双正弦信号源

1、课程设计字第院 (系 ) 自动化及电气工程学院专业测控技术与仪器班级测控 0802姓名济南大学年月日课程设计任务书自动化及电气工程学院学院测控技术与仪器专业学生姓名sssss学号2课程设计题目：基于 LABVIEW的交流参数测量虚拟仪器课程设计内容与要求：要求：课程设计的先修课程包括电路 、模拟（数字）电子技术基础 、信号分析与处理等。任务：计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。虚拟仪器以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。 通过本课程设计， 使学生了解智能仪器的分类、 组成、特点以及智能仪器的发展方向及新技术；掌握虚拟仪器的数据采集技术、 人机对话接口技术以及典

2、型数据处理算法。能够熟练运用所学知识进行智能仪器的设计和开发。设计开始日期2012 年1 月9 日指导教师ssss教研室主任（签字）设计完成日期2012 年1 月13 日院长（系主任）（签字）年月日目录摘要4正文5课程性质5课程目的与任务 . .5课程要求及内容6总结13摘要本课程设计要求学生在 LABVIEW 实验平台上，设计双路正弦信号源，以此作为分析的电压和电流仿真信号， 完成各交流参数的测量。 由采集设备与采集分析软件所组成的虚拟仪器套件 ,能够灵活地与不的计算件平台搭配以实现各种测试功能 ,但同时也存在自身的固有缺陷 -用户无法像传统仪器那样从厂家得到测试系统的准确性能参数 .本文介

3、绍了基于 LABVIEW 的虚拟仪器性能参数测试与评价方法 ,并通过针对虚拟仪器软件的代码测试和针对虚拟仪器硬件系统的性能测试两种方法 ,建立了一套全面测试与评估虚拟仪器参数性能的测试软件 .利用该测试软件 ,用户不仅在系统的开发或升级维护阶段能够较为准确的估算系统各项性能参数 ,并且能够对所开发系统在不同计算机平台上的运行性能进行测试与比较 ,为虚拟仪器的开发与性能参数的确定提供了评价依据 .正文第一章课程性质基于 LABVIEW 的交流参数测量虚拟仪器是测控与仪器专业学生在学习智能化测控系统课程的基础上，以 LABVIEW 为实验平台，培养学生运用所学知识与技术开展综合设计和创新实践的能力

4、，增强学生灵活性和创新意识，进一步使学生了解智能仪器的发展方向及新技术， 熟悉虚拟仪器的基本结构及工作原理，掌握虚拟仪器多种类型信号的数据采集方法以及信号分析和处理技术。第二章课程目的与任务计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。 虚拟仪器以通用的计算机硬件及操作系统为依托， 实现各种仪器功能。 通过本课程设计， 使学生了解智能仪器的分类、 组成、特点以及智能仪器的发展方向及新技术； 掌握虚拟仪器的数据采集技术、 人机对话接口技术以及典型数据处理算法。 能够熟练运用所学知识进行智能仪器的设计和开发。第三章课程要求对先开课程的要求课程设计的先修课程包括电路 、模拟（数字）电子技术基础

5、 、信号分析与处理等。本课程设计要求学生在 LABVIEW 实验平台上，设计双路正弦信号源， 以此作为分析的电压和电流仿真信号，完成各交流参数的测量。具体要求1设计双路正弦信号源，前面板中能够设置信号的频率、幅值和相位，以及噪声幅值，显示信号曲线。2设计程序框图， 实现交流参数的测量。 包括电压和电流的有效值， 相位、功率因数，有功 / 无功功率、谐波失真（ THD）。3选择滤波器（低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、IIR 滤波器、 FIR滤波器等可选），显示滤波后的电压和电流信号；4设计子 VI ，分别采用多周期计数法、线性插值法和三点法三种方法测量电压信号的频率，计算三种方法的频率测量的

6、相对误差。5设计子 VI ，采用 FFT 方法测量电流信号的频率和相位，计算频率测量的相对误差。6要求前面板的界面设计合理美观，程序框图层次清楚。7. 完成课程设计报告，要求说明 1 5 环节中具体的实现的方法以及测量结果，包括设计的各个 VI 的前面板和程序框图。第四章课程设计内容一、主面板及程序框图滤波器滤波器通过滤波器和窗对信号进行处理。-该 Express VI 配置如下 :滤波器类型 :低通截止 : 100IIR/FIR:无限长冲激响应（ IIR ）滤波器拓扑结构 : Butterworth阶数 : 3失真测量失真测量在信号上进行失真测量， 如音频分析、 总谐波失真 (THD)、信号

7、与噪声失真比(SINAD)。-该 Express VI 配置如下 :测量 :SINAD测量 : 总谐波失真截止到 Nyquist 频率 :是最高 波 : 101、双路正弦信号源的 子 vi 名字： dbsine.vi引用格式：前面板：程序框 ：2、多周期 数法原理：求解多个周期的采 信号，以其平均 作 率 量 。假定采 率 Fs，采集 m 个周期信号，用 数的方法找到各个周期的 本数，分 N1，N2， ，Nm。考 m 个周期的均 ：fFs111mN1N 2.Nm非整数周期采 ， Nn1 和 n1+1， 的周期数 m1 和 m2fFsm1m211 m1 f1m2 f 2mn1n1m相 量 差 1

8、/mn1子 vi 名称 :Dbtconce.vi3、线性插值法原理：非整数周期偏差 插值顶点相连，连线与横轴的交点为过零点近似周期。 -45+45之间插值效果较好。x1y1x1x2y11y1y2 Fsy1y2TT1T2T1y11y1y2 Fs子 vi 名称： LineInterPot.vi4、三点法原理：三点法：建立在三角函数变换基础上的数据拟合方法。假设被测函数是正弦函数，在等间隔采样的前提下（包括非整周期采样）可以利用相邻 3个数据样本，导出求解信号频率的线性方程，进而拟合出方程系数，最后求出频率。N个样本，最小二乘法拟合可以得到一个较准确的 cos子 vi 名称： Three.viu t

9、U m sin wtU m sin awfFsFs2fFs2uiU m sin aiui 1U m sin aiui 2U m sin ai 2uiui 2U m sin aiU m sin ai22U m sin aicos2ui 1cosx n2ui 1, y nuiui 2y nx n cosfFs arccos25、FFT相位测量原理 :频率的分辨率：f Fs/#s 。整周期采样：谱线在频率的刻度线上。非整周期采样：泄露和栅栏效应解决方法：插值，对f 细化 找到尽可能接近真实值的频率。f Fs/#s准整周期采样：样本数是信号频率的整数倍。改善栅栏效应：改变样本数fFFT一般需要加窗，要考虑到窗的影响。子 vi 程序： F6、自相关测相位原理：自相关是指信号在 1 个时刻的瞬时值与另赖关系 , 是对 1 个随机信号的时域描述 .1 个时刻的瞬时值之间的依w）的随机域是相关的系统内某给定时空点的参数值同其它时空点的参数值是相关的这种情况下这个随机域称为自相关。AutoCorrelation.vi6、功率测量功率测量 .vi总结在制作课程设计的过程中， 我们四