虛擬儀器與電子測量實驗

1、YANGTZE NORMAL UNIVERSITY1虛擬儀器與電子測量實驗電子信息技術(shù)實驗教學(xué)中心電子信息技術(shù)實驗教學(xué)中心YANGTZE NORMAL UNIVERSITY實驗內(nèi)容實驗一 創(chuàng)建和編輯VI程序、建立和調(diào)用子VI實驗二 循環(huán)和圖表實驗三 分支結(jié)構(gòu)、順序結(jié)構(gòu)和公式節(jié)點實驗四 數(shù)組和圖形實驗五 字符串和文件I/O操作實驗六 測試信號的產(chǎn)生和分析實驗七 計數(shù)器的使用實驗八 虛擬儀器設(shè)計實驗實驗九 示波器技術(shù)性能的測試實驗十 電壓表波形響應(yīng)和頻率響應(yīng)的研究實驗十一 頻率合成信號源實驗十二 掃頻儀的使用實驗十三 用李沙育圖形測量頻率YANGTZE NORMAL UNIVERSITY實驗一實驗

2、一 創(chuàng)建和編輯創(chuàng)建和編輯VI程序、建立和調(diào)用子程序、建立和調(diào)用子VIu 熟悉熟悉LabVIEW的運行環(huán)境的運行環(huán)境u 學(xué)會創(chuàng)建學(xué)會創(chuàng)建VI程序程序 u 掌握編輯掌握編輯VI程序的方法程序的方法u 學(xué)習(xí)使用調(diào)試工具調(diào)試學(xué)習(xí)使用調(diào)試工具調(diào)試VI程序程序u 學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)VI子程序的建立和調(diào)用子程序的建立和調(diào)用實驗?zāi)康模簩嶒災(zāi)康模?YANGTZE NORMAL UNIVERSITYu VI（虛擬儀器）有三個主要部分：（虛擬儀器）有三個主要部分： 前面板、程序框圖和圖標(biāo)前面板、程序框圖和圖標(biāo)/連接口。連接口。u 模板：提供各種常用的工具和函數(shù)模板：提供各種常用的工具和函數(shù) 模板分為工具模板、控制模板、功能模

3、板。模板分為工具模板、控制模板、功能模板。實驗原理：實驗原理：YANGTZE NORMAL UNIVERSITYu程序調(diào)試的常用方法：程序調(diào)試的常用方法： 當(dāng)當(dāng)Run按鈕上出現(xiàn)折斷的箭頭則表示程序不能執(zhí)行，按鈕上出現(xiàn)折斷的箭頭則表示程序不能執(zhí)行，可以點擊該按鈕找到出錯的對象?？梢渣c擊該按鈕找到出錯的對象。 使用高亮執(zhí)行、單步執(zhí)行的方式和斷點工具、探針使用高亮執(zhí)行、單步執(zhí)行的方式和斷點工具、探針工具來跟蹤數(shù)據(jù)在工具來跟蹤數(shù)據(jù)在VI程序中的流動，這樣可方便的調(diào)試程序中的流動，這樣可方便的調(diào)試VI程序。程序。YANGTZE NORMAL UNIVERSITYu VI子程序的兩個組成部分：子程序的兩個

4、組成部分： 圖標(biāo)和連接口。圖標(biāo)和連接口。 用圖標(biāo)編輯器（用圖標(biāo)編輯器（Icon Editor）來創(chuàng)建）來創(chuàng)建VI的圖標(biāo)的圖標(biāo) VI子程序的連接口是子程序和主程序之間傳遞數(shù)據(jù)子程序的連接口是子程序和主程序之間傳遞數(shù)據(jù)的端口。定義連接口時，先選擇的端口。定義連接口時，先選擇VI需要的端口數(shù)，然后使需要的端口數(shù)，然后使用連線工具將前面板的指示器和控制器分配給每一個端口。用連線工具將前面板的指示器和控制器分配給每一個端口。調(diào)用子調(diào)用子VI的方法：的方法： 在在Function模板中選擇模板中選擇Select a VI選項選項 YANGTZE NORMAL UNIVERSITYu 打開打開Bouncin

5、g Cube VI （在（在BASCLASS.LLB庫內(nèi)）。庫內(nèi)）。u 創(chuàng)建一個創(chuàng)建一個VI程序：程序： 比較兩個數(shù)，如果兩數(shù)相等則燈亮。比較兩個數(shù)，如果兩數(shù)相等則燈亮。u 掌握掌握LabVIEW編輯技術(shù)和調(diào)試方法。編輯技術(shù)和調(diào)試方法。u 創(chuàng)建一個將作為創(chuàng)建一個將作為VI子程序的一個測量溫度的子程序的一個測量溫度的VI程序。程序。u 選擇程序框圖的部分節(jié)點，用選擇程序框圖的部分節(jié)點，用Creat SubVI選項創(chuàng)建選項創(chuàng)建VI子程序。子程序。 實驗內(nèi)容：實驗內(nèi)容：YANGTZE NORMAL UNIVERSITYu 學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)使用WhileWhile循環(huán)和循環(huán)和ForFor循環(huán)。循環(huán)。u 學(xué)

