基于虚拟仪器技术的相位差测量仪的设计

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1、摘要：本设计实现了对两个相同频率正弦信号的相位差的测量，被测信号由正弦信号发生电路产生，正弦信号发生电路采用RC正弦波振荡电路，产生的正弦信号连接到数据采集卡上，本设计采用MPS-010501多功能USB数据采集卡，通过数据采集卡传送到PC机，利用LABVIEW软件进行测量，编程的算法基于相关法原理，将两个相同频率正弦信号的相位差通过计算后显示在LABVIEW前面板上。关键词：相位差，正弦信号发生电路，数据采集卡，互相关法，虚拟仪器-21-Abstract：Thedesignandimplementationofth

2、esamefrequencyofthetwosinusoidalsignalsphaseofthemeasurement,themeasuredsignalfromthesinusoidalsignalgeneratingcircuitgeneratesthesinusoidalsignalgeneratingcircuitRCsinewaveoscillatorcircuitthatgeneratesasinusoidalsignalisconnectedtothedataacquisitioncard,thede

3、signedusingMPS-010501multifunctionUSBdataacquisitioncard,dataacquisitioncardtoaPCusingLABVIEWsoftwaremeasurement,programmingalgorithmsbasedontherelevantlawprinciple,thetwosamefrequencysinusoidalsignalbycalculatingthephasedifferenceisdisplayedaftertheLABVIEWthef

4、rontpanel.Keyword：phase,Sinusoidalsignalgeneratingcircuit,dataacquisitioncards,cross-correlationmethod,virtualinstruments-21-目录1绪论31.1课题研究的背景31.2课题研究的意义42虚拟仪器、LABVIEW、数据采集卡介绍42.1虚拟仪器的介绍42.2labview介绍52.3数据采集卡介绍73相位差测量原理83.1相位差概念83.2相关法84整体方案设计105硬件系统105.1正弦信号发生电

5、路105.2数据采集卡116软件系统126.1前面板设计126.2程序设计137系统调试15结论18参考文献19致谢20-21-1绪论1.1课题研究的背景随着计算机技术、大规模集成电路技术与通信技术的快速发展，仪器技术领域也发生了巨大的变化。仪器经历了模拟仪器、数字化仪器、嵌入式系统仪器和智能仪器的发展阶段；随着学科门类的交叉发展不断涌现出新的测试领域；在实践中不断应用了新的测试理论、测试方法；设计结构的更新使仪器结构也不断发展。随着仪器技术领域的各种创新积累，现代化测量仪器的性能发生了质的飞跃，仪器的形式和概念发生

6、了突破性的变化，出现了一种全新的仪器概念——虚拟仪器。虚拟仪器把电子技术、信号处理技术、计算机技术、传感器技术、软件技术结合起来，不仅继承了传统仪器的已有功能，而且增加了许多传统仪器不能达到的先进功能。灵活性是虚拟仪器的最大特点，用户能充分利用计算机丰富的软硬件资源，它突破了传统仪器在数据处理、存储、表达及传送方面的限制。用户在使用过程中可以根据自己的需要添加或删除仪器功能，来满足各种需求和各种环境。测量相位差的方法分为模拟方法和数字方法是测量相位差的两种基本方法。模拟方法精度高，但是电路复杂；数字方法是根据计数脉冲

7、的个数求相位差，先用计数脉冲来填充相位差脉冲，然后计算计数脉冲的个数。由于数字方法需要的计数脉冲是高频的，但是一般的计数器的工作频率达不到要求，因此计数器工作频率会影响测量精度，而且被测信号频率也会使精度会进一步的下降。信号相位差的测量在电工技术、智能控制、工业自动化、通讯及电子技术等技术领域有着非常广泛的应用。传统的电子模拟式相位差测量采用乘法器法、二极管鉴相法等，由硬件电路完成。电路的噪声、干扰信号及温漂，都会导致测量结果出现误差。近年来高速数据采集卡和虚拟仪器技术不断发展，这使我们可以采用软件来代替硬件电路进行

8、相位的测量。软件测量方法正逐渐替代传统的相位差测量方法。利用软件测量，重点在于软件算法，通过软件算法来消除噪声、干扰信号及温漂的影响，使测量结果更加精确。1.2课题研究的意义本设计以labview为中心，通过数据采集卡采集和处理信号，通过软件编程实现相位差的测量。首先，该设计与传统的电子模拟式相位差测量相比，避免了因电路的噪声、干扰信号及温漂等