liming虚拟相关法测量相位差仿真仪

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虚拟相关法测量相位差仪的设计

收稿日期：!""#$"%$!&作者简介：谢三毛（%’#($），男，江西吉安人，副教授)文章编号：%""($"(!*（!""#）"($"%%’$"*虚拟相关法测量相位差仪的设计谢三毛（华东交通大学机电工程学院，江西南昌**""%*）摘要：虚拟仪器（+,）是计算机技术和传统的仪器仪表技术相结合的产物，是仪器发展的一个重要方向)-./+,01是一个基于图形化编程语言的虚拟仪器软件开发工具，本文根据相关法测量相位差的原理，阐明了运用-./+,01图形化编程语言开发虚拟相位差仪的方法)关键词：虚拟仪器；相关法；相位差；-./+,01；设计中图分类号：23*%%文献标识码：4!前言所谓虚拟仪器（+5678.9,:;768<=:7，简称+,），就是以计算机为基础，配以相应测试功能的硬件作为信号输入>输出的接口，完成信号的采集、测量与调理，从而完成各种测量功能的一种计算机化仪器系统)虚拟仪器是当今计算机辅助测试（?42）领域的一项重要技术)目前我国应用的虚拟仪器开发平台主要有美国@,公司的-./+,01及其相应组件和4A59=:7公司的B3$+00，其中-./+,01系列产品在我国使用比较广泛)-./+,01是当前用于数据采集、信号处理和虚拟仪器开发的一个标准工具，而且是一个基于图形化编程语言的虚拟仪器软件开发工具，设计者可利用它方便快捷地建立自己的虚拟仪器程序而无需复杂的程序代码编写)用-./+,01设计的虚拟仪器程序可以脱离-./+,01开发环境，最终用户看见的是和实际的硬件仪器相似的操作面板)本文的虚拟相位差仪就用-./+,01开发)"相关法测量相位差原理假设有两个同频信号!（7）、C（7），都被噪声污染，描述如下：!（"）D #;5:（!""E ""）E $!（"）%（"）D &;5:（!""E "%）E $%（"）其中，#、&分别为#（"）、%（"）的幅值；$!、$%分别为噪声信号’显然两信号的相位差为()*+,-./D "%$""，但实际是无法知道"%和""的’而周期信号互相关函数的表达式为：0!%（$）D%1!1"!（"）%（"E $）-"其中，1为信号周期，所以有：0!%D %1!1"［#;5:（!""E ""）E $!（"）］F ［&;5:（!"（"E $）E "%）E $%（"E $）"-"当$D "时，0!%（"）D %1!1"［#;5:（!""E ""）E $!（"）］F ［&;5:（!""E "%）E $%（"）］-"理想情况下，噪声和信号不相关，且噪声之间也不相关，积分后可知：0!%（"）D #&!GH;（"%$""）所以有：()*+,-./D "%$""D *23GH;（!0!%（"）#&）另外，根据自相关函数的定义可知，信号的幅第!*卷第(期!""#年%"月华东交通大学学报IH86:.9HJ 0.;7?K5:.I5.H7H:A L:5M=6;57C+H9)!*@H )(NG7)，!""#值和在延时!!"时的自相关函数值有下述关系：!!#"#（"!）$!#"%（"!）这样，通过两信号的自相关、互相关就可以求得他们的相位差&而实际处理的是连续信号采样后的离散点序列，因而，计算相关函数所用的计算式相应地也应该是离散时间表达式，下面是相应的离散时间计算公式："$#%［"］!%’!’&%(!"#［(］%［(］"$#［"］!%’!’&%(!"##［(］"$%［"］!%’!’&%(!"%#［(］其中，’为采样点数& !程序流程图程序流程如图%所示：图%相关法程序流程图#) *"’"设计步骤"&#前面板设计放置三个数字控件，用于设置两个同频率正弦信号发生器的公共参数，分别为采样点数、采样频率、信号频率三个参数量(放置四个数字控件，用于设置两个同频率正弦信号发生器的各自参数：信号幅值及其初始相位(放置一个输出波形显示器，可观察两个信号的信号波形(放置一个输出显示型字控件，显示相位差测量结果，单位为度(放置一个开关型控件，用于使用者运行或关闭仪器(设置完毕的虚拟测量相位差仿真仪前面板如图#所示("($流程图设计在功能面板中通过)*+,-./+01 2.+34567/,800.+3 1 2.+34598+874-./+1 2.+8:4;8(;.功能模块，取出两个虚拟正弦信号发生器(执行)*+,-./+01 2.+34567/,800.+31<.=8>/=4.+ 1?7/00?/77854-./+(;.操作，调入互相关图标(在流程图设计中用到了@774A子模板上的B+C8D@778A图标，用来获取互相关函数值，该值是互相关函数图标第+&%个输出值(互相关函数的所有的#+&%个值都输入到B+C8D@778A中(为得到相位差，执行)*+,-./+01E*=87.,1<7.3/+/F =8-7.,1B+;8708?/0.+8操作，调入反余弦函数，并进而实现相应计算，将相位差由弧度转化为角度表示(设计完毕的流程图如图G所示：图#虚拟测量相位差仿真仪前面板图G虚拟相关法测量相位差仿真仪流程图图H运行检验"#%华东交通大学学报#""I年!运行检验设置信号!幅值为!"，初始相位为#度；设置信号$幅值为$"，初始相位为%#度；设置两个信号的频率均为&’(!$)*+，采样频率为!###*+，采样点数为!$(#点’运行结果如图,所示，图中显示得到的相位差为%#度’"信号来源以上分析的信号来自于信号仿真器，而我们设计虚拟仪器主要用于分析和处理实测信号，基于-./"012开发的虚拟仪器可以从数据文件读入实测信号数据，也可以直接由数据采集卡采集数据，数据采集卡是虚拟仪器重要的组成部分’#同频干扰信号的抑制互相关函数有一重要性质：如果两信号是同频周期信号或者包含有同频率的周期成分，那么即使!!3，互相关函数也不收敛并会出现该频率的周期成分；如果两信号含有频率不等的周期信号，则两者不相关，即同频相关，不同频不相关’利用这一性质可消除干扰信号的影响，现分析如下：设有两信号4（5）和6（5），且：6（5）748（5）9:（5）其中48（5）与4（5）同频，:（5）为干扰信号，则6（5）中有与4（5）的同频成分，所以4（5）与6（5）的互相关函数为：;46（!）7;448（!）9;4:（!）由于4（5）与:（5）相互独立，故;4:（!）7#，则有;46（!）7;448（!），即通过互相关分析可消除噪声的影响’$小结相位差测量是工程信号分析的基本任务之一’由于噪声和信号不相关，两噪声之间也不相关，所以用相关法测相位差的抗噪声能力较强’本设计基于-./"012&’!采用互相关法测量并计算出两信号的相位差，实现虚拟相位差仪的设计’参考文献：［!］戴敬，王世立’-./"012基础教程［<］’北京：国防工业出版社，$##$’［$］刘君华，贾惠芹，丁晖，阎晓艳’虚拟仪器图形化编程语言［<］’西安：西安电子科技大学出版社’$##=’［,］黄长艺，严普强’机械工程测试技术基础［<］’北京：机械工业出版社$##!’［)］杨乐平，李海涛，赵勇，杨磊，安雪滢’-./"012高级程序设计［<］’北京：清华大学出版社$##,’%&’(’)*+,-./&’0*1/2345&3)’6’/’173)’8-,91-)):-11’43/*-,;<=>3,?63-（>?@AAB AC <D?@.:E?.B 1:FE:DDGE:F ，1.H5I@E:.JE.A5A:F K:ELDGHE56，M.:?@.:F ==##!=，I@E:.）@A)/139/："EG5N.B E:H5GNOD:5（"0）EH .:EOPAG5.:5QEGD?5EA:AC E:H5GNOD:5QDLDBAPOD:5’R@D -./"012EH .SE:Q AC HAC5T.GD QDLDBAPOD:55AAB /.HDQ A:UG.P@E?H B.:FN.FD ’R@EH P.PDG .:.B6+DH 5@D OD5@AQ AC QDHEF:E:F "EG5N.B P@.HDOD5DG /.HDQ A:IGAHHIAGGDB.5EA:TE5@-./"012UG.P@E?H B.:FN.FD ’B’C D-18)：LEG5N.B E:H5GNOD:5；?GAHH?AGGDB.5EA:；P@.HD QECCGD:?D ；-./"012；QDHEF:!$!第)期谢三毛：虚拟相关法测量相位差仪的设计。

