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畢業設計論文-基于labview的頻率特性測試儀設計(編輯修改稿)

2025-09-07 00:44 本頁面

　

【文章內容簡介】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。一方面，改進測試信號源，用掃頻信號源把逐點調節頻率改為逐點掃動頻率；另一方面，改進接收信號的指示器，使信號隨頻率變動的軌跡用示波器直觀地顯示出來，從而直接得到被測系統的幅度頻率特性曲線[7]。通常把掃頻信號發生器、峰值檢波器、示波器、頻標信號發生器組成一個整體，即為頻率特性測試儀（掃頻儀）。X軸Y軸峰值檢波器被測電路掃頻信號發生器示波器圖33 掃頻測量方框圖167。用虛擬儀器實現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，通過數據采集卡的模擬輸出功能將激勵信號加到被測網絡上，再用兩個模擬輸入通道將激勵信號和網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，根據系統的特征，得到系統的幅頻特性和相頻特性[8]。第4章系統硬件設計167。數據采集卡167。數據采集卡介紹PCI2006卡分為：PCI 局部總線、模擬信號輸入部分、A/D轉換電路部分、D/A轉換電路部分、開關量輸入輸出部分、計數器和FIFO存儲器（AD的緩存）部分。它是一種基于PCI總線的數據采集卡，可直接插在IBMPC/AT 或與之兼容的計算機內的任一PCI插槽中，構成實驗室、產品質量檢測中心等各種領域的數據采集、波形分析和處理系統。也可構成工業生產過程監控系統。PCI2006板上裝有14Bit分辨率的A/D轉換器和12位D/A轉換器。為用戶提供了16 雙/32單的模擬輸入通道和2 路模擬輸出通道。輸入信號幅度可以經程控增益儀表放大器調到合適的范圍，保證最佳轉換精度。程控增益可選擇8（PGA203）或100、1000（PGA202）倍，A/D轉換器輸入信號范圍:177。5V、177。10V(板上A/D轉換器為AD78991，PCI2006)，0~5V、0~(板上A/D轉換器為AD78992，PCI2006A)，D/A轉換器輸入信號范圍:177。5V、177。10V、0~10V[9]。167。對數據采集轉換盒的改裝本設計采用PCM數據采集轉換盒。實驗室現有的此采集盒只有一個通道可以用（只有一個通道內帶上拉電阻），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。模擬輸入信號的連接方式有單端輸入方式和雙端輸入方式。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。在雙端輸入方式下，其所有AD通道的分配情況如表41。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。8路模擬輸入信號正端接到IN00+～IN15+端，其模擬輸入信號負端接到IN00～IN15端，并在距離XS1插座近處，在IN00～IN15端與AGND端應各接一只幾十KΩ至幾百KΩ的電阻，為儀表放大器輸入電路提供偏置。而現有的采集盒內只有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。IN00+IN00_IN01+IN7_AGNDIN01_現場信號…現場信號模擬輸入端口現場信號IN7+圖41 雙端輸入方式167。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。C1C2R4R2R1R3UoUiN++－。?N圖42 二階壓控電壓源型高通有源濾波器電路（1）電容C1的確定由fc=2000Hz，查表42得：可取C1=。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。F10~~~(1000~100)106(100~10)106（2）電阻換標系數的計算 (41)由式(41)計算得，K=10（其中fc以Hz為單位，C1以181。F為單位）。（3）歸一化電阻值ri的確定由Kp=2查表43得：r1=，r2=，r3=，r4=。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=。（5）電阻、電容標稱值的確定R1=18kΩ，R2=14kΩ，R3=28kΩ，R4=28kΩ，C2=C1=。硬件電路如圖43所示。圖43 濾波電路第5章系統軟件設計167。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設置模塊、激勵信號產生、數據采集、譜分析、濾波處理、波形顯示、波形保存模塊。各模塊之間的數據流圖如圖51所示。設置保存路徑設置窗函數設置采樣率和樣本數設置信號頻率和樣本數被測網絡開始產生激勵信號數據采集參數設置譜分析濾波處理波形顯示波形保存圖51 各模塊數據流圖167。數據采集模塊有了hDevice設備對象句柄后，便可用InitDeviceProAD函數初始化AD部件。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數據以實現連續不間斷采樣。當您需要暫停設備時，執行StopDeviceProAD，當您需要關閉AD設備時，ReleaseDeviceProAD便可幫您實現（但設備對象hDevice依然存在）[11]。具體執行流程如圖52所示。創建設備對象CreateDevice()初始化設備對象ADInitDeviceProAD()啟動

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