基于LabVIEW的虛擬相位差計的研制

　?。?）波形采集：本虛擬儀器采用的是美國NI 公司的 Lab-PC-1200 型數(shù)據(jù)采集卡，最高 采樣頻率為100KHz,輸入信號范圍為-5V~+5V，設置了1，0 兩個采樣通道。該部分由AIConfig、AI Start、AI Read、AI Single Scan 和AI Clear 組成。其中用了MaxMin 與一個移 位寄存器控制對采樣數(shù)據(jù)的讀取速度。

　?。?）波形顯示和調整：首先將數(shù)據(jù)采集子程序采集到的兩個模擬輸入信號（二維數(shù)組） 按采集通道的不同用Index Array 函數(shù)分成兩個一維數(shù)組，再將它們分別用Bundle 函數(shù)組成 起點x0 = 0，時間間隔Δx = 0.001的簇，最后用Build Array函數(shù)將兩個簇組成簇數(shù)組送入 波形圖可觀察到兩列實時波形。若直接將兩個一維數(shù)組用Bundle 函數(shù)組成簇送入波形圖可 觀察兩列正弦波的李沙育圖形。框圖中的三個Case 結構的作用是控制軟面板上幅基調節(jié)、 時基調節(jié)、波形選擇，通過鼠標調節(jié)這些旋鈕和垂直指針滑動條可調整實時波形在屏幕上的 顯示效果。

　　（3）波形測量：主要測量兩列正弦波的頻率、振幅和相差，其中著重研究了相差的測量 方法。本文采用的是譜分析法測相位，其原理是通過Amplitude and Phase Spectrum 子程序 求取兩個正弦信號的頻域特性，取兩信號相頻特性曲線中對應于信號各頻率分量的相位值， 再根據(jù)采樣信號的周期數(shù)用Index Array 函數(shù)確定兩個信號主頻分量的相位，將其相減即得 相位差[4]?？驁D程序如圖4 所示。

　　（4）數(shù)據(jù)存儲：數(shù)據(jù)存儲部分由Open/Creat/Replace File、Write File 、Close File 和Simple Error Handler 組成，另外采用了Format into String 功能定義了數(shù)據(jù)存儲的格式，并用Get Data/Time String 功能返回每次測量的時間?？驁D程序如圖5 所示。

　　4、測量結果討論

　　利用“移相橋”電路進行測試，在某一狀態(tài)下得到測量結果如下，與各參數(shù)的理論值相 比較略有誤差。其原因在于一方面數(shù)據(jù)在采集、傳送和轉換過程中不可避免的會產生各種噪 聲和干擾，外界的干擾也會侵入到系統(tǒng)中來，因此在數(shù)據(jù)的處理過程中，數(shù)字化測量將會造 成一定的誤差；另一方面信號的頻率應該是確定的，但實際中會存在頻率偏差，這也是引起 相差測量不準的原因。另外，器件所標參數(shù)值與實際值之間也存在誤差，但不斷改良測量算 法和采用性能更加優(yōu)良的數(shù)據(jù)采集卡會取得更好的測量效果。

　　三．結束

　　目前，美國的NI 公司和HP 公司在虛擬儀器的研究方面處于領先地位，能購買其虛擬 儀器產品必將有助于我們的科研和教學工作，但價格十分昂貴。因此，根據(jù)自己的需要自行 研究和開發(fā)虛擬儀器也是可行的。本文介紹的虛擬相位差計結合了示波器和相位差計的基本 功能，使用靈活方便，有效改善了本院電工實驗教學條件。相信隨著計算機技術和測控技術 的不斷發(fā)展，虛擬儀器將成為未來教學科研的重要方法和手段，將逐漸取代傳統(tǒng)儀器成為測 試儀器的主流。