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1、课程设计字 第院 自动化与电气工程学院专 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 书自动化与电气工程学院学院测控技术与仪器专业学生#sssss学号200803502012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与操作系统为依托,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、特点以与智能仪器的发展方向与新技术；掌握虚拟仪器的数据采集技术、人机
2、对话接口技术以与典型数据处理算法.能够熟练运用所学知识进行智能仪器的设计和开发.设计开始日期20#1月 9日 指导教师ssss教研室主任 签字设计完成日期20#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课程要求与内容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.本文介绍了基于LABVIEW
3、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,增强学生灵活性和创新意识,进一步使学生了解智
4、能仪器的发展方向与新技术,熟悉虚拟仪器的基本结构与工作原理,掌握虚拟仪器多种类型信号的数据采集方法以与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与操作系统为依托,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、特点以与智能仪器的发展方向与新技术；掌握虚拟仪器的数据采集技术、人机对话接口技术以与典型数据处理算法.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、信号分析与处理等.本课程设计要求学生在LABVIEW实验平台上
5、,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,以与噪声幅值,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、. 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15环节中具体的实现的方法以与测量结果,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、主面板与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、信号与噪声失真比.-该Express VI配置如下:测量:SINAD测量:总谐波失真截止到Nyquist频率: 是最高谐波: 101、双
7、路正弦信号源的设计子vi名字：dbsine.vi引用格式：前面板：程序框图：2、多周期计数法原理：求解多个周期的采样信号,以其平均值作为频率测量值.假定采样频率Fs,采集m个周期信号,用计数的方法找到各个周期的样本数,分别为N1,N2,Nm.考虑m个周期的均值：非整数周期采样,Nn1和n1+1,对应的周期数为m1和m2相对测量误差1/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.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
8、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.vi5、FFT相位测量原理:频率的分辨率：fFs/#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.fFs/#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：FFTphase.vi6、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1个时刻的瞬时值之间的依赖关系,是对1个随机信号的时域描述. 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,我们四个人一起学习讨论,一起研究共同进退,让组里的每一个同学都体会到了合作的愉快！我们感觉自己的知识还是太有限了,还要继续学习,因为它对我们以后的学习和工作太有帮助了,因为它给人一种电脑在手,使用不愁的感觉.课程虽然学完了,但我们对于这门课的学习才刚刚起步,真心希望我们能够在这方面能有更深的造诣！14 / 14
