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基于Labview的虚拟示波器的设计 基于Labview的虚拟示波器的设计

格式:word 上传:2022-06-25 14:56:31

《基于Labview的虚拟示波器的设计》修改意见稿

1、“.....主要用于观察分析和测量非重复信号重复信号单次信号冲激信号等。正是由于计算机技术量化采集和数字信号处理技术的引入,使其对于各类简单信号复杂信号单次信号和周期信号波形的测量记录存储分析复现都非常有效,在各行各业中均有广泛的应用。般测试仪器由信号采集信号处理和结果显示三大部分组成,这三部分均由硬件构成。虚拟仪器也是由这三大部分组成,但是除了信号采集部分可以由硬件或者软件实现之外,其它两部分都是由软件实现的。根据这思路,本文设计的虚拟示波器主要功能是对采集到的数据进行触发时基控制后,完成对输入信号的电压频率和周期等参数的测量,同时,利用窗口对波形进行频谱分析,可以实现单双信道显示波形,并可以对波形运算后进行输出显示。时基控制主要控制采集扫描数据的扫描率信道扫描次数取样数触发控制包括触发电平控制触发模式等信道控制主要控制单信道或双信道测量其中,参数测量模块包括电压参数和频率周期等时间参数的测量并显示测量结果。频谱分析模块采用算法......”

2、“.....由于是基于模块化程序设计思想,因此在开发过程中也是基本上遵循着这基本思想,在总体方案确定后,根据所需的不同功能分别组建各种功能模块,最后再集成和调试。根据虚拟示波器功能的需要,程序至少应包含以下模块数据采集主要完成数据采集的控制,包括设备号通道选择控制采样速率采样点数等,另外选择采集的波形类型。波形显示对采集到的波形进行触发控制和时基控制后再显示波形,可以实现单信道显示和双信道显示,以及对波形运算后的输出显示,有积分以及微分模式。参数测量完成电压参数频率和周期等参数的测量功能。频谱分析利用窗口对波形进行频谱分析。结果整形打印保存模块读取已存在文件中的波形数据,并将当前的波形参数写到文档中,打印波形。系统总体构成系统总体流程图图系统总体流程图前面板用于设置输入数值和观察输出值,用于模拟真实示波器的前面板。由于虚拟面板直接面向用户,是虚拟示波器控制软件的核心。设计前面板时,主要考虑界面美观,操作简洁,用户可以通过前面板中的开关和旋钮模拟传统仪器的操作......”

3、“.....前面板上设有各个功能模块按钮,当按下相应按钮时,即可调用该子程序。本系统包括了个控件,其中输入控件个,显示控件个。通过信号类型选择器可以从信号发生器中选择不同类型的波形,如正弦波形,方波波形,三角波波形,锯齿波形等。枚举控制是输入原信号还是输入已经存储的波形信号。当选择原信号时,由虚拟信号发生器产生波形,此时通过对存储开关的关与开,可以确定是否要记录正在发生的波形。枚举控制着系统的三个不同的功能模块,即实时显示,频谱分析和参数测量模块。通过在这个枚举的三个选择项之间切换,可以分别实现对应的功能。显示控件主要是对所测量的参数进行显示,包括有波形的频率,峰峰值,占空比等。而显示屏则实现对各种不同信号的显示,是用户对系统结果最直观的观察方式。图系统总体前面板图系统总体程序框图滤波器利用滤波技术可以在被噪声淹没的信号中提取所需要的信号,抑制不需要的干扰信号。数字滤波器即是以数值计算的方法来实现对离散化信号的处理,以减少干扰信号在有用信号中所占的比例,从而改变信号的质量......”

4、“.....中列有各种数字滤波器,这些数字滤波器都可以直接调用而用考虑它的内部设计。设计中采用巴特沃思滤波器。该节点可设置参数是采样频率低通截止频率高通截止频率滤波器阶数以及种滤波器类型低通高通带通和带阻的选择。其中低通截止频率的设置必须满足采样定理规则,截止频率不能高于采样频率的半。滤波模块的前面板如图图滤波器前面板图滤波器程序框图存储与回放模块波形存储和回放模块波形存储功能主要适用于因特殊原因不能实时处理数据,或者是数据对以后的研究具有重要的参考价值的场合,我们在实际实验中,需要先算是式中的为复数因子。中的频域分析高级分析库中的频域分析模板提供了丰富的信号频域分析函数,包括傅里叶变换变换小波变换变换功率谱分析联合时频分析谐波分析系统辨识等。下面简要介绍频域分析模板中的主要模块。表频域分析模块中主要模块名称图示和端口功能说明实数快速傅里叶变换输入为实数数组,输出结果为复数数组,如果输入数组长度为的整数次幂,则调用算法......”

