【正文】 新來實現(xiàn)，而不需購買新的儀器。167。并且模擬式掃頻儀不能直接得到相頻特性，更不能打印網(wǎng)絡頻率響應曲線，給使用者帶來了諸多不便。利用計算機強大的運算和顯示功能實現(xiàn)了模擬式掃頻儀很難實現(xiàn)的功能，同時顯示幅頻特性曲線和相頻特性曲線，打印頻率特性曲線，甚至可以通過曲線擬合得到被測網(wǎng)絡的近似傳遞函數(shù)[4]。 頻率特性的基本概念頻率特性指系統(tǒng)傳遞不同頻率正弦信號的性能，包括幅度頻率特性和相位頻率特性。167。時域幅值判定是通過對每個掃頻信號的采樣序列直接求算術平均最大值，即在時域中直接求出信號的振幅值來實現(xiàn)的。時域判定算法如下：設總樣本數(shù)為N，第周期采樣點數(shù)為m，采樣序列為{Xk}，k=0，1，…，N1；令p=N/m。（2）判斷i≤p是否成立?若成立，從{Xk}中刪除Xmaxi，重復第1步，否則進行第3步。這里采用平均值的原因是：在高速數(shù)據(jù)采集板卡中噪聲將影響讀數(shù)的穩(wěn)定性或測量的重復性。167。頻域分析中可求幅值譜、相位譜、功率譜及譜密度等。對于一些己知函數(shù)，通過傅氏級數(shù)和傅污積分可給出解析解，再進行計算能得出一定精確程度的解答。因此，往往要把實際曲線逐點的讀數(shù)離散化后再進行計算。在計算DFT的各種算法中，快速傅氏變換算法—FFT占有非常重要的地位，已成為現(xiàn)代頻譜分析的常規(guī)手段，特別是引入計算機技術后，更是方便快捷而且直觀精確的最佳選擇[5]。 虛擬頻率特性測試儀的總體結構虛擬頻率特性測試儀由計算機、數(shù)據(jù)采集卡和相應的軟件（用LabVIEW開發(fā)的應用軟件）信號處理部分和存儲部分組成。數(shù)據(jù)采集設備計算機用LabVIEW開發(fā)的應軟件處理掃頻激勵信號被測網(wǎng)絡響應信號存盤圖31 虛擬掃頻儀結構圖圖為一般虛擬儀器的結構框圖，在仿真時，設計中由于沒有被測網(wǎng)絡，所以在軟件設計中我們用已知的濾波器代替這里的被測網(wǎng)絡。167。測試方法有點頻測量法和掃頻測量法。測試時，信號源的頻率由低至高逐點調(diào)節(jié)，幅度保持不變，同時分別讀出電壓表的數(shù)值。正弦信號發(fā)生器被測電路電壓表示 波 器電壓表圖32 點頻法測量的方框圖掃頻測量法是點頻測量法的改進，其方框圖如圖33所示。通常把掃頻信號發(fā)生器、峰值檢波器、示波器、頻標信號發(fā)生器組成一個整體，即為頻率特性測試儀（掃頻儀）。 用虛擬儀器實現(xiàn)的掃頻儀的測量原理虛擬頻率特性測試儀的基本測量原理是使用隨機信號正弦波作為激勵信號，通過數(shù)據(jù)采集卡的模擬輸出功能將激勵信號加到被測網(wǎng)絡上，再用兩個模擬輸入通道將激勵信號和網(wǎng)絡輸出端的響應信號同時采集到計算機中，計算隨機信號的自功率譜和隨機信號和響應信號的互功率譜，根據(jù)系統(tǒng)的特征，得到系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性[8]。 數(shù)據(jù)采集卡167。它是一種基于PCI總線的數(shù)據(jù)采集卡，可直接插在IBMPC/AT 或與之兼容的計算機內(nèi)的任一PCI插槽中，構成實驗室、產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心等各種領域的數(shù)據(jù)采集、波形分析和處理系統(tǒng)。PCI2006板上裝有14Bit分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器和12位D/A轉(zhuǎn)換器。輸入信號幅度可以經(jīng)程控增益儀表放大器調(diào)到合適的范圍，保證最佳轉(zhuǎn)換精度。5V、177。5V、177。167。