基于labview的锁相放大器实现
基于labview锁相调频与鉴频电路远程实验的开发
学校代码：10255学号：2131195基于LabVIEW锁相调频与鉴频电路远程实验的开发THE DEVELOPMENT OF REMOTE EXPERIMENT ABOUT “PLL FREQUENCY MODULATION & DEMODULATIONCIRCUITS” BASED ON LABVIEW学院：信息科学与技术学院专业：电子与通信工程姓名：霍然导师：叶建芳2015年5月东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。
所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。
论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名：日期：年月日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。
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保密□，在年解密后适用本版权书。
本学位论文属于不保密□√。
学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日基于LabVIEW锁相调频与鉴频电路远程实验的开发摘要随着测量仪器向着数字化、计算机化的方向发展，虚拟仪器正逐渐取代了传统的测试仪器。
在实验中使用虚拟仪器，不但可以节省大量仪器的经费投入，免去维护仪器的复杂工作及排除仪器故障所需的大量时间与精力，同时也能够调动学生的积极性，使学生更加专注于对知识的理解而不是仪器的调试。
由美国NI(National Instruments)公司开发的Multisim软件平台将原理图输入、工业标准的SPICE仿真集成在同一环境中，可方便地仿真和分析电路。
基于LabVIEW的基本放大电路的设计与分析
本科生毕业设计毕业设计题目基于LabVIEW的基本放大电路的设计与分析学生姓名郑涛所在学院物理学院专业及班级电科0 8指导教师张海燕完成日期2012年 5 月9 日基于LabVIEW的基本放大电路的设计与分析姓名：郑涛指导老师：张海燕摘要虚拟仪器是20世纪80年代兴起的一项新技术，是现代仪器仪表发展的重要方向，在建模仿真、设计规划和教育训练等方面都有应用。
本文利用数据采集卡采集信号发生器发生的信号，通过滤波电路送给基本放大电路，然后对处理过的信号分析其静态和动态指标。
然后构建基于LabVIEW的信号采集分析系统，此系统具有信号采集、分析以及波形显示等功能。
并对提出的设计方法进行大量的仿真实验，通过实验结果证明了实验设计的合理性和可行性。
应用虚拟仪器技术构建的采集、分析系统，降低了测试成本，提高了工作效率，增强了系统的灵活性。
关键词：LabVIEW,数据采集,基本放大电路,静态分析,动态分析。
The Design And Analysis Of Basic Amplifier BasedOn The LabVIEWAbstractThe virtual instrument is the rise of a new technology in the 1980s,and also is an important direction for the development of modern instrumentation,which has applications in modeling and simulation, design, planning and education and training. In this paper, the signal of the data acquisition card signal generator, and give the basic amplifier circuit, and then the processed signal through the filter circuit to analyze the static and dynamic indicators. And then build LabVIEW based signal acquisition and analysis system, this system has the function of the signal acquisition, analysis, and waveform display. And the proposed design method is a lot of simulation, experimental results demonstrate the rationality and feasibility of the experimental design. The virtual instrument technology to build the collection, analysis systems, to reduce testing costs, improve work efficiency, and enhance the flexibility of the system.Keywords: LabVIEW, Data acquisition, Basic amplifying circuit, Static analysis, Dynamic Analysis目录1.