Labview虚拟仪器课程设计

一、虚拟相关法测量相位差仿真仪摘要：虚拟仪器技术是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件完成各种测试、测量和自动化的应用。

虚拟仪器技术具有性能高，扩展性强，开发时间少及出色的集成能力等优势。

基于虚拟仪器技术可以开发适应不同应用场合的虚拟仪器测试方案，更好地组建自动化程度较高，数据处理分析能力较强的测试系统口。

本课题是虚拟用相关法测量两个同频率正弦波信号的相位差。

关键词：虚拟仪器；相关法；相位差一．设计原理及方案 1、相关法求相位差的原理相关法利用两同频正弦信号的延时τ=O 时的互相关函数值与基相位差的余弦值成正比的原理获得相位差。

由于噪声信号通常与有效信号相关性很小，因而该方法有很好的噪声抑制能力。

假设有两个同频信号x(t)、y(t)，都被噪声污染，描述如下： x(t)=Asin(ω0t ＋ψ0)＋N x (t)y(t)=Bsin(ω0t ＋ψ1)＋N y (t) （1-1）其中，A ，B 分别为x(t)和y(t)的幅值；N x ，N y 分别为噪声信号。

显然两信号的相位差为phasedif ＝ψ1－ψ0，但实际中是无法知道ψ1和ψ0的。

用相关法求相差的原理如下，周期信号互相关函数的表达式为：Txy 01R x()()t y t dt T ττ+⎰（）＝（1-2）其中，T 为信号周期，将（1-2）式代入（1-1）式，可得：Txy 00x 01y 01R [Asin()N (t)][sin(())N (t )]t B t dt T τωφωτφτ++⎰（）＝＋＋＋＋当τ＝0时， Tx y 00x 01y 01R 0[As i n ()N (t )][s i n(()N (t )]t B t dtT ωφωφ+⎰（）＝＋＋＋理想情况下，噪声和信号不相关，且噪声之间也不相关，积分后得：xy 10ABR 0cos()2φφ-（）＝所以有：102(0)arccos()xy R ABφφφ∆-=＝ (1-3)另外，信号的幅值和在延时τ＝0时的自相关函数值又有下述关系：AB （1-4）这样，通过两信号的直相关、互相关就可以求得它们的相位差。

