基于labview的虚拟相位差计的设计

基于labview的虚拟相位差计的设计
2008-06-14 13:47
我的网上查了一下关于虚拟仪器或labview的文章，发现很少．有同学在做这方便的毕业设计，苦于找不到参考资料．我也经历了这样的一个过程，很气愤有人在拿着这方面的资料牟利，所以我决定把我的毕业设计拿出来分享，希望对有些人有些帮助，虽然分享的晚了点．（请尊重我的劳动成果）
4.4 虚拟相位差计的设计
相位差:两个频率相同的交流电相位的差叫做相位差，或者叫做相差。

这两个频率相同的交流电，可以是两个交流电流，可以是两个交流电压，可以是两个交流电动势，也可以是这三种量中的任何两个。

例如研究加在电路上的交流电压和通过这个电路的交流电流的相位差。

如果电路是纯电阻，那么交流电压和电流电流的相位差等于零。

也就是说交流电压等于零的时候，交流电流也等于零，交流电压变到最大值的时候，交流电流也变到最大值。

这种情况叫做同相位，或者叫做同相。

如果电路含有电感和电容，交流电压和交流电流的相位差一般是不等于零的，也就是说一般是不同相的，或者电压超前于电流，或者电流超前于电压。

4.4.1 功能描述
·采用谱分析技术测量两个同频正弦波信号的相位；
·两个下正弦波信号的幅值、相位都可由用户选择设定；
·信号的采样点数、采样周期数可由用户选择。

4.4.2 设计原理
1. 谱分析求相位差的原理
频谱分析法是通过求取周期信号的频域特性（主要是相频特性），然后取两信号相频特性曲线中对应信号各频率分量的相位值，其差值即为所求相位差。

理论上，该方法有很好的选频特性，对谐波干扰抑制性好。

实际处理中，通常用快速傅立叶变换（FFT）来进行频谱分析。

2. 程序流程图
基于谱分析的相位差计的程序流程如图所示。

图4.4.1 基于谱分析的相位差计程序流图
程序运行时，首先根据用户的选择生成两个正弦波信号，然后调用LabVIEW Signal Processing Functions中的图标AmpPhaseSpetrum分别计算两个信号的幅频特性、相频特性，再根据信号的周期数分别确定两个信号的主频分量的相位，并将其相减就得到了相位差。

4.4.3 设计步骤
1. 前面板设计
(1) 连续执行Controls>>Numeric>>Digital Control操作，在面板设计窗口中放置6个数子输入控件，这些控件分别用于设定进行谱分析时的采样点数与信号周期数、信号1的幅值与初始相位、信号2的幅值与初始相位。

(2) 执行Controll>>Numeric>>Digital Display操作，放置一个数子输出显示控件，用于显示两个信号的相位差。

(3) 执行Controll>>Graph>>Waveform Graph操作，放置一个图形显示控件，用于显示两个同频正弦波信号，并且要设置其Legend选项，以便能同时显示两个信号的波形。

完成后的前面板设计如如图所示：
2.流程图设计
(1) 执行Functions>>Abalyze>>Signal Processing>> Frequency Domain
>>Amplitude and Phase Spectrum操作，放置两个图标，用于计算输入信号的幅度谱和相位谱。

(2) 执行Functions>>Signal Processing>>Sine Pattern操作，放置两个正弦波信号产生图标。

(3) 执行Functions>>Numeric>>Conversion>>To Long Integer操作，放置一个数据类型转换图标，该图标将输入数据转换成整形数据。

(4) 执行Functions>>Array>>Buid Arry操作，放置一个图标，并增加一个输入，目的是将两个输入一维数组合成为一个二维数组.
(5) 执行Functions>>Array>>Index Array操作，放置一个索引数组
(6) 执行Functions>>Numeric>>Divide/Multiply/Subtract操作，放置两个除法器，一个乘法器，一个减法器。

(7) 执行Functions>>Numeric>>Numeric Constant操作，设置常数为180。

(8) 执行Functions>>Numeric>>Additional Numeric Constants>>Pi操作，放置一
常数π。

(9) 连线，完成后的流程图如下图所示
3. 单击运行快捷按钮，检验设计的功能是否已完全实现。

运行结果如下图：。