引言 (6)1.1 课题的研究背景…………………………………………6.1.2 课题的研究意义…………………………………………7.1.3 本文的结构………………………………………………7..2. LabVIEW介绍…………………………………………………8...2.1 LabVIEW的介绍…………………………………………8.2.2 LabVIEW的应用领域 (8)3. USB2006数据采集卡 (10)3.1 对USB2006 数据采集卡的介绍 (10)3.1.1 USB2006 数据采集卡的使用方法 (10)3.1.2 USB2006数据采集卡的注意事项 (10)3.1.3 USB2006 数据卡的校准 (10)3.1.4 USB2006 数据采集卡的原理图 (11)3.2 模入信号37芯D型插座XS1的管脚定义 (12)4. 编程前的准备工作 (14)4.1 Case选择结构 (14)4.2 基本放大电路 (15)4.2.1 基本放大电路的工作原理…………………………15..4.2.2 失真波形分析 (17)5. 在LabVIEW 环境下的基本放大分析电路的程序设计 (18)5.1 程序设计 (18)5.1.1 电路板的设计………………………………………18..5.1.2 前面板的设计 (19)5.1.3 Case选择结构 (20)5.2 运行结果 (20)总结...........................................................................28.. 致谢 (29)参考文献 (30)1. 引言本文旨在用虚拟仪器实现基于LabVIEW的基本放大电路的设计与分析，通过设计基本放大电路实现对采集到的信号进行静态以及动态分析，并通过LabVIEW 设计的程序实现分析和显示结果。
锁相放大器的应用
锁相放大器的应用一．锁相放大器的工作原理1.相关检测及相关检测器。
所谓相关，是指两个函数不相关（彼此独立）；如果它们的乘积对时间求平均（积分）为零，刚表明这两个函数的关系又可分为自相关和互相关两种。
由于互相关检测抗干扰能力强，因此在微弱信号检测中大都采用互相关检测原理。
如果f1(t)和f2(t-τ)为两个功率有限信号，刚可定义它们的互相关函数为(3.1.1)令f1(t)=V1(t)+n1(t)，f2(t)=V1(t)+n2(t)，其中n1(t)和n2(t)分别代表与待测信号V1(t)及参考信号V2(t)混在一起的噪声，则式（3.1.1）可写成（3.1.2）式中Rsr(τ)，Rr2(τ)，Rr1(τ)，R12(τ)分别是两信号之间，信号对噪声及噪声之间的函数。
由于噪声的频率和相位都是随机量，他们的偶尔出现可用长时间积分使它不影响信号的输出。
所以，可认为信号和噪声、噪声和噪声之间是互相独立的，他们的互相关函数为零。
于是式（3.1.2）可写成（3.1.3）上式表明，对两个混有噪声的功率有限信号进行相乘和积分处理（即相关检测）后，可将信号从噪声中检出，噪声被抑制，不影响输出。
2、锁相放大器的基本组成。
目前锁相放大器类型很多，但其基本组成只有三大部分，即信号通道、参考通道及相关检测器（见下图）。
锁相放大器的基本组成输入的交流待测信号与噪声一起进入信号通道，经低噪声前置放大器放大再通过高低通滤波，使噪声受到初步抑制，然后送入相敏检波器PSD，以免PSD 出现过载。
参考信号进入参考通道后，一般也要经过放大、整形、移相等处理后再送入PSD 与待测信号进行相关检测，可以通过调节参考通道的移相器使参考信号对输入信号之相位改变，使参考信号与输入信号同相即φ=0时，相位被锁定，从而抑制了不相干的噪声信号。
有些锁相放大器的参考通道中设置有跟踪电路，以保证在仪器的工作范围内使参考信号与输入信号保持所需的相移值。
二，锁相放大器在温度传感器校准系统中的应用在瞬态温度测量中,温度随时间迅速变化,由于测温传感器感温件的热惯性和有限热传导,测出的温度与实际温度存在差别,这种差别即为动态响应误差。
基于LabVIEW的测量放大器参数测试系统设计
基于LabVIEW 的测量放大器参数测试系统设计张东虞（ 铜仁学院 大数据学院，贵州 铜仁 554300 ）摘要：测量放大器主要用来实现对微弱电信号的放大，在测控领域有很广泛的用途，对测量放大器的参数测试十分重要。
为了实现基于LabVIEW 与数据采集卡USB-6221的测量放大器参数测试与验证。
以扫频信号源作为测量放大电路的激励源，将其加到电路两端，经测量放大器电路将信号放大，通过DAQ 数据采集卡采集放大后的信号并在屏幕上显示，利用LabVIEW 程序间接计算电压增益、共模抑制比、阻抗等参数，验证测量放大电路的高电压增益，高共模抑制比，高输入阻抗的特点。
仿真实验结果表明，该系统数据采集方便，精确度高。
关键词： 数据采集； LabVIEW ； 测量放大器中图分类号：TP368 文献标识码：A 文章编号：1673-9639 (2018) 03-0106-030．引言测量放大器是一种可实现对微弱电信号放大的高精度放大器，具有较高的输入阻抗、高共模抑制比、高电压增益等优点，在测控领域中应用广泛。
LabVIEW 是目前较为成功、应用最为广泛的虚拟仪器软件开发环境。
同时，数据采集卡USB-6221对测量信号的采集也是测试测量的重要工作[1]。
目前，美国国家仪器公司（NI ）开发的LabVIEW 在数据采集技术领域中因其高速采集数据的性能、丰富的图像化编程语言等特点在业界处于遥遥领先的地位。
虚拟仪器技术在国外已经得到了长足的发展。
在国内，LabVIEW 也广泛地被工业界、学术界和实验室所接受，用于研究等领域。