Multisim仿真软件的相位差测量方法

Multisim仿真软件的相位差测量方法Multisim是一款功能强大的仿真软件。

它拥有丰富的工具和模块，能够实现各种电路的设计、仿真和分析。

其中，相位差测量是电子工程中常用的一种测试方法，也是Multisim中的一项基础功能。

本文将介绍Multisim如何进行相位差测量。

一、相位差的概念和测量相位差是指两个信号之间的时间延迟。

在电子工程中，相位差常用于比较两个信号的相对时间位置，用来判断是否符合预期的设计要求。

如果相位差符合预期，那么电路就可以正常工作，如果相位差不正确，则可能会导致电路出现故障或者严重失效。

在Multisim中，相位差是指两个信号的相对相位差，通常用角度（degree）或者弧度（radian）表示。

相位差可以通过两个信号在时间轴上的差值来计算。

如果两个信号的周期相同，则相位差可以用信号的相位角（phase angle）来表示。

相位差的表示方法有很多种，下面是一些常用的表示方法：1. 角度表示：相位差可以用角度表示，通常用degree表示，一个周期为360度。

2. 弧度表示：相位差可以用弧度表示，通常用radian表示，一个周期为2π（约等于6.28）。

3. 周期表示：相位差可以用周期表示，用一个信号的周期表示另一个信号的相位延迟，通常用T表示。

4. 时差表示：相位差可以用时差表示，即两个信号之间的时间差，通常用t表示。

二、Multisim中的相位差测量方法Multisim中提供了多种方法来测量相位差，下面是一些常用的方法：1. 用示波器测量相位差示波器是电子工程中经常用来测量信号的一种仪器。

在Multisim中，示波器也可以用来测量相位差。

首先，需要将两个信号分别输出到示波器中。

然后，可以使用示波器中的相位差测量功能来计算相位差。

具体步骤如下：1. 将示波器拖入工作区，并将两个信号线分别连接到示波器上。

2. 点击示波器，进入示波器的设置界面。

3. 在设置界面中，可以选择要测量的信号，以及相位差计算的方式。

移相相关法计算相位差的研究

移相相关法计算相位差的研究刘玉周;赵斌【摘要】为了提高相位式测距仪的测量精度，采用移相相关方法来估计两同频正弦信号的相位差。

首先将每路信号移相2π后和原信号做相关来计算自相关，以减少噪声的影响；其次用少许数据初步估算相位差，并将一路信号移相，使两路信号的相位差移到π/2（或3π/2）附近；然后用较多的采样数据计算两路信号的相位差，将结果再减去移相量得到最终的相位差。

同时分析了频率误差对相位差计算精度的影响，进行了理论分析和仿真实验验证。

结果表明，该方法计算的误差大大减小。

这对提高测距仪的测量精度是有帮助的。

%In order to improve the accuracy of a phase-shift range finder , a phase-difference algorithm based on phase-shift correlation analysis was proposed to estimate the phase-difference between two sinusoidal signals with same frequency .For reducing the influence of noise , the autocorrelation between the original and 2πshifted signal was calculated firstly.Secondly, the phase difference was estimated approximately with a few sampled data and the initial phase of one signal was shifted by Δθto make the phase difference between two signals to be near π/2(or 3π/2).Then, the phase-difference was calculated with whole set of data by correlation method and the final phase difference was obtained by subtracting Δθ.The influence of frequency error was analyzed .Theoretical analysis and simulation shows that the error of this method is greatly reduced .The proposed method can improve the accuracy of a range finder .【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】5页(P638-642)【关键词】测量与计量;移相相关法;相位差;频率误差【作者】刘玉周;赵斌【作者单位】华中科技大学机械科学与工程学院仪器系，武汉430074;华中科技大学机械科学与工程学院仪器系，武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TH741相位式激光测距在3-D成像［1］、机器人导航［2］、表面检测［3］等领域有着广泛的应用，它通过测量光波往返的相位差来计算时间延迟从而计算待测距离［4-5］。