6、習(xí)使用圖表繪制循環(huán)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)曲線。學(xué)習(xí)使用圖表繪制循環(huán)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)曲線。 實驗?zāi)康模簩嶒災(zāi)康模簩嶒灦嶒灦?循環(huán)和圖表循環(huán)和圖表 YANGTZE NORMAL UNIVERSITYuWhileWhile循環(huán)和循環(huán)和ForFor循環(huán)是兩種可以用來重復(fù)執(zhí)行子框圖的結(jié)構(gòu)。循環(huán)是兩種可以用來重復(fù)執(zhí)行子框圖的結(jié)構(gòu)。 WhileWhile循環(huán)只要與其相連的循環(huán)只要與其相連的conditionalconditional端口值為端口值為TrueTrue就執(zhí)行，就執(zhí)行，為為FalseFalse則停止循環(huán)。則停止循環(huán)。 ForFor循環(huán)執(zhí)行預(yù)先設(shè)定的循環(huán)執(zhí)行預(yù)先設(shè)定的countcount端口的次數(shù)。端口的次數(shù)。實驗

7、原理：實驗原理：YANGTZE NORMAL UNIVERSITYu循環(huán)時間的設(shè)定。循環(huán)時間的設(shè)定。 使用使用Wait Until Next ms MultipleWait Until Next ms Multiple函數(shù)，設(shè)定每次循環(huán)函數(shù)，設(shè)定每次循環(huán)的時間為指定的毫秒數(shù)（的時間為指定的毫秒數(shù)（1s=1000ms1s=1000ms）u使用移位寄存器保存每次循環(huán)數(shù)據(jù)。使用移位寄存器保存每次循環(huán)數(shù)據(jù)。u圖表是一種顯示一條或多條曲線的數(shù)值指示器。圖表是一種顯示一條或多條曲線的數(shù)值指示器。YANGTZE NORMAL UNIVERSITYu創(chuàng)建一個創(chuàng)建一個VIVI程序隨機(jī)產(chǎn)生數(shù)據(jù)并在圖表上用程序隨機(jī)

8、產(chǎn)生數(shù)據(jù)并在圖表上用Scope UpdateScope Update方方式顯示數(shù)據(jù)，該程序在前面板有一個旋鈕控制器可以在式顯示數(shù)據(jù)，該程序在前面板有一個旋鈕控制器可以在0 02 2秒秒之間調(diào)節(jié)循環(huán)速率，使用一開關(guān)控制之間調(diào)節(jié)循環(huán)速率，使用一開關(guān)控制VIVI程序運行。程序運行。 u使用移位寄存器求平均值。使用移位寄存器求平均值。 u創(chuàng)建一個創(chuàng)建一個VIVI程序，每秒測量一次溫度，并顯示在波形程序，每秒測量一次溫度，并顯示在波形ChartChart指指示器上。如果溫度高出或低于設(shè)定范圍，示器上。如果溫度高出或低于設(shè)定范圍，VIVI程序點亮前面板的程序點亮前面板的2 2個個LED LED 實驗內(nèi)容：

9、實驗內(nèi)容：YANGTZE NORMAL UNIVERSITY)()(kxxkest)1()()()()(1kekeKkeKkeKKADIkip控制量：控制量：思考和練習(xí)：思考和練習(xí)：1 1、創(chuàng)建一個、創(chuàng)建一個VIVI程序，產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)直到該數(shù)與指定值相匹配，程序，產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)直到該數(shù)與指定值相匹配，循環(huán)計數(shù)端口記錄在匹配數(shù)出現(xiàn)前循環(huán)重復(fù)的次數(shù)。循環(huán)計數(shù)端口記錄在匹配數(shù)出現(xiàn)前循環(huán)重復(fù)的次數(shù)。 2 2、設(shè)計自動控制中的數(shù)字、設(shè)計自動控制中的數(shù)字PIDPID計算程序，并且在一個圖上同計算程序，并且在一個圖上同時顯示設(shè)定值、實測值（調(diào)用溫度模擬仿真時顯示設(shè)定值、實測值（調(diào)用溫度模擬仿真VIVI產(chǎn)生）和控制

10、產(chǎn)生）和控制量的曲線和數(shù)值。其中，量的曲線和數(shù)值。其中，PIDPID系數(shù)分別為系數(shù)分別為1 1，0.010.01，1 1，設(shè)定值，設(shè)定值取取75758585可調(diào)。計算公式為：可調(diào)。計算公式為： 偏差：偏差：YANGTZE NORMAL UNIVERSITYu學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)CASECASE結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)和SEQUENCESEQUENCE結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)u掌握公式節(jié)點的使用掌握公式節(jié)點的使用實驗?zāi)康模簩嶒災(zāi)康模簩嶒炄龑嶒炄?分支結(jié)構(gòu)、順序結(jié)構(gòu)和公式節(jié)點分支結(jié)構(gòu)、順序結(jié)構(gòu)和公式節(jié)點 YANGTZE NORMAL UNIVERSITYuCaseCase結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)和SequenceSequence結(jié)構(gòu)是兩種控制數(shù)據(jù)流的結(jié)