DAQ 数据采集是LabVIEW 最具竞争力的核心技术之一，LabVIEW 被公认为是标准的数据采集软件[2]。
本测量放大器参数测试系统设计就是采用LabVIEW 与USB-6221 DAQ 采集设备相结合的方式，有效地实现了测量放大器参数的测试与验证。
1．设计内容1．1．测量放大器系统设计放大器系统如图1所示，主要性能指标为：高电压增益，电压增益；高输入阻抗，输入阻抗。
基于数字锁相放大器的微弱信号检测
基于数字锁相放大器的微弱信号检测摘要：以数字锁相放大器为研究对象，利用信号的相关性和噪声的随机性的特点，应用相关检测方法通过运算，去除噪声，检测出微弱信号。
以强噪声背景下微弱信号检测的实际需要为出发点，研究数字锁相放大器在微弱信号检测中的应用。
采用基于LabVIEW的虚拟数字锁相放大器进行了实际的微弱信号测量，以达到去除噪声将混合在强背景噪声中的微弱信号检测出来的目的。
关键词：微弱信号检测；数字锁相放大器；LabVIEW1、引言本论文是研究如何从强噪声中提取有用的微弱信号，研究微弱信号检测的理论、探索新方法和新技术，从而将其应用于各个学科领域当中。
研究噪声中微弱信号检测的原理和方法，是测量技术中的综合技术和尖端领域。
运用微弱信号检测技术可以测量到传统观念认为不能测量的微弱信号，如弱光、小位移、微震动、微温差、小电容、弱磁、弱声、微电导、微电流等，使微弱信号测量精度得到很大的提高[1]。
2、基于LabVIEW平台的数字锁相放大器的基本原理锁相放大器技术是微弱信号检测的一种有效手段，它具有中心频率稳定，通频带窄，品质因数高等优点[2]。
LabVIEW是美国国家仪器公司（National Instrument,简称NI公司）推出的一门图形化编程语言，同时也是著名的虚拟仪器开发平台[3]。
为了提高性价比，利用美国国家仪器公司的软件LabVIEW开发出抗干扰能力强、性能可靠的锁相放大器[4]，数字锁相放大器利用信号的相关性和噪声的随机性的特点，应用相关检测方法通过运算，去除噪声，检测出微弱信号。
本论文采用的是基于LabVIEW的虚拟仪器设计的数字锁相放大器来对微弱信号进行分析和处理。
3、基于LabVIEW平台的数字锁相放大器设计根据数字锁相放大器互相关原理设计的基于LabVIEW平台的数字锁相放大器程序框图如图4.1所示。
数字锁相放大器的前面板如图4.2所示：数字锁相放大器的前面板的设计尽量符合真实仪器的效果。
基于LabVIEW平台的锁相放大器在管道泄漏检测中的应用
崮…．．｛二匿囵ＰｚＴ相位调制器
被调制，调制后的顺逆２束光经过相同的传播路径后 又回到２×２耦合器处汇合并干涉．由于顺逆２束光 经过泄漏点的时间不同，２束光被调制后产生相位差，根 据Ｓａｇｎａｃ效应，２束光在光电转换器处的干涉信号【７ｊ为
Ｊ＝Ａ＋Ｂｃｏｓ［口（￡）＋西：ｎｃｏｓ ｃｔ’。ｔ］
图２ Ｓａｇｎａｅ干涉型管道泄漏检测系统
摘要：为了提高干涉型光纤传感器的信号检测能力，开发了基于ＬａｂＶＩＥＷ平台的锁相放大器，并用于Ｓａｇｎａｃ 干涉型光纤管道泄漏检测系统，以解调干涉信号相位．分析了锁相放大器的信号解调原理及泄漏源定位方法， 并在泄漏位置为５．０ ｋｍ处进行了有无泄漏及泄漏定位的实验研究．结果表明，该锁相放大器可以解调出泄漏 信号，并能实现泄漏点精确定位．
对式（６）做ＦＦＴ变换，由于泄漏信号的频率∞。是宽频信号［引，大小为０～５０ ｋＨｚ，其频谱输出结果为 各频率信号的输出组合，宽频信号各分量在动态范围内均可被解调出来．因此，在泄漏信号的宽频范围内
会出现某些频率使２０。ｓｉｎ（ｃｃ，。ｒｄ／２）＝０（称为零点频率），即
，ｃｆｓＶｄ＝Ｎｎ
（７）
将ｒｄ代入式（７）有
（９）
Ｊ。（垂＝ｎ）为第挖阶贝塞尔函数（ｔ／＝０，１。…）．
用锁相放大器检测相位差疗（ｔ），并以高频载波Ｃ０５ ｍ。ｔ作为参考信号．当干涉信号与参考信号通过 相敏检测器后，仅一次谐波项与参考信号的乘积出现了直流项，即
（ｃｏｓ叫。￡）（ｃｏｓ叫。ｔ）＝（１＋ＣＯＳ ２ｃｏ。ｔ）／２
（１０）
其他谐波项与ｃ∞∞。ｔ相乘得到的信号频率均大于或等于载波频率∞。，因此干涉信号与参考信号经相敏
为了验证本文开发的锁相放大器的正确性。在信号通道输入带有高斯噪音的正弦信号（正弦幅值为 １ Ｖ，高斯噪音幅值为２ ｖ），而参考通道输入同频率的正弦信号，经锁相放大器处理后输出．图４和图５分 别是频率为１０ｋＨｚ的输入信号和参考信号的时域波形；图６是经锁相放大器后的时域波形．从图６可知， 经锁相放大器的相关计算和低通滤波去除了高频信号，仅剩直流项，与理论是吻合的．
模拟锁相放大器测试
Uo (t) Uo cos(wo t o (t)) 压控振荡器输出信号 Ui (t) Ui sin(wi t i (t)) 参考信号 鉴相器进行乘积运算后的信号
滤波后的信号
U c (t)
1 kU i U o sin (w i -w o )t (i (t) o (t)) 2
模拟锁相环
压控振荡器子vi，输出频率与电压呈 线性关系
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模拟锁相环
流程图
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模拟锁相环
程序运行结果
压控振荡器中
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心ห้องสมุดไป่ตู้率100Hz 参考频率 101Hz 压控振荡器频率 锁定结果 101.005Hz
模拟锁相环
存在的问题及改进
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模拟锁相放大器 原理
