基于虛擬儀器技術(shù)的相位差測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)-閱讀頁(yè)
2024-11-23 12:59本頁(yè)面
【正文】 12( ) si n( ) ( )( ) si n( ) ( )xyx t A t N ty t B t N t??????? ? ? ?? ? ? ??? ?? ? ??? ?xy 01021( ) ( ) ( )1s i n ( ) ( )s i n ( ( ) ) ( )TTxyR x t y t d tTA t N tTB t N t d t????? ? ? ?????????????? ? ? ? ????????????????? ? ? ? ?????? ?? ?xy 1021201( 0) si n( ) ( )si n( ( ) ) ( )1si n( ) si n( ( ) )c os2TxyTR A t N tTB t N t dtAB t t dtTAB????? ? ? ?? ? ? ????????????????? ? ?????????????? ? ? ? ???????????? ? ???? 10 （ 5） 在延時(shí) ? = 0 時(shí)的自相關(guān)函數(shù)值和信號(hào)的幅值有下述關(guān)系： （ 6） 式（ 5）可寫(xiě)成： （ 7） 在 LabVIEW 編程中，被測(cè)信號(hào)經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)化為離散信號(hào)，兩信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)及互相關(guān)函數(shù)的計(jì)算公式如下： （ 8） 相關(guān)法誤差分析 使用相關(guān)法測(cè)量相位差能很好地抑制噪聲，這是因?yàn)橛行盘?hào)與噪聲信號(hào)的相關(guān)性通常情況下是很小。 4 整體方案設(shè)計(jì) 通過(guò)正弦信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生兩個(gè)正弦信號(hào)，然后通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡采集信號(hào)，最后接到PC 機(jī)上，用 LABVIEW 軟件編程完成對(duì)兩信號(hào)相位差的測(cè)量。圖 1 表示接正反饋時(shí)，放大電路在輸入信號(hào) iX =0 時(shí)的方框圖，改畫(huà)一下便得圖 2.由圖可知，如放大電路的輸入端（ 1 端）外接一定頻率、一定幅度的正弦波信號(hào) aX ，經(jīng)過(guò)基本放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成的環(huán)路傳輸后，在反饋網(wǎng)絡(luò)的輸出端（ 2 端），得到反饋信號(hào) fX ，如果 fX 與 aX 在大小和相位上都一致，那么，就可以除去外接信號(hào)，而將 2兩端連接在一起（如圖中的虛線(xiàn)所示）而形成閉環(huán)系統(tǒng)，其輸出端可能繼續(xù)維持與開(kāi)環(huán)時(shí)一樣的輸出信號(hào)?？捎糜趯?shí)驗(yàn)室、產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)中心和大專(zhuān)院校等各種領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集、分析和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，也可用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)。 MPS010501 可工作在 Win9X/Me、 Win2020/XP 等常用操作系統(tǒng)中，并提供可供 VB, VC, C++Builder, Dephi， LabVIEW， Matlab 等常用編程語(yǔ)言調(diào)用的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，編程函數(shù)接口簡(jiǎn)單易用，易于編寫(xiě)應(yīng)用程序。前面板主要由控件構(gòu)成，它的功能在于設(shè)置輸入量和觀察輸出量。用戶(hù)可以使用各種圖標(biāo)， 如旋鈕、開(kāi)關(guān)、按鈕、圖表及圖形等，使前面板易看懂。 前面板如圖 61 所示： 圖 61 虛擬法測(cè)相位差前面板 程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)流程框圖 系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)流程圖如圖 62 所示： 14 圖 62 設(shè)計(jì)流程框圖 相關(guān)法相位測(cè)量?jī)x流程圖的設(shè)計(jì) 總體程序框圖如 63 圖所示 圖 63 相關(guān)法相位測(cè)量?jī)x流程圖的設(shè)計(jì) 相關(guān)子模板介紹 （ 1）基本函數(shù)發(fā)生器 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用“信號(hào)生成”子選板“正弦波”函數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖 64 所示。 （ 2）正弦波相位、幅值以及采樣點(diǎn)數(shù)的輸入，如圖 65 所示。算法指定使用的相關(guān)方法。 如 X 和 Y 較小， direct 方法通常更快。此外，兩個(gè)方法數(shù)值上存在微小的差異。 圖 66 相關(guān)函數(shù) （ 4）反余弦運(yùn)算 根據(jù)相關(guān)法原理，其相位差 ABxyR )(^2a rc c os ?? ? ，所以需要利用反余弦函數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，如圖 67 所示。 根據(jù)轉(zhuǎn)換公式： ??1801 ?rad ，如圖 68 所示。顯示 7 系統(tǒng)調(diào)試 系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中首先運(yùn)行虛擬相位差測(cè)量?jī)x，然后設(shè)定信號(hào)頻率、采樣頻率、采樣點(diǎn)數(shù)、兩波形的相位和幅值。改變波形相位，相位差跟隨改變，并在波形顯示窗口直觀的顯示波形情況。 圖 71 調(diào)試過(guò)程前面板顯示情況 17 圖 72 調(diào)試過(guò)程前面板顯示情況 圖 73 調(diào)試過(guò)程前面板顯示情況 18 圖 74 調(diào)試過(guò)程前面板顯示情況 圖 75 調(diào)試過(guò)程前面板顯示情況 19 結(jié)論 經(jīng)過(guò)這一段時(shí)間的學(xué)習(xí)，我已經(jīng)基本上掌握了 Labview 各個(gè)模塊的基本功能。通過(guò)對(duì)這一課題的研究，我得出了以下認(rèn)識(shí)及成果。虛擬儀器以 PC 機(jī) 為核心，在軟件的支持下，利用 PC 機(jī)和 CPU 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能來(lái)完成數(shù)據(jù)處理，而不用像過(guò)去那樣由測(cè)試儀器本身來(lái)完成。 （ 2）本設(shè)計(jì)基于相關(guān)法來(lái)測(cè)量?jī)蓚€(gè)相同頻率信號(hào)的相位差。它適用于頻率較低的信號(hào)，特別適用于超低頻信號(hào)的測(cè)量。 （ 3）通過(guò) LABVIEW 的仿真，我們可以知道，采用數(shù)據(jù)采集卡，采集點(diǎn)越多，采集頻率越大，那么兩信號(hào)之間的相位差 就越精確。在研究過(guò)程中，俞教授次指導(dǎo)我，鼓勵(lì)我，讓我更有信心來(lái)完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。 我也要感謝所有物電的老師，在這大學(xué)四年里面，他們指導(dǎo)我的學(xué)習(xí)，教會(huì)我如何做人和做事，我會(huì)永遠(yuǎn)感激他們對(duì)我的教育之恩。希望我的友情永遠(yuǎn)不要褪色。我希望他們永遠(yuǎn)健康快樂(lè)
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