基于差放的相位差测量电路的设计及仿真

性不高（ｏＨ１ｋｚ时，ｌ法间接测量计算结果为图方＿３８９，理论结果比较误差为１４￣而文中提供７。￣与７．８７
．很近的时候。量的效果很不理想，测这是增大误差的一１１电路组成个重要原因：其次是测得的结果还需经过相关公式间接计算而得．过程显得繁琐。其这显然不符合Ｍｕｉｍｈｓｉ
一
尽显了仪器仪表众多、方便快捷等多个特点。但是被溺电路的输入端日接入一个交流信号源或者函数信Ｎｕｔｉｌｓｉｍ没有直接测量电压楣位差的仪表可用（件号发生器．即波特图示仪是在既定频率下以扫描信号软有直接显示比较两个电位的电位差的仪器．也即波特源（其初相位为ｏ）设ｏ为参考，量某一信号与其之间测
常用的相位差处理方法圆。
伊一９一幻： —ｘ３。竺６：。 — ６。ｏｏ
Ｔ
（）１，
从上面的求解过程可知．ｌ中的读数指针Ｔ图ｌ和１２都需要依靠鼠标的人为移动得以定位．因此其精准
如图４和图５左图所示．将读数指针１定位到
１０Ｈ０ｋｚ时，经相位差测量电路后出现约为００３．．７￣小
于０１；定位到１ｋｚ时．现的误差约为００７￣．。当０Ｈ出．３０电路中Ｒ和Ｒ为电位器，作用是对输入信号进（处图中未显示，实际已测量）小于００￣，２其此但，．１。当把读行一定比例的线性缩小（其缩小比例为Ｍ）因为需书指针２定位到１误差时．可测量的最大频率为１设．ｏ．要考虑到后续运放对最大输入信号大小的限制．必须３ＭＨｚ７。也即呈现频率越大．误差就越大的规律左图将大的输入信号经过一定的处理才方便使用．以Ｒｌ是将单个运放的ＵｉＧｉａｄｉｔ设置为所ｎｔａｎＢｎｗｄｈｙ— 和Ｒ２保证了后续电路的正常运行在实际使用时必２００ＭＨｚ时所得结果，但设置为软件默认ＩＯｚ．ＯＭＨ时

基于LabVIEW的相关法测量相位差计的设计

基于LabVIEW的相关法测量相位差计的设计作者：付志远马琳陆兵兵来源：《电子世界》2013年第13期【摘要】本文利用相关函数的算法，介绍了基于LabVIEW平台上的相关法测量相位差的方法及其相位差计的设计。

与传统的方法相比，采用虚拟仪器的相位差测量方法具有测量精度高，抗噪能力强等优点。

【关键词】相关法；相位差；LabVIEW1.引言相位差测量在工程信号分析上有着重要的意义。

目前已在电子技术、工业自动化、智能控制等领域都有着广泛的应用。

传统的相位测量大多数由硬件电路完成，如二极管鉴相法、相乘器等方法，但由于电路容易受温漂、噪声及干扰信号的影响，软件测量方法正逐渐取代传统测量方法。

常用的相位测量方法有过零点法、FFT谱分析法、相关法三种方法，本次采用虚拟仪器的相位测量，通过结合相关法的原理，对虚拟相位差计的设计进行了讨论，并在LabVIEW 平台上进行了程序编程和仿真实验。

2.相关法相位测量原理相关法利用同频正弦信号的延时时的互相关函数值与其相位差的余弦值成正比的原理获得相位差。

由于噪声信号通常与有效信号相关性很小，因而该方法能很好的抑制噪声的干扰。

设有两个同频信号，其表达式如下：所以可求得相位差，其中，可以通过，自相关函数求出。

当时，的自相关函数为，同理可得。

从而有，，将其带入式可求出相位差：这样，通过两信号的自相关、互相关就可以得到它们的相位差。

但实际处理的是连续信号采样后的离散点系列，因而计算相关函数所用的计算式相应地也应该是离散时间表达式。

其离散计算式公式如下：3.程序设计流程图及前面板图程序设计流程图如图1所示。

根据上述原理，以LabVIEW软件为平台，进行对应程序编写，使用相关法测量出相位差的大小，相关法测量相位差结果的前面板如图2所示。

4.仿真实验模拟输入两个同频率的正弦信号，设置信号1的幅值为1，信号2的幅值为2；设置两信号的频率为50Hz，采样频率为1000Hz，采样点数为100。

Multisim仿真软件的相位差测量方法

Multisim仿真软件的相位差测量方法作者：潘蓉来源：《数字技术与应用》2016年第07期摘要：Multisim为电路的仿真及测量提供了很多便捷的功能，但其在正弦稳态等电路分析中测量电压相位差存在误差，为了解决这一问题，提出了Multisim软件中“单一频率交流分析法”。

本文通过实例电路的仿真测量，说明了测量方法，由此证明了Multisim软件中“单一频率交流分析法”对相位差测量的精确性。

关键词：Multisim 相位差测量单一频率交流分析法中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）07-0240-02Multisim是一款功能强大的模拟与数字电路混合仿真软件，被广泛应用于模拟电子技术、数字电子技术和电路分析的仿真分析与设计。

相位差是正弦稳态电路分析中一个非常重要的参数，是比较两个同频率正弦信号之间的关系唯一指标。

在Multisim中，相位差的测量有三种方法：一是用双踪示波器和电流探针测量出两个正弦信号的波形，然后拖动示波器面板上的测量指针，测量两个正弦信号初相位对应的时间差，再根据正弦信号一个周期对应的相位角为360°，人工计算上述时间差相当的角度。

二是瞬态分析法测量出两个正弦信号的波形，测量两个正弦信号初相位对应的时间差。

相位差的计算方法和方法一完全相同。

三是用“单一频率交流分析”法。

前两种方法优点是直观，缺点是测量误差大，但是“单一频率交流分析”法可以准确地测量出电路中任意一点电压和电流的相位差。

1 Multisim软件中单一频率交流分析法介绍单一频率交流分析（Single Frequency AC Analysis）用来测试电路对某个特定频率进行交流频率响应分析的结果，该功能创建了某个特定频率下电压、电流和电源相量的文本输出。

分析结果以输出信号的实部/虚部或者幅度/相位的形式给出。

首先创建需分析的电路图，执行Simulate →Analysis →Single Frequency AC Analysis命令，弹出Single Frequency AC Analysis对话框。