5、“.....所以哦实数快速傅里叶反变换的输入也是复数。如果输入数组为长度为的整数次幂,则调用快速傅里叶反变换算法,否则将调用个更高效的离散傅里叶反变换算法图频谱分析模块程序框图图频谱分析模块前面板参数测量模块参数测量模块总共测量了个有关参数,分别为周期平均值,周期均方根,直流值,反峰,正峰,峰峰值,均方根值,频率,周期,连续期,占空比,前冲,过冲,边沿斜率。用到的节点有幅值和电平测量,信号的时间与瞬态特性测量参数测量模块程序前面板图参数测量模块程序前面板图参数测量模块程序框图第章虚拟示波器的调试本虚拟示波器的设计是参阅通用的双通道台式数字存储示波器的功能,并月在仪器分析上有所扩展。仪器的主要功能包括波形显示频谱分析波形存储和读取等。以机为平台将设计好的虚拟信号发生器与虚拟示波器相连接。用虚拟信号发生器来产生不同频率和幅值的波形,通过虚拟示波器来显示测量处理和分析这些波形,来检测虚拟示波器的性能......”

6、“.....对虚拟实验仪器进行了探索性的开发和研究。主要围绕信号的采集信号的分析和信号的处理几个方面阐述了虚拟实验仪器的硬件构成和软件设计。并且自行开发了虚拟示波器和虚拟信号发生器,除了具有传统仪器的功能以外,还对仪器功能进行了扩充和创新。并通过模拟实验和实时实验对该虚拟仪器的功能进行了测试,测试结果是令人满意的。由此可以看出,由计算机数据采集卡及相应软件构成的虚拟实验仪器是切实可行的,而且可以最大限度的利用计算机资源,降低了成本,提高了效率。论文的主要工作包括以下几个方面分析讨论了虚拟仪器系统的构成和设计原理,指出传统测试仪器存在的缺陷和不足,提出了用虚拟仪器替代传统仪器是具有现实意义的。探讨了构建虚拟仪器系统的方法。分别从数据采集系统的各部分的作用和数据采集系统的设计这两方面研究如何来构建虚拟仪器系统。利用语言研究和开发了虚拟实验仪器虚拟示波器和虚拟信号发生器,除了实现传统仪器功能外......”

7、“.....并就如何准确地恢复输入信号对信号处理技术存储宽带改善技术和显示技术进行了研究。利用计算机和相关的硬件对虚拟示波器和虚拟信号发生器作了模拟实验检测和实时实验检测,得到了相关的波形显示和数据。通过实验对比,虚拟仪器测试精度高于传统仪器,是能够满足测试精度要求的,并分析了产生误差的原因。在本文的研究基础上,下步的工作是对虚拟示波器和虚拟信号发生器的功能进行进步的完善。进行更加广泛的实验,对实验中产生的误差进行定量和定性分析,找出原因,给出改进方案。在此基础上进步开发多种虚拟仪器产品,如电压表虚拟频率计等,以求构成完善的虚拟实验仪器系统。在的开发环境下,基于数据采集卡可开发出多种虚拟实验仪器,如本文开发虚拟信号发生器和虚拟示波器。因此在实验室的建设中,应用虚拟技术是个很好的选择。相信在不久的将来,台装有虚拟仪器的标准微机可能成为个多功能仪器测量系统,从根本上改变传统仪器的研制和生产模式。相信未来,虚拟技术将得到更大的发展,应用范围也会越来越广,具有广阔的应用前景和巨大的潜在经济效益......”

8、“.....虚拟仪器技术及其应用微型机与应用翁瑞琴凌志浩邱意弘,虚拟仪器技术及应用计算机应用研究潘莹玉,虚拟仪器及其应用电力自动化设备邓炎王磊等,测试技术与仪器应用第版,北京机械工业出版社,黄明俊赵伟侯国屏陈君,虚拟仪器技术现代电工电子仪器的发展方向电工电能新技术黄小红胡正涛,丘海明,探讨虚拟仪器与传统仪器的关系电气电子教学学报侯国屏王坤叶齐鑫,编程与虚拟仪器设计第版,北京清华大学出版社,沈数据保存下来,日后再将原保存的数据文件读取出来,此时读出的数据就和实时采集的数据样,也能进行自动参数测量,频谱分析等。在本文用实现的虚拟示波器中,当用软件完成数据采集处理等工作后,可以将采集到数据以及处理后的数据回放出来,以便继续研究。这样的功能就依靠波形存储回放显示模块来实现。我们之所以将它称作为模块,主要是因为它在整个程序中举足轻重,如果没有它,开发出来的程序不能称为虚拟仪器,只是个信号处理内存......”

9、“.....完成频域信号分析,可以获得对应的频谱图。提供了与信号分析有关的大量函数可以直接使用,在本文中采用作为主要数据处理子进行功率谱分析。本文中可以实现的频谱分析控制包括窗口选择提供多种频谱分析窗口。单位选择有多种单位如等供选择。坐标模式选择两种坐标显示模式可以选择。根据用户选择的不同,该子模块可以在幅值和相应之间进行转换可以在不同的纵坐标单位之间进行转换还能够根据用户选用的分析功能的不同自动显示适当的横坐标。傅里叶变换是信号处理中最基本,最重要的变换之,其本质是建立了信号的以时间为变量的时域分析与以频率为变量的频谱分析之间的映射关系。些在时域中难以解决的问题在频域中可以目了然的观察出来。按照傅里叶级数的定义,凡是满足狄利克雷条件的周期函数都能写成傅里叶级数的形式,函数的周期为,各次谐波成分的幅度值按以下各式计算直流分量余弦分量的幅度正弦分量的幅度其中。以上为三角函数的形式......”

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