LabVIEW第六单元实验内容及作业要求
一,实验目标:
1. 使用LabVIEW进行波形实时输出和输入的基本方法
2. 掌握网络频率特性测量的基本方法
3. 理解信号分析方法
4. 掌握简单的仪器设计方法
二,实验背景
网络(或系统)的频率特性测量是一个十分重要的问题,传统仪器中的矢量网络分析仪就是完成这个工作的.它的原理相对较为简单,就是将网络的响应信号与激励信号在频域里的对应幅值相比,对应相位相减.但这种仪器在现实设计时并不容易,本实验只是给出一种简单的设计方法.
传统网络频率特性测量的基本思路如下:使用信号发生器产生单频正弦信号,把产生的正弦信号作为激励加到被测网络上,然后再使用频谱仪测量其对应频率的幅值和相位.重复这个过程,就可得到待测网络在一段频率上的幅频特性和相频特性.
本实验的主要目的是通过在LabVIEW开发平台上编写程序,实现网络频率特性的测量,通过程序处理后能把待测系统的频率响应--包括幅频特征和相频特征在计算机的显示屏幕上显示出来.
所用到的实验器材:两个10KΩ的电阻,两个10000pF的电容,面包板,导线若干,一台PC机,LabVIEW 8.2软件,数据采集卡(PCI6221).
三,实验内容和要求
首先将电容电阻按图1构成文氏电桥网络的形式,注意所得到的网络应该是一个带通网络,其中心频率在.
图1 待测网络--文氏电桥
本实验的测试流程大致如下:
图2 简易流程图
要实现本实验有以下要点:
模拟输出的采样率要选择为最高频率的20~40倍,这样所测的数据才准确;使用波形产生器产生时,数据长度最好能够产生1s的数据.
模拟输入的采样率要和模拟输出的采样率相同,在每个频点至少采到256个数据.
建议使用波形测量的测量幅度和相位的现成VI,否则工作量会增加很多,在使用相位测量VI时,注意相位的折叠现象.
可以使用指数分布的频率,这样画出的图形更加接近教材(自动控制原理)上的波特图.指数分布频率的计算公式为:,其中Fl为起始频率,Fh为结束频率.
实验中所用到的采集卡的接口表
表1 PCI6221部分接口示意图
PIN # SIGNAL
68
AI 0
34
AI 8
37
AI GND
33
AI 1
66
AI 9
32
AI GND
54
AO GND
21
AO 1
55
AO GND
22
AO 0
注意:
1. NI的数据采集卡的AI0和AI1端子有的卡不好用,建议使用AI8和AI9.
2. 在采集时,都使用单端输入,在DAQ Assistant中要选择RSE
3. 在采集时,NI数据采集卡需要将AI GND和AO GND相连,9112不用,它内部已经自动相连了.
思考题:(写实验报告时必须回答)
1. 在实验时,为什么必须加入等待环节,不使用可能会有什么问题;如果可能,请比较不加入时和加入时对最终结果的影响.
2. 适当降低采样率,观察降低采样率对结果的影响,并分析原因.
3. 请分析以下因素对最终结果的影响,如果不能分析,请用实验结果说明:
1) 按指数的分布来选取频率
2) 在模出采样时,模出的数据对应时间为1s.