基于时间法的虚拟相位差计.pdf

文档介绍：基于时间法的虚拟相位差计

(工程技术学院自动化专业涂泳敏)
(学号 1999112242)

内容提要:介绍了基于时间法的虚拟相位差计的设计与实现。该虚拟相位差计是基于图
形化编程语言 LabVIEW 开发的,运用了两种设计方案实现。具有执行数据采集、显示、周
期和相位差的计算等功能。
关键词:虚拟仪器相位差测量虚拟相位差计 LabVIEW
教师点评:相位差测量是工程信号分析的基本任务之一。该论文基于 LabVIEW 采
用时间法测量并计算出两信号之间的相位差,从而开发了基于时间法的虚拟相位差计。这一
虚拟仪器可代替传统的测量相位的仪器仪表,具有应用价值。这也正是测试技术的发展方向。
论文条理清楚,工作完整正确,是一篇高质量的毕业设计论文。(点评教师:曹广忠,副教
授)

引言
随着科学技术的不断发展以及相应学科知识的不断更新,现代检测技术正向集成化、自
动化、数字化、智能化方向发展,对检测仪器的性能要求也日益提高,不仅要求能测试单一
参量,而且要求具备数据交换、多参量自动分析、信息综合及判断控制能力。
虚拟仪器(Virtual Instrument,简称 VI)是仪器技术与计算机技术深层结合的产物,
它是全新概念的仪器,是对传统仪器概念的重大突破。它的出现使测量仪器与计算机之间的
界线消失,开始了测量仪器的新时代,是仪器领域的一次革命。虚拟仪器就是在以通用计算
机为核心的硬件平台上,由用户设计定义、具有虚拟面板、测试功能由测试软件实现的一种
计算机仪器系统。
LabVIEW(Laboratory Virtual Instruments Engineering Workbench)是美国 NI 公司
(National pany)推出的一种基于 G 语言(Graphics Language,图形化编程
语言)的虚拟仪器软件开发工具。

相位差概念
对于简谐振荡的正弦信号 E=E0sin(ωt+Ø0) ⋯⋯①
E0 是振幅,Ø=ωt+Ø0 是振荡的幅角,称为瞬时相位。①式表明,相位是时间 t 的线性
函数,Ø0 则是当 t=0 时的相位称为初始相位。由于相位是一个变量,测量它在某一瞬间的
绝对值是困难的,而且也没有实际意义。
所谓相位测量,通常是比较两个频率相同的振荡信号,测量它们之间的相位差,即相对
相位。
例如有两个正弦振荡 E1=E01sin(ωt+Ø01) E2=E02sin(ωt+Ø02)
它们之间的相位差为∆Ø=(ωt+Ø01 )-(ωt+Ø02)=Ø01 -Ø02 ⋯⋯②
上式表明∆Ø 是与瞬时时间无关的相对量值。
把Ø01 =ωt01 和Ø02=ωt02 代入②式,得:∆Ø=ω(t01-t02) ⋯⋯③
此处 t01,t02 代表两个同频率振荡信号的初相所对应的初始时间。
Ø01-Ø02 =ω(t01-t02)与时间差(t01-t02)成线性关系。因此只要测出这个时间间隔,
就可以测出相位差。ω为它们的共同角频率,ω=2πf=2π/T。则有
o
∆Ø=2π(t01-t02)/ T=2π∆t/T =360 ×∆t/T ④
1
T 为正弦波周期,∆t 为两正