實驗室現(xiàn)有的此采集盒只有一個通道可以用（只有一個通道內(nèi)帶上拉電阻），而本設計在演示時需同時采集兩路信號，所以此采集盒滿足不了需求，需對其進行改裝，再改裝一個通道，在其上接個500千歐的上拉電阻。這里我們使用雙端輸入方式接法，它可以有效抑制共模干擾信號，提高采集精度。表41 雙端輸入方式下AD通道的分配原始通道對通道序列原始通道對通道序列正端IN+負端IN正端IN+負端INCH0[IN00+]CH16[IN00]CH0CH8[IN08+]CH24[IN08]CH8CH1[IN01+]CH17[IN01]CH1CH9[IN09+]CH25[IN09]CH9CH2[IN02+]CH18[IN02]CH2CH10[IN10+]CH26[IN10]CH10CH3[IN03+]CH19[IN03]CH3CH11[IN11+]CH27[IN11]CH11CH4[IN04+]CH20[IN04]CH4CH12[IN12+]CH28[IN12]CH12CH5[IN05+]CH21[IN05]CH5CH13[IN13+]CH29[IN13]CH13CH6[IN06+]CH22[IN06]CH6CH14[IN14+]CH30[IN14]CH14CH7[IN07+]CH23[IN07]CH7CH15[IN15+]CH31[IN15]CH15PCI2006板可按圖41連接成模擬電壓雙端輸入方式，可以有效抑制共模干擾信號，提高采集精度。而現(xiàn)有的采集盒內(nèi)只有0通道接有此上拉電阻，所以準備對1通道進行改裝，接線法按圖41所示。 濾波電路的設計與搭建設計要求：截止頻率fc=2000Hz,紋波幅度ΔKp=,通帶增益Kp=2的二階壓控電壓源型巴特沃斯高通濾波器[10]，電路如圖42所示。表42 二階有源濾波器設計電容選擇用表fc/Hz100100~1000(1~10)k(10~100)k100kC1/181。F為單位）。表43 二階壓控電壓源型巴特沃斯高通濾波器設計用表Kp1246R1/kΩR2/ kΩR3/ kΩ∞R4/ kΩ0C2/C11111（4）電阻實際值的計算 (42)由式(42)計算得：R1=，R2=，R3=，R4=。硬件電路如圖43所示。 軟件模塊總體結構該虛擬頻率特性測試儀軟件模塊主要分為參數(shù)設置模塊、激勵信號產(chǎn)生、數(shù)據(jù)采集、譜分析、濾波處理、波形顯示、波形保存模塊。設置保存路徑設置窗函數(shù)設置采樣率和樣本數(shù)設置信號頻率和樣本數(shù)被測網(wǎng)絡開始產(chǎn)生激勵信號數(shù)據(jù)采集參數(shù)設置譜分析濾波處理波形顯示波形保存圖51 各模塊數(shù)據(jù)流圖167。然后用StartDeviceProAD即可啟動AD部件，開始AD采樣，然后便可用ReadDeviceProAD_NotEmpty反復讀取AD數(shù)據(jù)以實現(xiàn)連續(xù)不間斷采樣。具體執(zhí)行流程如圖52所示。 激勵信號產(chǎn)生模塊傳統(tǒng)頻率特性測試儀一般使用LC掃頻振蕩器產(chǎn)生掃頻信號，即被測系統(tǒng)或網(wǎng)絡（電路）的激勵信號，掃頻信號一般為頻率連續(xù)可調(diào)的交變信號。本設計采用均勻白噪聲作為仿真激勵信號，之所以選均勻白噪聲信號，是因為虛擬的外部設備是濾波器，白噪聲的濾波效果比較明顯；而且白噪聲的頻率不定，避免了在運行時不斷的手動調(diào)節(jié)頻率。圖53 激勵信號發(fā)生程序設計框圖167。首先使用Cross Spectrum VI得到激勵信號與響應信號的互功率譜，同時使用FFT Power Spectrum VI 得到激勵信號的自功率譜，然后根據(jù)式(51)和式(52)就可以得到系統(tǒng)的幅頻響應和相頻響應[1315]。 (51) (52)167。本虛擬儀器首先使用LabVIEW自帶的數(shù)字IIR濾波器 VI對所得到的響應頻率做中值濾波，以剔除曲線中較大的毛刺。其定義如下：設濾波窗口的長度為n=2k+1或n=2k觀測值個數(shù)為M(Mn)觀測值為當