Multisim模拟电子技术仿真实验

2)根据示波器显示的输出电压峰值U OP 和输入电压峰值U IP ，求
放大器的电压增益A u 和放大器的最大平均输出功率P O 。
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9.5 结型场效应晶体管共源极放大电路仿真实验
1)学会测量跨导g m 。
2)依据结型场效应晶体管共源极放大电路输入输出电压波形，
计算电压增益。
1)直流电源：Place Source→POWER_SOURCES→VDD, 选取
直流电源并根据电路设置电压。
2)接地：Place Source→POWER_SOURCES→GROUND，选取
电路中的接地。
3)电阻：Place Basic→RESISTOR,选取电阻并根据电路设置电
阻值。
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9.5 结型场效应晶体管共源极放大电路仿真实验
4)电容：Place Basic→CAPACITOR,选取电容并根据电路设置
1)根据仿真的数据U IP 和U OP ，计算放大电路的电压增益A u 。
2)放大电路输出与输入波形之间的相位差怎么样？
第30页/共55页
9.6 串联电压负反馈放大器仿真实验
1)学会测量串联电压负反馈放大器的输入和输出电压，计算闭
环电压增益。
2)学会测量负反馈放大器输入与输出电压波形之间的相位差。
电容值。
5)场效应晶体管：Place Transistors→JFET_N，选取2SK117型
场效应晶体管。
6)电压表：Place Indicators→VOLTMETER，选取电压表并设
置为直流档。
7)电流表：Place Indicators→AMMETER，选取电流表并设置
为直流档。
8)函数发生器：从虚拟仪器工具栏调取XFG1。

基于频谱分析的相位差仿真仪的设计

ＬｂＩＷ采用图形化编程语言Ｇ，方框图里编制ａＶＥ在程序，提供一个直观的图形化用户界面，成虚拟组
１设计原理
传统的基于相位一间转换的测量法（过峰时如
值法、零法等）要求两个信号必须都是同频率的过，正弦信号，谱分析把时间域的动态信号通过傅里频叶变换转换到频率域进行分析。谱分析技术在计频
ａａｙｉ．ＴｅｓｍｕａｉｎｍｅｅｓｄｖｌｐｄｂｓｎｈｒｐｉａｒｇａｎｌｓｓｈｉｌｔｔｒｉｅｅｏｅｙｕｉｇｔｅｇａｈｃｌｐｏｍｍｉｇｌｎｕｇａＶＩＷ，ｄｉｉｕｅｏｏｒｎａｇａｅＬｂＥｎａｔｓｓｄｔ
ＤｅｉｎｆＰｈｓｆｅｅｃｉｕａｉｎＭｅｅｓｄｏＦｒｑｕｎｙＳｐｃｒｍｓｇｏａｅＤｉｒｎｅＳｍｌｔｏｔｒＢａｅｎｅｅｃｅｔｕＡｎａｙｉｌｓｓ
ＺＨＵＳ — ｎ，ｉｗｅＧＥＬ —ｅｇｉｆｎ（ｃｏｌｏｌｃｒｎｃＳｉｎｅａｄＴｃｎｌｇＳｈｏｆＥｅｔｏｉｃｅｃｎｅｈｏｏｙ，Ａｎｕｉｅｓｔ，Ｈｅｅ３０９，ＣｉａｈｉＵｎｖｒｉｙｆｉ０３２ｈｎ）
ＣｌｙｏｈｍｅｓｒｍｅａｄｎａｙｉｐａｅｉｆｒｎｃｏｂｏｔｗｏｉａｓａＴｕｔｔｅａｕｅｎｔｎａｌｓｓｈｄｆｅｅｅｆａｕｔｓｇｌｗｉｈａｎｅｒｑｅｃａｄｉｅｎｔｗａｅｓｎｔｓｌｆｅｕｎｙｎｄｆｒｖｅｆｒ．ｏｍｓＫｅｗｏｒｙｄｓ：ｒｑｅｃｓｅｔｕｍａａｙｉｐａｅｆｅｎｃ；ｉｔａｉｔｍｅｔＬａｆｅｕｎｙｐｃｒｎｌｓｓ；ｈｄｉｅｒｅｓｖｒｕｓｆｌｎｓｒｕｎ；ｂＶＩＥＷ

Multisim软件在电类课程实验教学中的应用

Multisim软件在电类课程实验教学中的应用【摘要】介绍Multisim软件的优点及其在仿真实验中的应用，利用其对LC串联谐振回路进行虚拟仿真实验，分析其谐振频率、总电压与电流相位角、品质因数、选频特性和通频带等，探讨在电类课程实验教学中运用Multisim仿真软件替代真实实验，增强电类课程实验教学的效果。

【关键词】Multisim 虚拟仿真LC串联谐振实验教学Multisim 是美国IIT 公司开发的EDA软件ElectronicsWorkbench （简称“EWB”）的升级版，该软件专门用于电路仿真设计，是目前常用的操作方便、界面直观、分析功能强大的仿真软件，它主要完成电路设计的原理图输入、电路仿真和PLD设计等功能。