被测信号 参照信号
X(t) Us sin(wt+ ) n(t)
r(t) Ur sin wt
r'(t1b0717fd5ddcc.html
-1.0 0 50 100 150 200 250 300 350
参考信号与被测信号相位差/度
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模拟锁相放大器
测试
用两个参考信号，直接得到测量结果 被测信号幅度 1.0V 测量结果 1.0146V
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模拟锁相放大器 存在的问题与改进
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模拟锁相放大器
微弱信号检测
1 T 相关函数 R( )= lim f1 (t)f 2 (t )dt T 2T T U s U r cos 1 T R sr X(t)r(t)dt T 2T 2 U s U r sin 1 T X(t)r'(t)dt R sr' T 2T 2 1 N 1 N 离散信号 R sr Vs (k)Vr (k) R sr' Vs (k)Vr' (k) N k 1 N k 1 2 2 2 U R R s sr sr' 被测信号值与相差 Ur R sr' arctan
锁相放大器实验报告
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ次实验的收获与体会
掌握了锁相放大器的基本原理和操作方法 学会了如何调整锁相放大器的参数以获得最佳性能 提高了实验动手能力和解决问题的能力 认识到团队合作在实验中的重要性，学会了如何与团队成员沟通和协作
对实验中遇到的问题和解决方案的反思与总结
遇到的问题：信号干扰、设备故障、操作失误等 解决方案：调整信号源、更换设备、规范操作等 反思：实验过程中需要注意的细节和可能出现的问题 总结：通过实验，提高了解决问题的能力和团队合作精神
调整锁相放大器参数，进行信号放大处理
调整锁相放大器参 数：设置合适的放 大倍数、相位差和 带宽
输入信号：选择合 适的信号源，如正 弦波、方波等
信号放大处理：将 输入信号通过锁相 放大器进行放大处 理
观察输出信号：使 用示波器等设备观 察输出信号的波形 和幅度，确保满足 实验要求
使用示波器和电脑采集和处理实验数据
Part Two
实验设备
锁相放大器
锁相放大器是一种用于测量微弱信号的电子设备。 锁相放大器的主要功能是提取信号中的频率和相位信息。 锁相放大器通常由一个参考信号和一个输入信号组成。 锁相放大器的性能指标包括灵敏度、动态范围、相位噪声等。
信号发生器
型号：Agilent 33220A 功能：产生正弦波、方波、三角波等信号 频率范围：1Hz-10MHz 精度：±0.01%
对实验教学的建议和改进意见
增加实验操作演示，帮助学生更好地理解和掌握实验步骤。 提供更多的实验案例，让学生通过实践锻炼解决问题的能力。 加强实验过程中的指导，及时发现并纠正学生的错误操作。 鼓励学生进行创新实验，培养学生的创新意识和实践能力。
对后续学习和实践的展望与计划
深入学习锁相放 大器的原理和应 用
LY_DLIA_0424数字锁相放大器
主动数字扫描式锁相放大器LY_DLIA_0424使用与二次开发手册实事求是精益求精天津瀚阑电子工作室天津市南开区南丰里12-2-503联系人刘先生159****8084目录第一章锁相放大概述 (1)1锁相放大 (1)2LY_DLIA_0424LY_DLIA_0424..........................................................................................................................................................................................................................................................................33锁相放大重要参数说明.. (4)4第二章LY_LY_DLIA_0424DLIA_0424原理概述..................................................................................................................................................................661参数说明.. (6)2原理与器件选型说明..............................................................................................................................73锁相放大功能与性能直观验证过程.. (9)9第三章LY_LY_DLIA_0424DLIA_0424使用与二次开发详细说明 (12)121硬件接口介绍 (12)2软件操作介绍 (14)2.1波形编辑软件 (14)2.2LIA 控制台介绍 (21)PS 