11、構(gòu)。結(jié)構(gòu)是兩種控制數(shù)據(jù)流的結(jié)構(gòu)。 根據(jù)根據(jù)CaseCase結(jié)構(gòu)選擇端口的輸入，可以將結(jié)構(gòu)選擇端口的輸入，可以將CaseCase結(jié)構(gòu)分支到不結(jié)構(gòu)分支到不同的程序框圖。在同的程序框圖。在CaseCase結(jié)構(gòu)的每個結(jié)構(gòu)的每個CaseCase邊界以內(nèi)都可以設(shè)置子邊界以內(nèi)都可以設(shè)置子程序框圖。條件選擇可以是布爾的（程序框圖。條件選擇可以是布爾的（2 2種條件）或者是數(shù)字的種條件）或者是數(shù)字的（2312311 1種條件）種條件） 使用使用SequenceSequence結(jié)構(gòu)，可以按一定順序執(zhí)行程序框圖。最先結(jié)構(gòu)，可以按一定順序執(zhí)行程序框圖。最先執(zhí)行的程序框圖部分被置于結(jié)構(gòu)的第一幀，第二個要執(zhí)行的部執(zhí)行的程

12、序框圖部分被置于結(jié)構(gòu)的第一幀，第二個要執(zhí)行的部分置于結(jié)構(gòu)的第二幀，以此類推。分置于結(jié)構(gòu)的第二幀，以此類推。實驗原理：實驗原理： YANGTZE NORMAL UNIVERSITYu公式節(jié)點可用于運算各種公式。公式節(jié)點可用于運算各種公式。 使用使用Formula NodeFormula Node，可以直接把很多公式輸入到程序框，可以直接把很多公式輸入到程序框圖，當(dāng)一個函數(shù)方程有很多變量或很復(fù)雜時，此特性尤其有圖，當(dāng)一個函數(shù)方程有很多變量或很復(fù)雜時，此特性尤其有用。用。YANGTZE NORMAL UNIVERSITYu 設(shè)計一個設(shè)計一個VIVI，計算產(chǎn)生一個與指定的數(shù)字相等的隨機(jī)數(shù)所需，計算產(chǎn)生

13、一個與指定的數(shù)字相等的隨機(jī)數(shù)所需花費的時間?；ㄙM的時間。u 設(shè)計一個設(shè)計一個VIVI能夠像計算器一樣進(jìn)行運算。前面板上有兩個數(shù)能夠像計算器一樣進(jìn)行運算。前面板上有兩個數(shù)字控制器，用來輸入兩個數(shù)字，另有一個指示器，用來顯示字控制器，用來輸入兩個數(shù)字，另有一個指示器，用來顯示VIVI對輸入數(shù)字進(jìn)行運算的結(jié)果。用一個滑動條控制器來選擇加、對輸入數(shù)字進(jìn)行運算的結(jié)果。用一個滑動條控制器來選擇加、減、乘、除運算。減、乘、除運算。u 設(shè)計一個設(shè)計一個VIVI，用公式節(jié)點來計算下列方程，并畫出，用公式節(jié)點來計算下列方程，并畫出y1y1和和y2y2的的曲線。曲線。y1=x3+x2+5y1=x3+x2+5， y2

14、=mx+by2=mx+b 。實驗內(nèi)容：實驗內(nèi)容：YANGTZE NORMAL UNIVERSITYu 熟悉數(shù)組的創(chuàng)建和數(shù)組函數(shù)的功能和應(yīng)用。熟悉數(shù)組的創(chuàng)建和數(shù)組函數(shù)的功能和應(yīng)用。u 掌握二維圖形的繪制。掌握二維圖形的繪制。實驗?zāi)康模簩嶒災(zāi)康模簩嶒炈膶嶒炈?數(shù)組和圖形數(shù)組和圖形YANGTZE NORMAL UNIVERSITYu數(shù)組的概念。數(shù)組的概念。 數(shù)組是相同類型的數(shù)據(jù)元素的集合，指針在數(shù)組是相同類型的數(shù)據(jù)元素的集合，指針在0 0到到N N1 1的的范圍內(nèi)變化，可以使用多維數(shù)組。范圍內(nèi)變化，可以使用多維數(shù)組。 u圖形是以曲線來顯示數(shù)組中的數(shù)據(jù)，常用的二維圖形控件圖形是以曲線來顯示數(shù)組中的數(shù)據(jù)

15、，常用的二維圖形控件有波形有波形ChartChart和波形和波形GraphGraph和和XY GraphXY Graph，可用顯示多條曲線。，可用顯示多條曲線。圖形控件有很多特性可以用來改變曲線顯示的格式圖形控件有很多特性可以用來改變曲線顯示的格式實驗原理：實驗原理：YANGTZE NORMAL UNIVERSITYu數(shù)組函數(shù)的主要功能有：數(shù)組函數(shù)的主要功能有： 求數(shù)組大小求數(shù)組大小 Array SizeArray Size、數(shù)組檢索、數(shù)組檢索 Index Array Index Array 、替換數(shù)組元素替換數(shù)組元素Replace Array SubsetReplace Array Subs

