基于Labview的幅值和相位差測(cè)量

比較兩個(gè)正弦信號(hào)的幅值和相位差廣泛應(yīng)用于對(duì)比測(cè)試中，如與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行標(biāo)定、濾波前后信號(hào)的比對(duì)、互感器的輸出等方面。時(shí)域波形可以依靠示波器觀察，幅值和相位信息需要頻譜分析儀測(cè)定，但其僅能對(duì)一路信號(hào)進(jìn)行測(cè)試。而對(duì)于相位差的測(cè)試，一般使用動(dòng)態(tài)分析儀這樣的高精度儀器進(jìn)行分析。頻譜分析儀和動(dòng)態(tài)分析儀的價(jià)位較高，因此有必要使用基于采集卡的Labview開發(fā)這方面的測(cè)試功能。

Labview中有現(xiàn)成的信號(hào)處理的vi（圖1），可以直接分析出信號(hào)的幅值和相位信息。對(duì)兩個(gè)信號(hào)可以分別得到相關(guān)信息，然后做差。

頻譜測(cè)試vi

由FFT的原理可以知道，經(jīng)過FFT運(yùn)算，采集獲得的序列變成復(fù)數(shù)，有實(shí)部和虛部。而實(shí)部和虛部的平方再開方對(duì)應(yīng)的是幅值，虛部除以實(shí)部在取反正切對(duì)應(yīng)的就是相位。這樣的幅值和相位有若干個(gè)點(diǎn)，是和采樣點(diǎn)頻率有關(guān)系的，但是每個(gè)點(diǎn)上的幅值和相位信息是相對(duì)應(yīng)的。

對(duì)于單一正弦信號(hào)，如y=Asin(ωt+φ)，檢測(cè)幅值最大點(diǎn)對(duì)應(yīng)的相位即可。其中用到了圖2的vi，從相位值矩陣中找到最大值的維數(shù)。然后從相位矩陣中找到該維數(shù)的相位值。同理找出第2路信號(hào)的幅值和相位值。

數(shù)組最值vi

這種算法，如果測(cè)試有偏置的信號(hào)就無能為力了。比如信號(hào)的幅值為2V，而直流偏置為2.5V，那么檢測(cè)到的幅值最大點(diǎn)永遠(yuǎn)是第一個(gè)直流點(diǎn)。觀察到直流的維數(shù)為0，所以需要在應(yīng)用算法之前，將直流成分去掉。需要注意的是，去掉直流對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，相當(dāng)于在矩陣中少了一維，在應(yīng)用后續(xù)vi找最大值的維數(shù)后需要加1，再到相位矩陣中找到該維數(shù)的相位值。這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)有直流偏置的測(cè)量。

數(shù)組索引vi 數(shù)組刪除vi

如果是多個(gè)信號(hào)混合的測(cè)量，此算法將只能獲得最大幅值對(duì)應(yīng)的相位信息，其他信號(hào)的信息用類似的方法測(cè)試，這個(gè)還沒有試過。但估計(jì)在實(shí)現(xiàn)知道信號(hào)成分的前提下好解決，如果是未知信號(hào)，因?yàn)槿サ魧?duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)后不能確定信號(hào)維數(shù)的處理方式而存在麻煩。建議使用檢查到最大幅值然后在相應(yīng)維數(shù)中加零的方式來解決。這個(gè)有興趣的可以試一下。當(dāng)然也可能會(huì)有其他vi或是方式來解決。