解调信号频率设计： (22)223keil4下的固件二次开发简要介绍.....................................................................................................24附件1：性能测试实验.. (30)附件2：应用本锁相放大器搭建TDLAS 系统应用示例与测量结果示意 (36)36第一章锁相放大概述1锁相放大锁相放大，是微弱信号检测的重要手段；从频域上来说，锁相放大，实际为，取一段长度为时间参数的样本，做傅里叶变换，并取出与参考频率同步的信号的有效值；与傅里叶变换相比，锁相放大，只计算某一特定频率的信号，不用计算与该频率无关的信号，与傅里叶变换所作出的计算该信号的所有频率成分与大小相比，在电路简易，计算方便快捷，数据精确度都有很大优势；从时域来说，锁相放大，最直观的展现就是，两路频率纯正的信号相乘，如果两路信号同频与相位差稳定，会得出一个直流分量与高频分量（三角函数的积化和差）()cos cos ()()()r s t tt t e e s r t ωωωννντ+∆+Φ⎡⎤⎣⎦=−=()(){}1cos cos 22r s e t t e ωωω∆+Φ++∆+Φ⎡⎤⎣⎦=如果两路信号频率相等，相位差稳定，结果变化为1/2(e r e s cos(Φ)+cos(2ωt +Φ)),即包含一直流成分与高频成分；锁相放大在时域上采用互相干原理，详细讨论如下：锁相放大器，其实是常用相关检测原理，所谓相关就是指两个函数间有一定的关系，如果他们的乘积对时间求平均（积分）为零，则表明这两个函数不相关（彼此独立）；如不为零，则表明两者相关。
基于虚拟仪器的锁相放大器远程实验系统设计
基于虚拟仪器的锁相放大器远程实验系统设计O 引言20 世纪80 年代末美国成功研制了虚拟仪器，虚拟仪器的发展标志着自动测试与电子测量仪器领域技术发展的一个崭新方向。
虚拟仪器是利用PC 机的显示模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出检测结果，由PC机的强大软件功能实现信号数据的运算、分析、处理，由I／O 接口设备完成信号的采集、测量与调理，从而完成各种测试功能的一种计算机仪器系统。
基于互联网的远程实验是远程教育的一个新的发展方向。
远程实验从远程计算机上进行实验操作和观察，所得到的实验结果与本地得到的完全相同，如同在实验室真实操作实验设备一样，突破了时空限制，极大地提高了实验教育的灵活性。
将虚拟仪器技术和网络技术相结合，实现网络化虚拟仪器，并结合电路其他元件的远程控制，可实现基于虚拟仪器的远程实验。
1 LabVIEW 简介LabVIEW(laboratory virtual instrument engineering workbench)是美国NI 公司推出的一种基于G 语言(graphics language)的虚拟仪器软件开发工具，具有各种功能强大的函数库，包括数据采集、网络通信、串口控制、数据显示及数据存储等。
采用旋钮、开关、波形图等构造用户界面。
LabVIEW 提供了强大的网络通信功能，TCP／IP(transmission control protocol／internet protocol)协议是Internet 最基本的协议。
函数库的Communication 子模板中提供了TCP 节点，可以实现客户机／服务器模式下的双机通信。
2 远程实验系统总体设计本文开发了基于虚拟仪器的锁相放大器远程实验系统，实现了远程测量热敏电阻温度特性，远程实验系统结构框图如图1 所示。
用户打开客户机，运行程序，在虚拟面板上可以设置锁相放大器的相位调节、积分时间等参数。
同时，通过虚拟面板可以改变加热按钮的状态，用户在。
基于LabVIEW的锁相放大器及其应用
基于LabVIEW的锁相放大器及其应用物理学院? 07级崔? 龙? 20071001013韩恩道? 20071001028摘? 要：研究了基于LabVIEW的锁相放大器的实现方法，利用测量信号与两路参考信号的互相关将所需频率的微小信号锁定并进行测量。
两路有恒定相位差的参考信号的设计使得可通过计算直接输出被测信号的幅值。
制作了基于LabVIEW的锁相放大器原型并进行了初步测试。
将制作的锁相放大器应用在了利用声波的相位差定位的系统中。
关键词：LabVIEW，虚拟仪器，锁相放大器Abstract: Having a research on the Lock-in Amplifier (LIA) based on NI-LabVIEW, making use of the cross-correlation of the measured signal and the reference signal so that the tiny signal which is in the certain frequency can be locked and tested. The setting of two channels of reference signals make it possible to get the amplitude of the signal directly. A prototype of LIA based on LavVIEW is made. Then the LIA is used in a system which finds out the location of a sound source. Keywords: LabVIEW, VI, Lock-in Amplifier1.虚拟仪器和LabVIEW1.1 虚拟仪器技术1.1.1 概? 述虚拟仪器(Virtual instrument 简称VI)，就是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义、具有虚拟前面板、测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。
