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基于虚拟仪器技术的失真度测量系统的设计与实现

作　者: 孔明
导　师: 张江鑫
学　校: 浙江工业大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 虚拟仪器 失真度 Matlab FFT 数据采集 USB-6251
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本设计基于虚拟仪器技术,采用数字方法对传统失真度测量系统进行重新设计。本系统具有计算机接口,人机界面上具有丰富的操作功能,弥补了传统失真度测量系统的功能不足,并实现了数据的在线与离线分析。失真度测量技术与虚拟仪器技术相结合提升了我国失真度测量系统的整体水平,使失真度测量系统更加符合信息化时代的要求,满足市场对新型失真度测量系统的需求,实现替代进口失真度测量系统的目的,推进我国测量信息化产业发展具有的重要意义。本文提出了采用虚拟仪器技术和数字法中的频谱分析法来进行失真度测量系统设计的思路,并给出了总体设计方案。鉴于数字法失真度测量原理的技术难度和0.01%失真度测量指标需求,采用MATLAB语言对加窗函数、A/D变换器分辨率位数、A/D变换器采样率和快速傅里叶变换级数这几个方面进行了仿真验证,确定了基于虚拟仪器技术的失真度测量系统的核心部件的选型所用的技术指标。所设计的失真度测量系统最终选用了NI USB-6251作为数据采集硬件平台,LabVIEW作为虚拟仪器软件开发平台,并通过了第三方检验机构的指标检测。本课题主要创新之处有以下几点:⑴.将虚拟仪器技术应用到失真度测量领域;⑵.采用数字法中的频谱分析法对失真度测量的核心单元进行数字化设计;⑶.提供了一种利用MATLAB仿真实现对低失真度测量系统的核心部件指标进行验证的方法;⑷.设计的失真度测量系统能实现对输入信号的全自动失真度测量,无需手动进行量程切换;

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 课题的背景和意义  10-11
  1.2 虚拟仪器及失真度测量的国内外研究现状  11-14
    1.2.1 虚拟仪器的硬件平台  11-12
    1.2.2 虚拟仪器的软件开发平台及驱动软件标准化  12
    1.2.3 虚拟仪器的可开发性与和扩展性  12-13
    1.2.4 失真度测量设备的国内外情况  13-14
  1.3 本文的内容和各章节的安排  14-16
第2章 虚拟仪器及数据采集系统的研究  16-25
  2.1 虚拟仪器的概念、系统构成和软件结构  16-17
  2.2 虚拟仪器与传统仪器的比较  17-19
  2.3 数据采集系统的概念、任务和原理  19-20
  2.4 DAQ 的基本评价指标的研究  20-24
  2.5 本章小结  24-25
第3章 失真度测量原理的分析  25-29
  3.1 失真与失真度的含义  25-26
  3.2 模拟法失真度测量原理和技术缺陷  26-27
  3.3 数字法失真度测量原理和技术难度  27-28
  3.4 本章小结  28-29
第4章 基于虚拟仪器技术的失真度测量系统的设计  29-43
  4.1 系统设计需求分析  29-30
  4.2 系统总体设计  30-31
  4.3 加窗函数的选择  31-34
  4.4 A/D 变换器分辨率位数的计算  34-40
  4.5 A/D 变换器采样率的计算  40
  4.6 快速傅里叶变换级数的计算  40-42
  4.7 本章小结  42-43
第5章 系统硬件设计与实现  43-54
  5.1 系统硬件组成  43
  5.2 数据采集模块NIUSB-6251  43-48
    5.2.1 NIUSB-6251 概述和性能指标  43-45
    5.2.2 NIUSB-6251 结构和引脚  45-47
    5.2.3 NIUSB-6251 接口  47-48
  5.3 信号调理模块设计  48-53
  5.4 本章小结  53-54
第6章 系统软件设计与实现  54-67
  6.1 系统软件开发平台  54
  6.2 系统软件功能模块和测量流程  54-58
    6.2.1 系统软件功能模块  54-57
    6.2.2 信号频率测量流程  57
    6.2.3 信号电压测量流程  57-58
    6.2.4 信号失真度测量流程  58
  6.3 虚拟软件开发过程简介  58-62
  6.4 系统应用软件的实现  62-66
  6.5 本章小结  66-67
第7章 系统检测与误差分析  67-76
  7.1 系统指标检测  67-71
  7.2 误差分析  71-75
    7.2.1 混迭效应和频谱泄漏对失真度测量的影响  71-72
    7.2.2 ADC 单元精度对失真度测量的影响  72-74
    7.2.3 ADC 采样时钟对失真度测量的影响  74-75
  7.3 本章小结  75-76
第8章 结论与展望  76-78
  8.1 结论  76-77
  8.2 展望  77-78
参考文献  78-80
附录  80-82
致谢  82-83
攻读学位期间参加的科研项目和成果  83

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统
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