基于LabVIEW的虚拟存储示波器设计.pdf

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1、技术创新2011年第9期100基于LabVIEW的虚拟存储示波器设计刘娟凌家良（惠州学院电子科学系）摘要本文设计实现了一个基于LabVIEW的虚拟存储示波器，该示波器实现双通道信号测量、频率幅度测量、信号存储及回放、触发通道控制等功能；实现对外部采集信号及虚拟信号的测量及显示。为了提高所测量信号频率的准确度，通过加上相应窗函数进行频率校正。关键词LabVIEW频率校正示波器数据采集虚拟仪器是虚拟仪器软件资源、计算机硬件资源和仪器与测控系需要通过“波形显示”控件来显示。由于所显示的波形的幅值及时间统硬件资源三者的有

2、效结合，是现代计算机技术和仪器技术相结合的是受示波器前面板“时基控制”和“幅值控制”两个按钮的控制，因产物，是当今计算机辅助测试（CAT）领域的一项新技术[1-3]。而虚拟此必须设置波形显示控件的X轴与Y轴标尺与这两个按钮的连接。由示波器是虚拟仪器系统的基本组成部分，虚拟示波器的功能和测量精于波形显示控件前面板的X轴和Y轴并没有提供相应的连接端子，而度将直接影响一个虚拟仪器系统的可用性和实用性。局部变量允许提供从一个VI实例框图中的多个地方访问前面板对象，虚拟数字存储示波器的主要功能如下：①实现对外部数据采集卡所

3、以这里通过设置局部变量来实现它们之间的连接。其“时基控制”所采集的信号进行测量，测量参数主要有信号频率、信号周期、幅度和“幅值控制”程序框图分别如图4和图5所示。最大值、最小值、峰-峰值、均方根值和信号直流分量。为了较准确的测量信号频率，使用频率校正技术。②双通道示波器，能分别显示两个通道的信号。通道的设置有：A、B和A&B。③测量信号数据的存储和读出。④利用DAQmx实现触发方式和触发通道的选择。⑤所测信号时基和幅值的控制。图4显示波形控件时基5图显示波形控件幅值程序的设计和实现按照自顶向下的方式进行，根据系统

4、框图，逐控制程序框图控制程序框图个实现各个要求的功能，然后再把各个功能模块组合在一起，实现整（3）测量参数。本模块模拟数字存储示波器的参数测量功能，个仪器功能。该模块的前面板如图6所示。本模块分为两部分，信号幅度的测量和时间周期的测量，其主要程序框图如图7所示。其中幅值测量模块子VI可实现信号幅度最大值、最小值、峰-峰值、周期平均值和均方根值的测量；周期时间模块子VI可实现频率、周期和占空比的测[6，7]量。为了较准确的测量信号的频率，我们需要进行频率校正。具体的方法是，先由FFT得到采集信号的幅值，由于FFT图

5、1虚拟存储示波器系统功能框图得到的幅值是离散谱线，是信号频谱与图6参数测量模块前面板1具体设计窗函数频谱做复卷积后按等间隔频域抽样的结果。当分析点数为N，信号采样频率为时，谱线间隔即频率分辨率为，（1）数据采集。数据采集就是将电压、电流、温度、压力等物[4，5]这就是频谱分析中的梳状效应，如周期信号的频率正好对正某一谱线理信号转换为数字量并传递到计算机中的过程。基于LabVIEW的时，则得到的频率是准确的。在通常情况下，信号频率在两条谱线之数据采集系统如图2所示。间，没有对正峰顶（主瓣中心），由峰值谱所反应的频率

6、不准确，此时可以通过主瓣内的谱线来求主瓣中心的坐标，得到准确频率。以矩形窗为例，在频谱分析中，矩形窗的定义为（1）[8]相应的频率校正公式图2基于LabVIEW的数据采集系统其典型的硬件结构为：传感器→信号预处理→数据采集设备→计算机。传感器将被测量的温度、压力、位移等各种物理信号转换为电（2）信号；信号预处理对电信号进行放大、滤波、隔离等预处理；数据采集设备主要功能是将模拟信号转换为数字信号，并进一步放大、采样校正频率为保持、多路复用等。（3）本系统采用常用的PCI-MIO-16E-4，是NI公司NI6040E

7、系列数据采集卡之一，相关参数如下。①提供三种信号输入方式选项：单端无参考地输入、单端有参考地输入及差分输入；②放大器增益：1、2、5、10、20、50、100；③量程：±10V或0～10V；④分辨率：512位；⑤采样率：5×10次/秒；⑥D/A转换响应时间：1ms。在多通道数据采集和输出系统中，必须为数据采集设备指定对哪个通道进行操作。LabVIEW提供了DAQmx实现触发方式及触图7参数测量模块子VI发通道的设置，如图3所示。（4）文件储存模块。示波器提供波形保存和读出功能，将采集（2）波形显示。采集的信号图3

8、DAQmx触发通道设置到的波形以文件形式保存到外存储器中。点击“虚拟示（）转110页基金项目：惠州学院教研教改项目（JGD09007）技术创新2011年第9期110（3）如果，计算；4结束语（4）如果，计算；[8]Liu等人首次提出了一个简洁高效的在线/离线环签名方案，本（5）计算；文通过分析指出此方案不具有无条件匿名性，进而对方案进行了改（6）如果，计算；进，给出了一个