用LabVIEW模拟锁相环
用LabVIEW模拟锁相环毕业设计(论文)中文摘要毕业设计(论文)外文摘要目录1 引言1.1 LabVIEW概述1.2 LabVIEW 工作环境1.2.1 LABVIEW 的工作窗口1.2.2 LabVIEW的操作模块1.2.3 虚拟仪器程序（VI）的基本组成2 锁相环理论介绍2.1 锁定与跟踪的概念2.1.1锁相环理论分析2.1.3环路组成3 虚拟锁相环电路的具体实现3.1正弦鉴相器的实现3.1.1正弦鉴相器理论分析3.1.2正弦鉴相器虚拟转换3.2 滤波器（LF）3.3 压控振荡器(VCO)4 子VI4.1 时钟发生器的实现4.2移位寄存器的实现4.3分频器的实现4.4子VI的具体实现步骤5 程序的前面板图和程序图结论参考文献1 引言锁相环路（PLL）是一个能够跟踪输入信号相位的闭环自动控制系统。
它在无线电技术的各个领域得到了广泛的应用。
锁相环路具有载波跟踪特性，作为一个窄带跟踪滤波器，可提取淹没在噪声之中的信号；用高稳定的参考振荡器锁定，可以提供一系列频率稳定的频率源；可进行高精度的相位与频率测量等等。
它具有调制跟踪特性，可制成高性能的调制器和解调器。
它具有低门限特性，可以大大改善模拟信号和数字信号的解调质量。
对所相环路的研究需首先建立完整的数学模型，继而以模型为基础，用LabVIEW实现其各种工作状态下的性能与指标，诸如跟踪、捕获等等。
1.1 LabVIEW概述LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Workbench, 实验室虚拟仪器工程平台)是美国NI公司(National Instrument Company)推出的一种基于G语言(Graphics Language,图形化编程语言 )的虚拟仪器软件开发工具。
用LabVIEW设计的虚拟仪器可脱离LabVIEW 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。
LabVIEW 为虚拟仪器设计者提供了一个便捷轻松的设计环境。
数字锁相相放大器-labview
1 引言自从1962年，美国EG&G PARC公司制作了第一台锁相放大器(LIA)的后，微弱信号检测技术得到了突破性的发展。
后来又出现了模拟锁相放大器(ALIA) 和数字锁相放大器(DLIA) 。
对于数字锁相放大器而言，又出现基于单片机的DLIA 和基于专用DSP的DLIA 。
还有基于PC 的系统级模块化DLIA ，这种锁相的算法是采用C，C++等语言实现的。
由于整个系统运行在PC平台上，所以可以使用各种仿真软件对算法进行研究。
虚拟仪器(Virtual Instruments 简称VI)是基于计算机的数字化测量测试仪器，它是1986 年由美国国家仪器公司(National Instruments以下简称NI)首先提出的。
它要比传统的电子仪器更为通用，在组建和改变仪器的功能和技术性能方面更为灵活、更为经济、更能适应迅猛发展的当代科学技术对测量技术和测量仪器不断提出的更新并扩展功能与性能的要求。
NI 公司从一开始就推出丰富而又简洁的虚拟仪器开发软件。
使用者可以根据不同的测试任务，在虚拟仪器开发软件的提示下编制不同的测试软件，来实现当代科学技术复杂的测试任务。
本文就是依据虚拟仪器要求和锁相放大器的特性，详细介绍了基于虚拟仪器的锁相放大设计过程，应用这一设计技术研制了L-I-100 型光信号锁相检测实验仪。
这一仪器在实验和实际中得到了广泛的应用，尤其在微弱光信号检测方面的应用显得愈加重要。
2 锁相放大器原理简介2.1 锁相放大器的基本原理锁相放大器是以相关检测技术为基础，利用互相关的原理设计的一种同步相干检测仪。
它是一种对检测信号和参考信号进行相关运算的电子设备，利用参考信号频率与输入信号频率相关，与噪声频率不相关，从而从噪声中提取有用信号。
它不同于一般的带通放大器，它所输出的信号并不是输入信号的简单放大，而是把交流分量放大并变成相应的直流信号输出。
是从强噪声中提取弱信号的重要手段。
在国外常把这类仪器称为锁定放大器(Iock-in Amplifier) 。
基于锁相放大器和 LabVIEW 的激光功率测量系统
基于锁相放大器和 LabVIEW 的激光功率测量系统曾贤贵;夏晶;胡同欢;杨青林【摘要】In order to reduce the impact of noise on laser optical experiments , a lock-in amplifier and an optical chopper were used .The laser was modulated at a specific frequency by the chopper and the frequency was sent to the lock -in amplifier as a reference signal .The useful signal was extracted with the lock-in amplifier based on the coherent detection method.In order to relieve the operator’s labor during experiments, an automatic software system under LabVIEW