16、et、插入數(shù)組元素、插入數(shù)組元素 Insert Into ArrayInsert Into Array、刪除元素、刪除元素 Delete From ArrayDelete From Array、初、初始化數(shù)組始化數(shù)組Initialize ArrayInitialize Array、創(chuàng)建數(shù)組、創(chuàng)建數(shù)組 Build Array Build Array 、子數(shù)組子數(shù)組 Array SubsetArray Subset、數(shù)組最大值和最小值、數(shù)組最大值和最小值 Array Max Array Max &Min&Min、二維數(shù)組轉(zhuǎn)置、二維數(shù)組轉(zhuǎn)置 Transpose 2D ArrayTra

17、nspose 2D Array等，專門對一等，專門對一維數(shù)組的操作有循環(huán)移位、倒置維數(shù)組的操作有循環(huán)移位、倒置 、搜索、分離、搜索、分離 、排序、排序、插值、閾值、接插、拆分插值、閾值、接插、拆分YANGTZE NORMAL UNIVERSITYu 設(shè)計一個設(shè)計一個VIVI，產(chǎn)生一個二維的隨機(jī)數(shù)數(shù)組（，產(chǎn)生一個二維的隨機(jī)數(shù)數(shù)組（3 3行行1010列），列），數(shù)組產(chǎn)生后，對每一行進(jìn)行索引并將每一行繪制在它自己的數(shù)組產(chǎn)生后，對每一行進(jìn)行索引并將每一行繪制在它自己的GraphGraph上（前面板中應(yīng)包括三個上（前面板中應(yīng)包括三個GraphGraph指示器）指示器）u 設(shè)計一個設(shè)計一個VIVI，產(chǎn)生一

18、維數(shù)組，然后將相鄰的一對元素相，產(chǎn)生一維數(shù)組，然后將相鄰的一對元素相乘（從元素乘（從元素0 0和元素和元素1 1開始），最后輸出結(jié)果數(shù)值。開始），最后輸出結(jié)果數(shù)值。 實驗內(nèi)容：實驗內(nèi)容：YANGTZE NORMAL UNIVERSITYu 設(shè)計一個設(shè)計一個VIVI來測量溫度，每隔來測量溫度，每隔0.250.25秒測一次，共測定秒測一次，共測定1010秒。在數(shù)據(jù)采集過程中，秒。在數(shù)據(jù)采集過程中，VIVI將在波形將在波形chatchat上實時地顯示測上實時地顯示測量結(jié)果。在采集過程結(jié)束后，在量結(jié)果。在采集過程結(jié)束后，在GRAPHGRAPH上畫出數(shù)據(jù)波形曲線，上畫出數(shù)據(jù)波形曲線，并算出溫度的最大值，

19、最小值和平均值。并算出溫度的最大值，最小值和平均值。VIVI將顯示出最佳將顯示出最佳擬合的溫度圖形。擬合的溫度圖形。 u 設(shè)計一設(shè)計一VIVI，用獨立的，用獨立的X YX Y數(shù)組形成一個圓環(huán)。數(shù)組形成一個圓環(huán)。YANGTZE NORMAL UNIVERSITYu 熟悉字符串函數(shù)的使用熟悉字符串函數(shù)的使用u 學(xué)習(xí)文件學(xué)習(xí)文件I/OI/O操作。操作。 實驗?zāi)康模簩嶒災(zāi)康模簩嶒炍鍖嶒炍?字符串和文件字符串和文件I/OI/O操作操作YANGTZE NORMAL UNIVERSITYu 字符串是字符串是ASCIIASCII字符的集合，字符的集合，LabVIEWLabVIEW有很多函數(shù)來處理各種類有很多函

20、數(shù)來處理各種類型的字符串。這些函數(shù)位于型的字符串。這些函數(shù)位于FunctionFunction模板上的模板上的StringString子模板中子模板中 String LengthString Length函數(shù)返回字符串中字符的個數(shù)。函數(shù)返回字符串中字符的個數(shù)。 Concatenate StringConcatenate String函數(shù)把所有的輸入字符和字符串連接成函數(shù)把所有的輸入字符和字符串連接成一個輸出字符串。一個輸出字符串。 Match PatternMatch Pattern函數(shù)返回匹配的子串，如果沒查找到匹配字符函數(shù)返回匹配的子串，如果沒查找到匹配字符串則返回字符串為空。串則返回字符

21、串為空。 字符串格式化函數(shù)字符串格式化函數(shù)Format Into StringFormat Into String把數(shù)值型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成把數(shù)值型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成ASCIIASCII字符串格式。字符串格式。實驗原理：實驗原理： YANGTZE NORMAL UNIVERSITYu 文件的文件的I/OI/O操作是指向文件中寫入數(shù)據(jù)以及從文件中讀取數(shù)操作是指向文件中寫入數(shù)據(jù)以及從文件中讀取數(shù)的操作，所有的文件的操作，所有的文件I/OI/O函數(shù)都在函數(shù)都在FunctionsFunctions模板的模板的File I/OFile I/O子子模板中。模板中。 Open/Create/Replace FileOpen

