基于LabVIEW的虚拟相位差计的研制

　　（1）波形采集：本虚拟仪器采用的是美国NI 公司的 Lab-PC-1200 型数据采集卡，最高 采样频率为100KHz,输入信号范围为-5V~+5V，设置了1，0 两个采样通道。该部分由AIConfig、AI Start、AI Read、AI Single Scan 和AI Clear 组成。其中用了MaxMin 与一个移 位寄存器控制对采样数据的读取速度。

　　（2）波形显示和调整：首先将数据采集子程序采集到的两个模拟输入信号（二维数组） 按采集通道的不同用Index Array 函数分成两个一维数组，再将它们分别用Bundle 函数组成 起点x0 = 0，时间间隔Δx = 0.001的簇，最后用Build Array函数将两个簇组成簇数组送入 波形图可观察到两列实时波形。若直接将两个一维数组用Bundle 函数组成簇送入波形图可 观察两列正弦波的李沙育图形。框图中的三个Case 结构的作用是控制软面板上幅基调节、 时基调节、波形选择，通过鼠标调节这些旋钮和垂直指针滑动条可调整实时波形在屏幕上的 显示效果。

　　（3）波形测量：主要测量两列正弦波的频率、振幅和相差，其中着重研究了相差的测量 方法。本文采用的是谱分析法测相位，其原理是通过Amplitude and Phase Spectrum 子程序 求取两个正弦信号的频域特性，取两信号相频特性曲线中对应于信号各频率分量的相位值， 再根据采样信号的周期数用Index Array 函数确定两个信号主频分量的相位，将其相减即得 相位差[4]。框图程序如图4 所示。

　　（4）数据存储：数据存储部分由Open/Creat/Replace File、Write File 、Close File 和Simple Error Handler 组成，另外采用了Format into String 功能定义了数据存储的格式，并用Get Data/Time String 功能返回每次测量的时间。框图程序如图5 所示。

　　4、测量结果讨论

　　利用“移相桥”电路进行测试，在某一状态下得到测量结果如下，与各参数的理论值相 比较略有误差。其原因在于一方面数据在采集、传送和转换过程中不可避免的会产生各种噪 声和干扰，外界的干扰也会侵入到系统中来，因此在数据的处理过程中，数字化测量将会造 成一定的误差；另一方面信号的频率应该是确定的，但实际中会存在频率偏差，这也是引起 相差测量不准的原因。另外，器件所标参数值与实际值之间也存在误差，但不断改良测量算 法和采用性能更加优良的数据采集卡会取得更好的测量效果。

　　三．结束

　　目前，美国的NI 公司和HP 公司在虚拟仪器的研究方面处于领先地位，能购买其虚拟仪器产品必将有助于我们的科研和教学工作，但价格十分昂贵。因此，根据自己的需要自行 研究和开发虚拟仪器也是可行的。本文介绍的虚拟相位差计结合了示波器和相位差计的基本 功能，使用灵活方便，有效改善了本院电工实验教学条件。相信随着计算机技术和测控技术 的不断发展，虚拟仪器将成为未来教学科研的重要方法和手段，将逐渐取代传统仪器成为测 试仪器的主流。