(yè)自動化 LABVIEW 強(qiáng)大的硬件驅(qū)動、圖形顯示能力和便捷的快速程序設(shè)計為過程的控制和工業(yè)自動化應(yīng)用提供了優(yōu)秀的解決方案。 LABVIEW應(yīng)用于測 試與測量 LABVIEW 已成為測試與測量領(lǐng)域的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過 GPIB、VXI、 PLC 串行設(shè)備和插卡數(shù)據(jù)采集板可以構(gòu)成實際的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。后來，隨著 PC 機(jī)的出現(xiàn)，工程師和科學(xué)家找到一種通過性能價格比高的通用 PC 機(jī)控制臺式儀器的方法，各種基于 PC機(jī)接口的板卡產(chǎn)品便應(yīng)運而生。 數(shù)據(jù)采集、儀器控制、過程監(jiān)控和自動測試是實驗室研究和工業(yè)自動化領(lǐng)域廣泛存在的實際任務(wù)。用戶在屏幕上通過虛擬儀器面板對儀器的操作如同在真實儀器上的操作一樣直觀、方便、靈活。所謂虛擬儀器（ Virtual Instrument，簡稱 VI），就是在以通用計算機(jī)為核心的硬件平臺上，利用虛擬儀器軟件開發(fā)平臺在計算機(jī)的屏幕上虛擬出儀器的面板以及相應(yīng)的功能，人們通過鼠標(biāo)或鍵盤操作虛擬儀器面板上的旋鈕、開關(guān)和按鍵，去選用儀器功能，設(shè)置各種工作參數(shù)，啟動或停止一臺儀器的工作。同時，隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷提高，現(xiàn)代自動測試系統(tǒng)正向儀器的自動化、智能化、小型化、網(wǎng)絡(luò)化和綜合化方向發(fā)展。相位差測量在動態(tài)測試，如：振動和噪聲控制，傳感器的校準(zhǔn)，以及超聲測距和成像等領(lǐng)域越來越重要。在測試系統(tǒng)中越來越得到廣泛的應(yīng)用。 相位差測量儀的應(yīng)用 信號的相位差測量儀在電工技術(shù)，工業(yè)自動化，智能控制，通訊及電子技術(shù)等許多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。 。如果電路含有電感和電容，交流電壓和交流電流的相位差一般是不等于零的，也就是說一般是不同相的，或者電壓超前于電流，或者電流超前于電壓。也就是說交流電壓等于零的時候，交流第二章 相位差測量儀的概述 7 電流也等于零，交流電壓變到最大值的時候，交流電流也變到最大值。 例如研究加在電路上的交流電壓和通過這個電路的交流電流的相位差。 第二章 相位差測量儀的概述 相位差的定義 相位差 :兩個頻率相同的交流電相位的差叫做相位差，或者叫做相差。如虛擬函數(shù)發(fā)生器、虛擬示波器等。利用計算機(jī)的強(qiáng)大功能采用 圖形編程語言，設(shè)計了一種方便使用的相位差計。 第一章 引言 6 目前，美國的 NI 公司和 HP 公司在虛擬儀器的研究方面處于領(lǐng)先地位，購買其虛擬儀器產(chǎn)品必將有助于我們 的科研和教學(xué)工作，但價格非常昂貴?？沙浞职l(fā)揮計算機(jī)的能力，有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，可以創(chuàng)造出功能更強(qiáng)的儀器。 NI 的虛擬儀器軟件平臺為所有的 I/O 設(shè)備提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口，幫助用戶輕松地將多個測量設(shè)備集成到單個系統(tǒng)，減少了任務(wù)的復(fù)雜性。 虛擬儀器技術(shù)從本質(zhì)上說是一個集成的軟硬件概念。 在驅(qū)動和應(yīng)用兩個層面上， NI 高效的軟件構(gòu)架能與計算機(jī)、儀器儀表 和通訊方面的最新技術(shù)結(jié)合在一起。得益于 NI 軟件的靈活性，只需更新您的計算機(jī)或測量硬件，就能以最少的硬件投資 和極少的、甚至無需軟件上的升級即可改進(jìn)您的整個系統(tǒng)。此外，不斷發(fā)展的因特網(wǎng)和越來越快的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使得虛擬儀器技術(shù)展現(xiàn)其更強(qiáng)大的優(yōu)勢。 這就是虛擬儀器技術(shù)帶給您的無可比擬的優(yōu)勢。 