22、/Create/Replace File函數(shù)用來打開、更換一個已存函數(shù)用來打開、更換一個已存在的文件，或者創(chuàng)建一個新文件。在的文件，或者創(chuàng)建一個新文件。 Read File Read File函數(shù)從指定的文件讀取指定字節(jié)的數(shù)據(jù)。函數(shù)從指定的文件讀取指定字節(jié)的數(shù)據(jù)。 Write FileWrite File函數(shù)往指定的文件中寫入數(shù)據(jù)。函數(shù)往指定的文件中寫入數(shù)據(jù)。 Close FileClose File函數(shù)關(guān)閉指定的文件函數(shù)關(guān)閉指定的文件YANGTZE NORMAL UNIVERSITYu 設(shè)計一個設(shè)計一個VIVI，把一個數(shù)字轉(zhuǎn)換成字符串，并將此字符串與，把一個數(shù)字轉(zhuǎn)換成字符串，并將此字符串與其

23、它字符串相連，形成一個輸出字符串。同時，該其它字符串相連，形成一個輸出字符串。同時，該VIVI要定義要定義輸出字符串的長度。當(dāng)密碼匹配時，該輸出字符串的長度。當(dāng)密碼匹配時，該VIVI也要能檢測出。也要能檢測出。u 設(shè)計一個設(shè)計一個VIVI，采集溫度值并保存到文件中，該，采集溫度值并保存到文件中，該VIVI也給每個也給每個讀數(shù)做時間標(biāo)識。讀數(shù)做時間標(biāo)識。u 設(shè)計一個設(shè)計一個VIVI，產(chǎn)生一個隨機(jī)數(shù)二維數(shù)組（，產(chǎn)生一個隨機(jī)數(shù)二維數(shù)組（ 100100行行3 3 列），列），把此數(shù)據(jù)寫入到電子表格文件。把此數(shù)據(jù)寫入到電子表格文件。實驗內(nèi)容：實驗內(nèi)容：YANGTZE NORMAL UNIVERSITYu

24、 理解波形的采樣、波形數(shù)據(jù)熟悉產(chǎn)生仿真信號理解波形的采樣、波形數(shù)據(jù)熟悉產(chǎn)生仿真信號的函數(shù)。的函數(shù)。u 學(xué)會主要信號處理函數(shù)。學(xué)會主要信號處理函數(shù)。實驗?zāi)康模簩嶒災(zāi)康模簩嶒灹鶎嶒灹?測試信號的產(chǎn)生和分析測試信號的產(chǎn)生和分析YANGTZE NORMAL UNIVERSITYNKKNVU121電壓有效值：電壓有效值： 電壓平均值：電壓平均值：實驗原理：實驗原理：1 1、波形數(shù)據(jù)：對被測的模擬信號，進(jìn)行采樣，、波形數(shù)據(jù)：對被測的模擬信號，進(jìn)行采樣，A/DA/D變換，采變換，采樣率為樣率為fs,fs,由時間起始值由時間起始值t0t0，采樣時間間隔，采樣時間間隔t=1/fst=1/fs，數(shù)組，數(shù)組Y Y為

25、各個時刻的采樣值。為各個時刻的采樣值。2 2、離散信號的電壓平均值及峰值的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下所示：、離散信號的電壓平均值及峰值的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下所示：NKKVNU11YANGTZE NORMAL UNIVERSITY3 3、信號的離散傅立葉變換（、信號的離散傅立葉變換（DFTDFT），），F(xiàn)FTFFT是是DFTDFT的快速算法。的快速算法。 x(t)x(t)經(jīng)采樣后變?yōu)榻?jīng)采樣后變?yōu)閤(nT)x(nT)，TT為采樣周期，采樣頻率為采樣周期，采樣頻率fs=1/Tfs=1/T。離散信號。離散信號x(nT)x(nT)的傅里葉變換可以表示為的傅里葉變換可以表示為 ： X(k) X(k)是復(fù)數(shù)，信號的頻譜是它的

26、模，為了方便顯示，是復(fù)數(shù)，信號的頻譜是它的模，為了方便顯示，做歸一化處理，用做歸一化處理，用10/2)()(NnNnkjenxkX110N，nNkfkffNffsks/,/頻率分辨率為：頻率分辨率為：來表示頻譜。來表示頻譜。NkX/)(YANGTZE NORMAL UNIVERSITYu 產(chǎn)生和顯示正弦波、三角波、方波和鋸齒波產(chǎn)生和顯示正弦波、三角波、方波和鋸齒波4 4種離散波形，種離散波形，直流偏置、初相位、頻率和幅度可變，并且在產(chǎn)生的信號中直流偏置、初相位、頻率和幅度可變，并且在產(chǎn)生的信號中加入高斯噪聲，改變采集率和采樣點數(shù)。加入高斯噪聲，改變采集率和采樣點數(shù)。u 求產(chǎn)生的信號的平均值、有

27、效值，頻率。求產(chǎn)生的信號的平均值、有效值，頻率。u 分別求峰值為分別求峰值為1V1V，頻率為，頻率為100Hz100Hz的正弦波、三角波、方波的正弦波、三角波、方波和鋸齒波的各次諧波的幅度譜，說明誤差產(chǎn)生的原因。（確和鋸齒波的各次諧波的幅度譜，說明誤差產(chǎn)生的原因。（確定采樣頻率、采樣點數(shù)）。定采樣頻率、采樣點數(shù)）。實驗內(nèi)容：實驗內(nèi)容： YANGTZE NORMAL UNIVERSITYu熟悉熟悉DAQ卡上計數(shù)器的原理與應(yīng)用方法?？ㄉ嫌嫈?shù)器的原理與應(yīng)用方法。 實驗?zāi)康模簩嶒災(zāi)康模簩嶒炂邔嶒炂?計數(shù)器的使用計數(shù)器的使用YANGTZE NORMAL UNIVERSITY實驗原理：實驗原理： 計數(shù)器信

