文档介绍：虚拟仪器设计
姓名：
戴锦文
学号：20080310110128
的功能，系统的程序设计
框图见图 2：
图2 “RLC串联谐振特性曲线分析程序”仿真实验程序设计框图
在此设计中，电阻、电容和电感分别用输入显示控件，根据原理公式在运算 符连接下得出理论 Q 值和谐振频率，再通过创建电阻、电容和电感的属性节点 来计算电阻、电容和电感上的信号输出。选用了 4 个 Sine 函数， 其中一个 Sine 函数用于实现低频信号发生器的信号生成，三个 Sine 函数分别用于实现电阻、电容器和标准电感的两端输出信号生成，信号 的波形显示是通过4个波形图控件来实现，系统的启动和停止采用了 While循环 结构。
实验原理
从理论分析可知：第一，谐振时，回路阻抗为一纯电阻；第二，在保持电源
电压U恒定的条件下，谐振时，电流有极大值，且I = U。当电源频率f偏离
R
谐振频率 f0 时，电流减小，偏离越多，电流越小；第三，谐振时，电容或电感 上的电压是电源电压的Q倍，即Q = UL =坐。
UU
（1）幅频特性
LRC 串联电路的谐振电路如图 2 所示。其电路方程为：
I 二— U
I 2 r 1）2
、R 2 + ® L —
V I ® C 丿
式中 I 和 U 分别为复电流及复电压的有效值。电路中，电流与电压间的相位差 为：
1
co L ——
arctan
o C
当信号源电压保持恒定，改变信号源频率，当oL -丄=0，即①二0时， oC 回路电流出现最大值，对应的 UR 值也最大，此时称电路谐振，对应的信号源 频率称为谐振频率。
图3 “RLC串联谐振特性曲线分析程序”实验电路原理图
（2）品质因数 Q
Q 值标志谐振电路性能的好坏，称为电路的品质因数，它定义为回路的特 性阻抗与回路电阻的比值，即：
1 _
° L o C 1 巧
Q =〒=丁 S C
当Q>>1时，UL和UC都远大于信号源输出电压U。谐振时，UL=UC, 即纯电感两端的电压与理想电容两端的电压相等，并且，电容或电感上的电压是 信号源输出电压的Q倍，即有：UL=UC=QU。
实验仿真研究
试验方法
系统运行后，选取L、C和R的数值，通过系统操作界面记录谐振频率以 及品质因数 Q 的理论值，其操作流程如图 4所示：
图4 系统仿真实验操作流程
（1） 回路中的电流与频率的关系（幅频特性）：选定信号源输出的电压值不变， 使信号源频率从电路的谐振频率向两侧扩展，观察电容、电感和电阻的端电压值 及其波形变化，同时记录对每一频率测电阻的端电压值。
（2） 电压分配和 Q 值的确定：选定信号源输出的电压值不变，当信号源频率等 于谐振频率的理论值时，观察电阻的端电压值是否最大，即回路总电流是否最大， 信号源输出电压与电阻端电压的值是否相等，相位差是否为零，电容与电感的端 电压值是否相等，相位总差是否为，电容与电感的端电压值是否等于信号源输出 电压的 Q 倍。
实验结果
应用系统进行实验仿真，我们得出如下结论：
表 1 信号源输出电压为 1V 的实验数据
电源频率f（ Hz）
电阻的电压值Ur
（V）
电源频率f（ Hz）
电阻的电压值Ur
（V）
（1） 表1结果表明，给标准电感L=1H,电容值C=8M f,电阻R=200Q。在该器 ,。在保持信号源电压U=1V 恒定的条件下，当信号源频率等于谐振频率时，电阻的端电压值最大，即为 1V， 即回路电流有极大值，且I U。当频率偏离谐振频率时，电阻的端电压值减小，
R
偏离越多，电阻的端电压越小。
（2） 谐振时，谐振电路的相位差为零，电路此时呈纯电阻性；当频率小于谐振 频率时，谐振电路的相位差为负值，电路呈电容性；当频率大于谐振频率时，谐 振电路的相位差为正值，电路呈电感性。