一、Multisim软件的优点及其在仿真实验中的应用（一）Multisim 软件的优点Multisim 软件的主要优点有：一是将原理图的创建、电路的测试分析和结果的图表显示等全部集成到同一个电路窗口，整个操作界面如同一个实验工作台，实验所需的元件、仪表等都存放在一个平台上，便于操作。

二是该软件配备了大部分常用电路实验所需的仪器，如数字万用表、函数信号发生器、示波器、波特图示仪、失真仪、网络分析仪、逻辑转换仪和字信号发生器等虚拟仪器。

在Multisim Database元件库中还存放包括电源类、基本元件类、数字元件类、模拟元件类、指示部件、控制部件等多种虚拟元件模型，基本满足一般电路的实验仿真要求。

三是具有直流电路工作点分析、瞬时分析、傅里叶分析、噪声分析、失真分析、参数扫描分析、温度扫描分析、零极点分析、传输函数分析、灵敏度分析、最坏情况分析、蒙特卡罗分析、直流扫描分析、批处理分析、用户定义分析、噪声图形分析和射频分析等多种电路基本分析方法，适用于各种基本电路的分析设计。

在教学中，如何将这些先进的计算机仿真手段运用到电类课程实验教学中去，使之为教学服务，改进传统的教学手段和方法，提高实验教学质量，是教师所面临的新课题。

一种imu仿真方法及imu仿真模型与流程

一种imu仿真方法及imu仿真模型与流程
IMU（惯性测量单元）是一种广泛应用于导航、姿态估计和运动控制等领域的
传感器设备。

本文将介绍一种IMU仿真方法以及对应的IMU仿真模型与流程。

首先，IMU仿真方法是通过软件模拟IMU在虚拟环境中的运动和测量过程。

这种方法可以有效地减少硬件开发成本和测试时间，并提前评估系统性能。

接下来，我们将介绍一种常用的IMU仿真模型和仿真流程。

首先，IMU仿真模型主要包括三个主要组件：加速度计模型、陀螺仪模型和误差模型。

加速度计模型模拟了IMU对加速度的测量，而陀螺仪模型模拟了IMU对
角速度的测量。

误差模型考虑了IMU的常见误差来源，例如温度变化、非线性性
和零偏等。

这些模型可以根据实际需求进行调整和优化。

其次，IMU仿真流程一般包括以下几个步骤：建立虚拟环境、定义IMU仿真
参数、生成真实运动轨迹、模拟IMU测量数据和评估系统性能。

在建立虚拟环境时，可以借助计算机图形学或物理引擎等工具实现。

定义IMU仿真参数时，需要
考虑IMU的精度、采样率、噪声水平等参数。

生成真实运动轨迹可以使用真实数据、数学模型或其他传感器数据等方式。

模拟IMU测量数据时，需要利用前述的IMU仿真模型生成加速度和角速度数据。

最后，通过评估系统性能，可以分析仿
真结果与实际需求的符合程度。

综上所述，一种IMU仿真方法及其仿真模型与流程在虚拟环境中模拟了IMU
的运动和测量过程。

通过使用这种方法，可以有效地评估系统性能、减少开发成本，并为后续硬件设计和实际应用奠定基础。

multisim仿真相位裕度

multisim仿真相位裕度
相位裕度（Phase Margin）是控制系统中一个重要的稳定性指标，用于评估反馈系统对于频率变化的敏感性。

在电路设计和仿真中，Multisim作为一款强大的电子电路设计与仿真软件，可以帮助工程师们分析和优化系统的相位裕度，确保系统的稳定性和可靠性。

在Multisim中进行相位裕度的仿真分析，通常涉及以下几个步骤：
电路搭建：首先，在Multisim中搭建待分析的电路模型。

这可以是一个简单的反馈电路，也可以是一个复杂的控制系统。

设置仿真参数：接下来，设置仿真的频率范围和其他相关参数。

这些参数的选择取决于电路的实际应用和工作环境。

运行仿真：在设置了仿真参数后，运行仿真以获取电路的频率响应数据。

Multisim会计算出电路在不同频率下的幅值增益和相位变化。

分析相位裕度：从仿真结果中提取相位信息，计算出相位裕度。

相位裕度通常定义为在增益为1（即0 dB）时，相位从-180°（即-π弧度）变化到0°所需的额外相位延迟。

相位裕度越大，系统对频率变化的敏感性越小，稳定性越高。

优化与调整：如果相位裕度不满足设计要求，可以通过调整电路参数或改变电路结构来优化相位裕度。

例如，增加滤波器、调整反馈网络等。

验证优化结果：在进行了优化调整后，重新运行仿真以验证优化效果。

确保相位裕度满足设计要求，并检查其他性能指标是否也有所改善。

通过以上步骤，可以在Multisim中有效地仿真和分析相位裕度，为电路设计和优化提供有力的支持。

相位裕度的仿真分析不仅有助于确保系统的稳定性，还可以帮助工程师们在实际应用中预测和避免潜在的问题。

基于时间法的虚拟相位差计的设计

基于时间法的虚拟相位差计的设计
张克;张威;王潇洒;邹京杭
【期刊名称】《北京石油化工学院学报》
【年(卷),期】2008(016)003
【摘要】虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件,结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用.灵活高效的软件能够创建完全自定义的用户界面,模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成,标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求.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.仿真结果证明虚拟相位差计可以准确的测量出不同信号的相位差.
【总页数】4页(P36-39)
【作者】张克;张威;王潇洒;邹京杭
【作者单位】北京石油化工学院自动化系,北京,102617;北京石油化工学院自动化系,北京,102617;北京石油化工学院自动化系,北京,102617;北京石油化工学院自动化系,北京,102617
【正文语种】中文
【中图分类】TM935
【相关文献】
1.相位差的测量及虚拟相位差计的设计 [J], 李国朝;禹定臣;张继金
2.基于虚拟仪器的数字相位差计设计 [J], 廖艳;武达亮;王广君
3.基于FFT的相位差测量及虚拟相位差计的实现 [J], 王涛;张若青;周高伟