28、號的特性參數(shù)計數(shù)器信號的特性參數(shù) YANGTZE NORMAL UNIVERSITY計數(shù)器的簡化模型計數(shù)器的簡化模型 YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 實驗內(nèi)容YANGTZE NORMAL UNIVERSITYu 熟悉虛擬儀器設(shè)計的方法、步驟熟悉虛擬儀器設(shè)計的方法、步驟u 掌握虛擬儀器的面板設(shè)計、程序設(shè)計掌握虛擬儀器的面板設(shè)計、程序設(shè)計u 掌握虛擬儀器軟硬件的調(diào)試、測試方法掌握虛擬儀器軟硬件的調(diào)試、測試方法實驗?zāi)康模簩嶒災(zāi)康模簩嶒灠藢嶒灠?虛擬儀器設(shè)計實驗虛擬儀器設(shè)計實驗YANGTZE NORMAL UNIVERSITY1 1、基本原理：、基本原理： 采用高速采用高速A/DA

29、/D轉(zhuǎn)換器，采集信號的多個周期的波形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，采集信號的多個周期的波形數(shù)據(jù)并顯示，使用并顯示，使用LabVIEWLabVIEW提供的波形測量函數(shù)，計算出信號的提供的波形測量函數(shù)，計算出信號的峰峰值、有效值、平均值、頻率和周期。峰峰值、有效值、平均值、頻率和周期。2 2、PCIPCI卡是基于卡是基于PCIPCI總線多功能的數(shù)據(jù)采集卡?？偩€多功能的數(shù)據(jù)采集卡。 它有它有8 8個單端輸入或個單端輸入或4 4個差分模擬輸入，個差分模擬輸入，1 1個個1212位的逐次位的逐次逼近式逼近式ADCADC，2 2個個1212位位DACDAC，2424條數(shù)字條數(shù)字I/OI/O，3 3個個16 16 位計數(shù)位計

30、數(shù)/ /定時器。定時器。實驗原理：實驗原理： YANGTZE NORMAL UNIVERSITY3 3、使用模擬輸入采集函數(shù)：（學(xué)生自選）、使用模擬輸入采集函數(shù)：（學(xué)生自選）4 4、使用波形測量、數(shù)據(jù)處理函數(shù)：（學(xué)生自選）、使用波形測量、數(shù)據(jù)處理函數(shù)：（學(xué)生自選） 5 5、實驗連線圖、實驗連線圖YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 使用提供的硬件，設(shè)計一個虛擬數(shù)字多用表，并且進(jìn)行調(diào)試、使用提供的硬件，設(shè)計一個虛擬數(shù)字多用表，并且進(jìn)行調(diào)試、修改，給出測試結(jié)果和誤差分析。修改，給出測試結(jié)果和誤差分析。 設(shè)計要求：設(shè)計要求：（1 1）輸入信號：）輸入信號：0 05V,5V,頻率頻率1H

31、z1Hz10KHz10KHz的正弦波、方波、三角波的正弦波、方波、三角波（2 2）測量信號的峰峰值、有效值、平均值）測量信號的峰峰值、有效值、平均值（3 3）測量信號的頻率、周期）測量信號的頻率、周期（4 4）顯示信號的波形）顯示信號的波形（5 5）采用）采用PCIPCI數(shù)據(jù)采集卡數(shù)據(jù)采集卡實驗內(nèi)容：實驗內(nèi)容： YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康?1 1、熟悉示波器主要技術(shù)性能和功能。、熟悉示波器主要技術(shù)性能和功能。 2 2、掌握示波器主要技術(shù)性能的測試方法。、掌握示波器主要技術(shù)性能的測試方法。 3 3、建立校正測量儀器的概念。、建立校正測量儀器的概念。實驗內(nèi)

32、容實驗內(nèi)容 測試示波器的偏轉(zhuǎn)靈敏度、掃描速度、頻帶寬度測試示波器的偏轉(zhuǎn)靈敏度、掃描速度、頻帶寬度和探頭衰減比，體會示波器中同步和觸發(fā)的作用，和探頭衰減比，體會示波器中同步和觸發(fā)的作用，學(xué)會用外同步觀察波形。學(xué)會用外同步觀察波形。實驗九實驗九 示波器技術(shù)性能的測試示波器技術(shù)性能的測試YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 實驗原理實驗原理 1 1、偏轉(zhuǎn)靈敏度的定義、偏轉(zhuǎn)靈敏度的定義 2、掃描速度或時基因數(shù)掃描速度或時基因數(shù) 3、頻帶寬度頻帶寬度YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 輸 入輸 出清零時鐘A BQAQB QHL LL LHL QAOQBO QHOHH HHQ