PXI 作為一種專為工業(yè)數(shù)據(jù)采集與自動化應(yīng)用度身定制的模塊化儀器平臺，內(nèi)建有高端的定時和觸發(fā)總線，再配以各類模塊化的 I/O 硬件和相應(yīng)的測試測量開發(fā)軟件，您就可以建立完全自定義的測試測量解決方案。 第一章 引言 4 用于集成的軟硬件平臺 NI 首先提出的專為測試任務(wù)設(shè)計的 PXI 硬件平臺， 已經(jīng)成為當(dāng)今測試、測量和自動化應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)平臺，它的開放式構(gòu)架、靈活性和 PC 技術(shù)的成本優(yōu)勢為測量和自動化行業(yè)帶來了一場翻天覆地的改革。 NI 高性能的硬件產(chǎn)品結(jié)合靈活的開發(fā)軟件，可以為負(fù)責(zé)測試和設(shè)計工作的工程師們創(chuàng)建完全自定義的測量系統(tǒng)，滿足各種獨特的應(yīng)用要求。 模塊化的 I/O硬件 面對如今日益復(fù)雜的測試測量應(yīng)用， NI 提供了全方位的軟硬件的解決方案。此外， NI 提供了更多交互式的測量工具和更高層的系統(tǒng)管理軟件工具，例如連接設(shè) 計與測試的交互式軟件 SignalExpress、用于傳統(tǒng) C 語言的 LabWindows/CVI、針對微軟 Visual Studio 的 Measurement Studio 等等，均可滿足客戶對高性能應(yīng)用的需求。使用正確的軟件工具并通過設(shè)計或調(diào)用特定的程序模塊，工程師和科學(xué)家們可以高效地創(chuàng)建自己的應(yīng)用以及友好的人機(jī)交互界面。只有同時擁有高效的軟件、模塊化 I/O 硬件和用于集成的軟硬件平臺這三大組成部分，才能充分發(fā)揮虛擬儀器技 術(shù)性能高、擴(kuò)展性強(qiáng)、開發(fā)時間少，以及出色的集成這四大優(yōu)勢。靈活高效的軟件能幫助您創(chuàng)建完全自定義的用戶界面，模塊化的硬件能方便地提供全方位的系統(tǒng)集成，標(biāo)準(zhǔn)的軟硬件平臺能滿足對同步和定時應(yīng)用的需求。下面的結(jié)構(gòu)反映了常見的虛擬儀器方案。以通用的計算機(jī)硬件及操作系統(tǒng)為依托，實現(xiàn)各種儀器功能。隨著計算機(jī)功能的日益強(qiáng)大以及其體積的日趨縮小，這類儀器功能也越來越第一章 引言 2 強(qiáng)大，目前已經(jīng)出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)的儀器。計算機(jī)和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個重要方向。它是按照“信號的調(diào)整與采集（ ADC），數(shù)據(jù)的分析與處理（ DSP），結(jié)果的輸出（ DAC）及顯示” 的結(jié)構(gòu)模式來建立通用儀器硬件平臺，在這個通用硬件儀器平臺上，調(diào)用不同的測量軟件就構(gòu)成了不同功能的儀器。在該實驗室中，使用自己開發(fā)的虛擬儀器開設(shè)了幾個實驗，并融入電路實驗課程，然后又轉(zhuǎn)向為全校的本科生和研究生開設(shè)虛擬儀器設(shè)計課程。電路的溫漂，噪聲級干擾信號，都會導(dǎo)致測量結(jié)果產(chǎn)生誤差，因此，傳統(tǒng)的相位差檢測方法正逐漸被軟件測量方法所替代，通過軟件 算法來消除溫漂，噪聲及干擾信號的影響，使測量結(jié)果更加精確。 Part IV sets out the course of the design LABVIEW use of the content and methods in LABVIEW Platform achieved. Keywords: correlation, spectrum analysis, zerocrossing detection, phasemeter 目 錄 IV 目 錄 第一章 引 言 ................................................................................... .… 1 高效的軟件 ........................................................................................... …… .. 1 模塊化的 I/O 硬件 ...........................