毕业设计(论文)-基于LabVIEW的频率特性测试仪设计.doc

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河南科技大学毕业设计(论文) 基于LabVIEW的频率特性测试仪设计 摘要 在电子测量中,信号频率方面的测试占很重要的地位。会经常遇到对网络的阻抗特性和传输特性进行测量的问题,其中传输特性包括增益特性、衰减特性、幅频特性、相频特性等。用来测量上述特性的仪器称为频率特性测试仪。本设计基于LabVIEW的频率特性测试仪就是完成对上述参量的检测。本文首先从系统所要实现的基本功能出发,介绍了总体方案及相应技术指标,论述了扫频测量的基本原理,包括系统动态特性的函数表征、系统动态特性测试方法、激励信号的产生与控制等。 本设计基于虚拟仪器思想和频率特性分析相关理论,提出了用虚拟仪器方式开发频率特性测试仪的新思路。

设计的目标就是用美国国家仪器公司提供的虚拟仪器开发平台—LabVIEW,并结合相应的硬件环境,实现一个实用性较强的虚拟频率特性测试仪。 设计的频率特性测试仪包括三部分:(1)数据采集;(2)数据分析与处理;(3)存储、显示和打印。设计的内容从仿真和硬件两方面都调试通过。其中,硬件方面是通过搭建滤波电路作为外部系统实现的。 关键词:虚拟仪器,LeaBIEW,扫频测量,频率特性 DESIGNOFFREQUENCYCHARACTERISTICTESTINSTRUMENTBASEDONLABVIEW ABSTRACT Inelectronicmeasurement,thefrequencyofmeasurementisaveryimportantpart。

Wewilloftenencounterthenetworkimpedancecharacteristicsandtransmissioncharacteristicsofthemeasurement.Thetransmissioncharacteristicsincludethegainandattenuationcharacteristics,amplitudeandfrequencycharacteristicsofphasefrequencycharacteristics.Theapparatususedtomeasurethecharacteristicsareknownasthefrequencycharacteristicsoftestingequipment。

HereaimofthefrequencycharacteristicstestinstrumentwedesignbasedonLabVIEWisthecompletionofpreviousparametrictesting.Thispaperfirstlyrealizesthebasicfunctions,thenonthehardwareplatformsofconstruction.Thesoftwaresystemdesignandimplementationarepaidattentioninthispaper.Wediscussthebasicprincipleofthesweepcheck。

includingthedynamiccharacteristicsofthefunctioncharacterization,thedynamiccharacteristicstestmethods,andexcitationsignalfortheselectionandcontrol. Basedonvirtualmachinesdefinationandfrequencyanalysisoftherelevanttheories,frequencycharacteristicstestvirtualinstrumentsisintroduced.TheobjectiveistobyuseofLabVIEWtheUnitedStatesstateequipmentcompaniesprovidetheplatformforthedevelopmentofvirtualinstruments。

andcombinewithhardwareenvironment,astrongfrequencycharacteristicofvirtualInstrumentsystemisrealized. Testfrequencydesigncanbedecomposedintothreeparts:(1)datacollection;(2)dataanalysisandprocessing;(3)storage,displayandprint.Respectively,fromthedesignofbothsimulationandhardwaredebuggingthrough.Amongthem。

thehardwareissetupthroughthefiltercircuitimplementedasanexternalsystem. KEYWORDS:VirtualInstrument,LeaBIEW,SweepCheck,FrequencyCharacteristic 目录 前言 1 第1章概 述 2 1.1虚拟仪器的基本概念 2 1.2虚拟仪器的结构及分类 2 1.3虚拟仪器的特点 3 1.4研究设计虚拟频率特性测试仪的意义 3 第2章频率特性分析 4 2.1频率特性的基本概念 4 2.2频率特性的时域分析 4 2.3频率特性的频域分析 5 第3章系统总体方案设计 6 3。

1虚拟频率特性测试仪的总体结构 6 3.2扫频仪测量原理 6 3.3用虚拟仪器实现的扫频仪的测量原理 7 第4章系统硬件设计 8 4.1数据采集卡 8 4.1.1数据采集卡介绍 8 4.1.2对数据采集转换盒的改装 8 4.2滤波电路的设计与搭建 10 第5章系统软件设计 12 5.1软件模块总体结构 12 5.2数据采集模块 12 5.3激励信号产生模块 14 5.4信号谱分析模块 14 5.5滤波处理模块 15 5.6数据保存模块 16 5.7打印结果模块 16 5.8前面板设计 17 第6章软件使用说明书 20 第7章软件测试分析报告 23 7.1仿真调试 23 7。

2硬件调试 28 第8章项目开发总结 31 结论 32 参考文献 33 致谢 35 附 录 36 37 河南科技大学毕业设计(论文) 前言 频率特性测量在现代电子测量中占有重要位置,其原理就是将网络的响应信号与激励信号在频率上的对应幅值相比,对应相位相减。运用扫频技术的频率特性测试仪(简称扫频仪)可以对被测网络进行快速的动态测试,得出被测网络的阻抗和传输特性的实时测量结果。电子测试与测量仪的发展大至经历了模拟仪器、分立元件式仪器、数字化仪器和智能仪器等几个过程。 电子科技的飞速发展,传统的频率特性测试仪已经无法完全满足科研人员的需要。对于数字化、智能化高性能频率特性测试仪的需求量日益增大。