33、An QGnHL LQA n QGnH LLQAn QGnYANGTZE NORMAL UNIVERSITY 實驗步驟實驗步驟1 1、了解高頻信號發(fā)生器的性能與使用方法：、了解高頻信號發(fā)生器的性能與使用方法：2 2、熟悉觸發(fā)器正負(fù)極性及觸發(fā)電平的功能：、熟悉觸發(fā)器正負(fù)極性及觸發(fā)電平的功能：3 3、測試偏轉(zhuǎn)靈敏度：、測試偏轉(zhuǎn)靈敏度：4 4、測試掃描速度、測試掃描速度 5 5、測試通頻帶、測試通頻帶 6 6、用外同步方式和內(nèi)同步方式觀察移位寄存器的輸出波形、用外同步方式和內(nèi)同步方式觀察移位寄存器的輸出波形 YANGTZE NORMAL UNIVERSITY思考題思考題1 1、如何用示波器測量直流電

34、源的電壓？、如何用示波器測量直流電源的電壓？實驗報告實驗報告1 1、實驗數(shù)據(jù)填入表格，用通頻帶的測量數(shù)據(jù)在方格紙、實驗數(shù)據(jù)填入表格，用通頻帶的測量數(shù)據(jù)在方格紙 上畫出頻率特性曲線。上畫出頻率特性曲線。2 2、將外同步測量時的幾種波形畫出，對此作出分析。、將外同步測量時的幾種波形畫出，對此作出分析。3 3、在實驗中，你對思考題中的問題是如何解決的。、在實驗中，你對思考題中的問題是如何解決的。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康?1 1、研究不同檢波方式的電子電壓表在測量各種波形交、研究不同檢波方式的電子電壓表在測量各種波形交流電壓時的響應(yīng)。流電壓時的響應(yīng)。 2 2、

35、研究交流電壓表的頻率響應(yīng)。、研究交流電壓表的頻率響應(yīng)。 實驗內(nèi)容實驗內(nèi)容 分別用平均值、峰值，有效值檢波的三種電壓表測分別用平均值、峰值，有效值檢波的三種電壓表測量函數(shù)發(fā)生器輸出的正弦波，方波、三角波電壓，判斷量函數(shù)發(fā)生器輸出的正弦波，方波、三角波電壓，判斷各表的檢波類型。測量其中一只電壓表響應(yīng)于正弦波時各表的檢波類型。測量其中一只電壓表響應(yīng)于正弦波時的幅頻特性。的幅頻特性。實驗十實驗十 電壓表波形響應(yīng)和頻率響應(yīng)的研究電壓表波形響應(yīng)和頻率響應(yīng)的研究YANGTZE NORMAL UNIVERSITY實驗原理實驗原理1 1、電壓表的波形響應(yīng)、電壓表的波形響應(yīng)2 2、峰值電壓表、峰值電壓表 3 3、

36、均值電壓表、均值電壓表4 4、有效值電壓表、有效值電壓表實驗步驟實驗步驟1 1、調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器，使輸出、調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器，使輸出100KHz100KHz，VP-P =5.66V ( VP-P =5.66V ( 值用值用示波器測試示波器測試) )，分別用三只電壓表對該輸出信號進(jìn)行測，分別用三只電壓表對該輸出信號進(jìn)行測試，將讀數(shù)記錄進(jìn)數(shù)據(jù)表。試，將讀數(shù)記錄進(jìn)數(shù)據(jù)表。2 2、將函數(shù)發(fā)生器改為三角波輸出，頻率、幅度與上述相同、將函數(shù)發(fā)生器改為三角波輸出，頻率、幅度與上述相同，重復(fù)上述的測量。，重復(fù)上述的測量。3 3、將函數(shù)發(fā)生器改為方波輸出、頻率、幅度與上述相同，、將函數(shù)發(fā)生器改為方波輸出、頻率、幅度與

37、上述相同，重復(fù)上述的測量。重復(fù)上述的測量。ppKVVappKVVaYANGTZE NORMAL UNIVERSITY4 4、根據(jù)測得數(shù)據(jù)判斷各電壓表的檢波類型。、根據(jù)測得數(shù)據(jù)判斷各電壓表的檢波類型。5 5、測量電壓表表、測量電壓表表1 1的幅頻特性的幅頻特性( (只測量低頻段只測量低頻段) )。 思考題思考題1 1、為什么當(dāng)測量信號頻率發(fā)生變化時，電壓表的測量值會、為什么當(dāng)測量信號頻率發(fā)生變化時，電壓表的測量值會發(fā)生變化？發(fā)生變化？2 2、三種電壓表各有什么樣的優(yōu)缺點。、三種電壓表各有什么樣的優(yōu)缺點。實驗報告實驗報告1 1、實驗報告中應(yīng)將電壓表判別方法和判別結(jié)果寫明。對于、實驗報告中應(yīng)將電壓表