4.基于相关原理的相位差测量及虚拟相位差计的设计 [J], 李国朝;黄庆华
5.基于相关原理的相位差测量及虚拟相位差计的设计 [J], 李国朝;黄庆华
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Multisim环境中正弦交流量相位差仿真测量研究

Multisim环境中正弦交流量相位差仿真测量研究摘要：交流量相位差的测量是交流电路分析的难点。

Multisim仿真软件环境中提供了虚拟瓦特表、虚拟示波器、测量探针等多种交流量相位差的测量方法。

测量探针法操作简单，测量结果直观易得。

关键词：电工 EDA 相位差在电路分析中，电压、电流相位差的测量有着很重要的意义，如电路性质的判断，功率因素的计算等。

Multisim仿真软件对电路分析与设计的仿真结果准确度较高，且方便高效。

在Multisim环境中提供众多虚拟测量仪器仪表，利用这些虚拟仪器仪表可采用多种测量方法测量交流电压、电流相位差。

1．用虚拟示波器和电流探针测量相位差在Multisim仿真环境中建立如图1所示电路，其中XSC1为虚拟示波器（Oscilloscope），XCP1为电流探针（Current Probe）。

同实体示波器一样虚拟示波器只能显示电压波形图，不能直接显示电流的波形图。

通常需要显示电路电流波形时，一般用小阻值取样电阻将电路电流转换为取样电阻电压后经示波器显示其波形。

因电阻元件的电压、电流同频同相，所以取样电阻电压波形与电路电流波形同频同相。

在Multisim仿真软件中虚拟工具电流探针（Current Probe）的功能就像取样电阻一样将电路电流转换为电压，可供虚拟示波器等仪器测量使用。

双击电流探针元件，在“Current Probe properties”属性窗口中的“Ratio of Voltage toc urrent”框中设置其“V/mA”参数，其默认值为“1V/mA”。

如图1所示仿真电路中虚拟示波器A通道显示三相电路W相电压波形，B通道经电流探针显示三相电路W相电流波形。

并设置“Global preference（全局变量）”/“Simulation（仿真）”/“Positive Phase Shift direction（正相移方向）”/“⊙Shift lest（左移）”。

【论文】基于LabVIEW的虚拟相位差仿真仪设计

基于LabVIEW的虚拟相位差仿真仪设计摘要在当前的测试领域中，传统的测试系统由于本身所固有的诸多弊端变得越来越不适应现代测试的要求，需要从新的方向上寻找突破点，以解决当前测试系统的问题。

于是基于虚拟仪器的测试系统应运而生，它利用虚拟仪器的柔性、可扩充性，大大提高了测试系统的开发效率、可维护性和测试精度，使之满足现代化生产的需求。

本文介绍基于LabVIEW的虚拟相位差仿真仪设计，并对其进行分析。

它可以执行两同频正弦波信号的相位差测量和分析, 改变了传统相位差计设计思路,用软件代替了硬件，通过波形采样来计算分析，具有友好的人机界面和显示周期幅值、相位差的计算等功能。

设计所需要的软件为美国NI公司（Nation Instrument）开发的LabVIEW语言。

关键词：LabVIEW，虚拟仪器，相位差，相关法，正弦波IAbstractIn current test realm, the traditional test system becomes proper many irregularities because of oneself less and less request of adapt the modern test, need to be from the new direction up look for to break to order, to resolve the problem of the current test system.Hence according to conjecture instrument of test system emerge with the tide of the times, it make use of the conjecture instrument of gentle, can enlarge sex, raised to test the development efficiency of the system consumedly and can support sex and test the accuracy, the need of the contented and modern production that makeThis text introduces according to the LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) Software to design Pressure Test and Control System. Combine as to it's carry on the analysis。

相位差检测

课程设计报告课程电子测量与虚拟仪器课程设计题目相位差检测电路系别物理与电子工程学院年级2008 专业电子科学与技术班级 2 学号学生姓名指导教师职称讲师设计时间2011-3-28~2011-4-1第一章绪论 (2)1.1 相位差检测电路的介绍 (2)1.2 相位差测量的简单介绍 (2)第二章相位差检测电路 (3)2.1 移相电路的设计 (3)2.2 利用MULTISIM设计检测移相电路 (5)2.2.1 仿真电路虚拟仪器参数调整 (6)2.2.2移相电路的仿真与分析 (7)2.3将相位差信号转换成直流电压信号检测 (9)2.3.1将相位差信号转换成直流电压信号检测的原理 (9)2.3.2 电路图及具体原理分析 (9)2.3.3 仿真过程 (10)2.3.4 系统测量的误差分析 (12)主要参考文献 (13)附录 (13)第一章绪论1.1 相位差检测电路的介绍设计一个相位差检测电路，该电路可测试一个经过移相电路的信号（正弦波）移相后与原信号间存在的相位差，可由测试电路检测并显示。