随着微电子技术和计算机技术的飞速发展,测试技术与计算机深层次的结合使得测试仪器领域出现了一种全新的仪器结构即虚拟仪器(VIvirtualinstrument)。近年来,虚拟仪器技术发展很快,基于虚拟仪器技术的各种测试设备不断涌现。 扫频信号源(频率源)是扫频仪的重要部件,主要用于产生正弦扫频信号,其扫频范围是可调的,扫频规律是线性的或对数的,输出扫频信号的幅度应是等幅的。频率源的性能直接影响着扫频仪的性能好坏,频率源主要采用频率合成的方法,其性能是伴随着频率合成技术的进步而发展的。从早期的直接式频率合成技术到第二代锁相式频率合成技术,直到目前较先进的直接数字式频率合成技术(DDSdirectdigitalsynthesis)。

经历了三个发展阶段。DDS较之以前的频率合成技术具有频率转换时间极短、频率分辨率极高、输出相位连续、可编程、全数字化、易于集成等突出优点。因此,它得到越来越广泛的应用,成为当今现代电子系统及设备中频率源的首选。 本设计应用正在蓬勃发展的虚拟仪器技术,即利用微型计算机强大的软件功能和环境进行频率特性测试仪(扫频仪)的研究与开发。在NI公司的虚拟仪器开发平台LabVIEW上,研制一种新型的基于虚拟仪器技术的频率特性测试仪,这种新型仪器将充分利用计算机软、硬件资源,一台仪器可代替原来的频率特性仪和示波器两台仪器,具有强大的处理能力,及其新颖、清晰的图形曲线显示,方便的数据输出、打印功能等,具有操作方便、性价比高等优点。

可以更好地满足科研和工程设计的需要。 第1章概 述 1.1虚拟仪器的基本概念 虚拟仪器(VirturalInstrument,VI)是用户在通用计算机平台上,根据需求定义和设计仪器的测试功能,使得使用者在操作这台计算机时,就像在操作一台自己设计的测试仪器一样。虚拟仪器概念的出现,打破了传统仪器由厂家定义、用户无法改变的工作模式,使用户可以根据自己的需要,设计自己的仪器。 “软件就是仪器”是虚拟仪器技术最核心的思想,其目标是:在测试系统和仪器设计中尽量用软件代替硬件,充分利用计算机技术来实现和扩展传统测试系统与仪器的功能。VI技术以PC机为基础,和其他传统仪器相比,具有通用性好、可扩展性强、可靠性和自动化程度高。

以及数据表达方便灵活等优点[1]。 1.2虚拟仪器的结构及分类 在功能上来讲虚拟仪器与传统仪器是一样的,但它又是由硬件平台和应用软件两部分组成。结构组成由图可知是包含数据采集与控制、数据分析和处理、结果表达三个功能模块组成。 采集与控制 数据处理和分析 结果表达 图11虚拟仪器的内部功能划分 常用的虚拟仪器开发系统有四种,LabVIEW、labwindows、visualc++和vmids等等。本文使用LabVIEW完成。 LabVIEW是美国国家仪器公司(简称NI)推出的一种图形化软件编程环境,作为世界上最优秀的虚拟仪器软件开发平台,在测控领域应用越来越广泛,利用NI虚拟仪器技术。

设计者可以象搭积木一样轻松快速组建自己的测试系统[2]。 1.3虚拟仪器的特点 虚拟仪器与传统仪器相比,有以下几个特点: (1)传统仪器的面板只有一个,其上布置过多的显示和操作部件,易于导致误操作。虚拟仪器则不同,它可以通过几个分面板来实现比较复杂的功能。因此,在每个分面板上就可以实现功能的单纯化与面板的简洁化,从而提高操作的正确性与便捷性。 (2)在通用硬件平台确定后,由软件取代传统仪器中的硬件来完成仪器的测试功能。 (3)仪器功能是用户根据需要由软件来定义的,而不是事先由厂家决定。 (4)仪器性能的改进和功能扩展可以通过软件的更新来实现,而不需购买新的仪器。 (5)虚拟仪器具有开放、灵活。

可与计算机同步发展,与网络及其它周边设备互联决定了虚拟仪器具有上述传统仪器不可能具备的优点的根本原因在于虚拟仪器的关键是软件[3]。 1.4研究设计虚拟频率特性测试仪的意义 传统的模拟式扫频仪一般由调频振荡器、阴极示波管、扫描发生器等部分组成,因而工艺复杂、体积较大、价格昂贵,而且使用起来操作程序复杂。并且模拟式扫频仪不能直接得到相频特性,更不能打印网络频率响应曲线,给使用者带来了诸多不便。 本设计研究的频率特性测试仪克服了传统模拟扫频仪的缺点,具有体积小、操作简便、测试准确。利用计算机强大的运算和显示功能实现了模拟式扫频仪很难实现的功能,同时显示幅频特性曲线和相频特性曲线,打印频率特性曲线。

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