software platform was developed to operate the experiments and record data automatically , which greatly simplified the operation process.The results show that measurement noise of this method reduced from 9.1% to 4.7% compared with laser intensity measurement with a power meterdirectly .The automatic software system saves more than 50% of time compared with manual recording of data .%为了降低激光噪声对光学实验的影响，采用了锁相放大器配合光学斩波器进行降噪。
基于LabVIEW的场效应管放大电路分析
课程考核答题册课程名称虚拟仪器与电子测量课程性质必修院（部）物理学与电子工程学院专业电子信息科学与技术学号200807031113姓名赵正军年级2008级班1班层次本科学年2010-2011学年学期第2期成绩评定表序号评语得分总成绩评卷人基于LabVIEW的场效应管放大电路分析一：虚拟仪器简介虚拟仪器是依靠VXI、PXI等标准总线采用驱动器使计算机有控制物理仪器设备的能力。
虚拟仪器代表着从传统硬件为主的测试系统到以软件为中心的测试系统的根本性转变。
虚拟仪器技术是在PC技术的基础上发展起来的，所以完全“继承”了以现成即用的PC技术为主导的最新商业技术的优点，包括功能超卓的处理器和文件I/O，使您在数据高速导入磁盘的同时就能实时地进行复杂的分析。
此外，不断发展的因特网和越来越快的计算机网络使得虚拟仪器技术展现其更强大的优势。
虚拟仪器技术从本质上说是一个集成的软硬件概念。
随着产品在功能上不断地趋于复杂，工程师们通常需要集成多个测量设备来满足完整的测试需求，而连接和集成这些不同设备总是要耗费大量的时间。
NI的虚拟仪器软件平台为所有的I/O设备提供了标准的接口，帮助用户轻松地将多个测量设备集成到单个系统，减少了任务的复杂性。
虚拟仪器技术已成为测试、工业I/O和控制和产品设计的主流技术，随着虚拟仪器技术的功能和性能已被不断地提高，如今在许多应用中它已成为传统仪器的主要替代方式。
随着PC、半导体和软件功能的进一步更新，未来虚拟仪器技术的发展将为测试系统的设计提供一个极佳的模式，并且使工程师们在测量和控制方面得到强大功能和灵活性。
二、设计目的1．了解场效应管的特点，掌握利用Labview测试场效应管放大器静态工作点动态工作点的主要性能指标的方法。
2．掌握常用虚拟电子测量仪器的使用方法。
3．学习场效应管放大电路设计和调试方法三：设计要求该虚拟放大电路分析仪主要用来实现以下几个项目的测试1、分析耗尽型MOS场效应管共源极放大电路的主要性能指标。
基于虚拟仪器的锁相放大器远程实验系统设计
基于虚拟仪器的锁相放大器远程实验系统设计
戴志超;向英;吴先球
【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2010(033)014
【摘要】设计了基于虚拟仪器的锁相放大器远程实验的软件系统,用LabVIEW软件编写了客户机与实验机程序,实现了串口与单片机系统的通信、声卡采集信号、TCP/IP网络通信等功能.用Linux中的IPtables防火墙技术实现实验机与服务器间的端口映射,使得互联网上的所有用户可以通过服务器访问实验机,进行远程实验.【总页数】4页(P148-151)
【作者】戴志超;向英;吴先球
【作者单位】广东技术师范学院,广东,广州,510665;广东技术师范学院,广东,广州,510665;华南师范大学,广东,广州,510631
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.23;TP337
【相关文献】
1.基于虚拟仪器的远程实验台的改进与实现 [J], 汪鑫;雷勇;涂国强;张科比;焦洋
2.基于虚拟仪器技术的网络化远程实验室系统 [J], 张茜;雷勇
3.一种基于虚拟仪器技术的双锁相放大器的设计 [J], 孙秀桂;张洪斌;孙江波
4.基于虚拟仪器技术的锁相放大器设计 [J], 黄世瑜
5.基于虚拟仪器技术的远程实验教学资源建设 [J], 华南师范大学物理实验教学中心
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锁相放大器的 LabVIEW 实现
目
录
摘要..................................................................................................................................... I Abstract.............................................................................................................................. II 1 1.1 1.2 1.3 1.4 绪论…………………………………………………………………………...