要求：设计移相电路；设计检测电路，可以使用MCU或者Labview；使用模拟式检测方法，将相位差信号转换成直流电压或者直流电流信号进行检测；要求分析系统最后的精度。

在此次的电子测量与虚拟仪器课程设计中，我们设计的相位差检测电路主要有两个模块，由这两个模块来实现对相位差的检测并用相应的器件来实现。

第一个模块为移相电路，移相电路主要由两个放大器组成。

一个放大器可以实现对输入信号进行0~900的移相，那么两个放大器可以实现对输入信号进行0~1800的移相。

移相电路的结构比较简单，只要对放大器相应知识进行了解便能很快的设计出移相电路。

在移相电路中还应用到了变位器和电容。

通过调节变位器可以逐步实现每个度数的相位差；电容的作用则是实现对输入信号的滤波和使放大器工作在稳定的区域。

第二个模块则是实现相位差的显示。

此部分的模块主要由二极管、异或门以及放大器组成。

相位检测方法研究

1 2) Π+ Η, 则 V s2 ( t0) = (2Vm Π) Η 同样地, 锯齿波 V s2 对应于输入正弦信号 i( t) 过零
点的值 (P3 和 P4) 是一个直流电平, 它正比于移相 90° 后的电压和电流正弦信号的相位差。
相位检测方法很多, 对于硬件有采用各种电和机械式仪表, 利用矢量法、相乘器法二极管鉴别法及取样混频法等, 还有利用计算机组成的测试系统。可以根据具体条采用不同的方法。
参考文献
1 顾春雷. 动态功率因数补偿中的参量检测与控制 [J ]. 电力电子技术, 2001, (6) : 36～ 38.
2 白鹏. 基于虚拟仪器的相位测量算法研究[J ]. 电测与仪表, 2002, (6) : 2022.
3 Jou H. L. , W u J. C. . Fa st respon se p ha se detecto r fo r p ha se locked loop. In terna tiona l Jou rna l of E lectron ics, 1995, 78: 557～ 562.
V ( t) = V m sin (Ξt- 90°) i(t) = Im sin (Ξt- Η- 90°) , - 90°< Η< 90° 锯齿波 V s2 ( t) 如图 5 (d) 所示, 中心点是 V ( t) 的零点。其表达方式为:
图 5 电压信号、电流信号、锯齿波之间的关系
V s2 ( t) = V s1 ( t- T 4) = V m ( t- T 4) , 0< t< T 2 且V s2 ( t+ T 2) = V s2 ( t) , 当 i( t0) = 0, 且 Ξt0= (n+

常用模拟仪器（基于Multisim10.0.1虚拟仪器）

常⽤模拟仪器（基于Multisim10.0.1虚拟仪器）常⽤模拟仪器（基于Multisim 10.0.1 虚拟仪器）⽣活中的仪器很多，这次想从Multisim为基础介绍⼏款常⽤电⼦测量仪器1、数字万⽤表数字万⽤表的主要作⽤是测量直流或交流电路中两点间的电压、电流、分贝和阻抗。

（dB 在笔记“dB（分贝）,dBm的意义”有介绍）有⼀点需要注意的，若电路既有交流⼜有直流，要想测量电路电压的有效值（直流和交流⼀起），可将交流伏特表和直流伏特表同时接到两节点上，分别测量交流和直流的值，然后⽤下⾯公式计算交流和直流同在的情况下的电压有效值。

RMS voltage=√（VDC 2+VAC2）此公式不是普遍使⽤的，只能与万⽤表连⽤！！2、函数发⽣器函数发⽣器是产⽣正弦波、三⾓波和⽅波的电压源。

其中可以设臵的属性有：频率（Frequency）1FHz~999 THz；占空⽐（Duty Cyecle）1%~99%，设臵脉冲保持时间与间歇时间之⽐（只对三⾓波和⽅波有效）；振幅（Amplitude）0~999kv；直流偏移量（Offset）；⽅波上升和下降时间设臵（Set Rise/Fall Time），或称波形上升和下降沿的⾓度；3、⽡特表⽡特表⽤来测量电路的交流或直流功率，功率的⼤⼩是流过的电路的电流和电压的乘积，量纲为⽡特（原来量纲的意思就是单位啊，以前还⼀直弄不明⽩，那“⽆量纲”就是指“⽆单位”咯），⽡特表也能测量功率因数（Power Factor），功率因数是电压和电流相位差⾓的余弦值。

4、双踪⽰波器双踪⽰波器可以观察⼀路或两路信号随时间变化的波形，可以分析被测周期信号的幅值和频率，扫描可以在纳秒与秒之间的范围内选择。

双踪⽰波器有4个连接端⼦：A 通道输⼊、B 通道输⼊、外触发端T 和接地端G 。

注：若电路中已有接地端，⽰波器可以不接地！双踪⽰波器⾯板分⼏⼤模块组成：（1）时基（Timebase）它是设臵输⼊信号X轴的扫描时间及信号显⽰⽅式的对话框其中，Scale（设臵扫描时间），设臵X轴上每刻度的时间值，信号频率越⾼，扫描时间就得调得越短。