………1 课题研究背景及意义................................................................................................1 微弱信号检测............................................................................................................1 锁相放大器发展概况................................................................................................3 虚拟仪器技术与 LabVIEW 简介.............................................................................4 1.4.1 1.4.2 1.5 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.4 2.5 3 3.1 3.2 3.3 虚拟仪器技术…………………………………………………………...……4 LabVIEW 简介…………………………………………………..……...……6
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锁相放大器的 LabVIEW 实现
Function realization of lock-in amplifier by LabVIEW programming Abstract
Lock-in Amplifier (LIA),based on the principle of correlation-detecting, is one of the most effective meansin weak signal detections and prove to be able to detect and measure periodical signals, the magnitude of which are usually so weak against the surrounding noise, widely used in the fields of scientific research, national defense science and technology, biomedical engineering, physical detection, and so on. Phase sensitive detector(PSD) is the core of the lock-in amplifier and can identify the measured signals whose frequency is the same as the reference signal; and its output is determined by the pass band-width of frequency of the LPF, which also affects the precision of the lock-in amplifier. Thus, this paper studies the realization of the PSD and the LPF, and set up two orthogonal reference signal channels to avoid the dependence on the phase difference. The paper analyses the realization of the lock-in amplifier, and use LabVIEW to realize the dual-phase lock-in amplifier. And, it proves to be effective through the simulations, shows a good performance in the detection of weak signals, and greatly improves the SNR of the output signals. Key Words：Lock-in Amplifier；Virtual Instrument；Phase Sensitive Detector
锁相放大器的 LabVIEW 实现
摘
要
锁相放大器 （Lock-in Amplifier,LIA） 是一种根据相关检测原理设计的同步相干检测 仪，能够准确检测提取出淹没在强噪声背景中的周期性有用信号，是微弱信号检测 （Weak Signal Detection） 领域中最重要和最有效的精密仪器之一， 广泛地应用与基础科 学研究、国防科技、生物医学信号、物理探伤等领域。 相敏检波器（Phase Sensitive Detector, PSD）是锁相放大器的核心器件，能够实现对 待测信号和参考信号进行相关运算； 而低通滤波器的通频带宽决定了相敏检波器输出信 号的谐波成分，进而对锁相放大器的精度产生影响。因此，本文着重研究了相敏检波器 和低通滤波器的设计环节， 并在参考信道设置了两路正交的参考信号以避免了输出结果 对相位差的依赖。 本文通过分析锁相放大器的工作原理，利用虚拟仪器技术，基于 LabVIEW 软件开发 平台实现了双锁相放大器的设计方案。经测试证明，本文设计的正交矢量型数字锁相放 大器具有较好的抑噪性能，能够大幅度提高输出信号的信噪比。 关键词：锁相放大器；虚拟仪器；相敏检波器