38、判別方法和判別結(jié)果寫明。對于電壓表表電壓表表1 1，應(yīng)用方格紙將其頻率響應(yīng)曲線畫出，找出頻，應(yīng)用方格紙將其頻率響應(yīng)曲線畫出，找出頻帶下限。帶下限。2 2、在實驗中，你對思考題中問題的分析。、在實驗中，你對思考題中問題的分析。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康? 1、理解倍頻式鎖相環(huán)和頻率合成信號源的基本原理。、理解倍頻式鎖相環(huán)和頻率合成信號源的基本原理。2 2、了解鎖相環(huán)和計數(shù)器電路的使用方法。、了解鎖相環(huán)和計數(shù)器電路的使用方法。3 3、鍛煉學(xué)生整理數(shù)據(jù)的能力。、鍛煉學(xué)生整理數(shù)據(jù)的能力。實驗內(nèi)容實驗內(nèi)容 觀測壓控振蕩器的頻率變化和鎖相環(huán)的頻率鎖定狀態(tài)。觀測壓控

39、振蕩器的頻率變化和鎖相環(huán)的頻率鎖定狀態(tài)。用鎖相環(huán)集成電路和分頻器集成電路組成一個輸出頻率可變用鎖相環(huán)集成電路和分頻器集成電路組成一個輸出頻率可變的信號源。的信號源。實驗十一實驗十一 頻率合成信號源頻率合成信號源YANGTZE NORMAL UNIVERSITY PDLPFVCOif0fN實驗原理實驗原理1、倍頻式鎖相環(huán)倍頻式鎖相環(huán) iNff0iNff 0 鎖相環(huán)電路鎖相環(huán)電路 YANGTZE NORMAL UNIVERSITY實驗步驟實驗步驟1 1、 鎖相環(huán)的觀測鎖相環(huán)的觀測2 2、計數(shù)器分頻的實現(xiàn)、計數(shù)器分頻的實現(xiàn) 3 3、頻率合成信號源的實現(xiàn)、頻率合成信號源的實現(xiàn) YANGTZE NORM

40、AL UNIVERSITY思考題思考題1 1、選用、選用50KHz50KHz作為作為fifi是什么道理？結(jié)合實驗中具體數(shù)據(jù)給予是什么道理？結(jié)合實驗中具體數(shù)據(jù)給予說明。說明。實驗報告實驗報告1 1、報告中包含實驗預(yù)習(xí)情況，包括實驗內(nèi)容、實驗步驟等。、報告中包含實驗預(yù)習(xí)情況，包括實驗內(nèi)容、實驗步驟等。2 2、自行設(shè)計頻率合成實驗中開關(guān)狀態(tài)和輸出頻率的表格，并、自行設(shè)計頻率合成實驗中開關(guān)狀態(tài)和輸出頻率的表格，并 記錄數(shù)據(jù)。記錄數(shù)據(jù)。3 3、在實驗中，你對思考題中問題的分析。、在實驗中，你對思考題中問題的分析。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康? 1、了解掃頻儀的原理

41、和使用，加深對系統(tǒng)頻率特性曲線的、了解掃頻儀的原理和使用，加深對系統(tǒng)頻率特性曲線的感性認(rèn)識。感性認(rèn)識。2 2、了解濾波器的頻率特性、了解濾波器的頻率特性實驗內(nèi)容實驗內(nèi)容 學(xué)習(xí)掃頻儀的使用，觀測掃頻儀的掃頻范圍，用掃頻學(xué)習(xí)掃頻儀的使用，觀測掃頻儀的掃頻范圍，用掃頻儀測量濾波器的頻率特性。儀測量濾波器的頻率特性。 實驗十二實驗十二 掃頻儀的使用掃頻儀的使用YANGTZE NORMAL UNIVERSITY實驗原理實驗原理 掃頻測量技術(shù)掃頻測量技術(shù) 在現(xiàn)代測量中，為了測量系統(tǒng)的全面表征，需要從以在現(xiàn)代測量中，為了測量系統(tǒng)的全面表征，需要從以往的靜態(tài)測量轉(zhuǎn)變到動態(tài)測量。掃頻測量就是一種動往的靜態(tài)測量轉(zhuǎn)

42、變到動態(tài)測量。掃頻測量就是一種動態(tài)測量。所謂掃頻，就是利用某種方法，使正弦信號態(tài)測量。所謂掃頻，就是利用某種方法，使正弦信號的頻率隨時間按一定規(guī)律，在一定范圍內(nèi)反復(fù)掃動，的頻率隨時間按一定規(guī)律，在一定范圍內(nèi)反復(fù)掃動，這種頻率掃動的正弦信號，稱為掃頻信號。這種頻率掃動的正弦信號，稱為掃頻信號。 利用掃頻信號，可以在頻域內(nèi)對元器件或系統(tǒng)的頻率利用掃頻信號，可以在頻域內(nèi)對元器件或系統(tǒng)的頻率特性進(jìn)行動態(tài)測量特性進(jìn)行動態(tài)測量 。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 實驗步驟實驗步驟 1 1、掃頻儀開機(jī)后將掃頻信號直接輸入檢波器，檢波器、掃頻儀開機(jī)后將掃頻信號直接輸入檢波器，檢波器的輸出信號送入的輸出信號送入“垂直輸入垂直輸入”端；調(diào)節(jié)輸出衰減到最小端；調(diào)節(jié)輸出衰減到最小，適當(dāng)調(diào)節(jié)，適當(dāng)調(diào)節(jié)“垂直增益垂直增益”，“頻標(biāo)選擇頻標(biāo)選擇”、“掃頻寬度掃頻寬度”、“中心頻率中心頻率”等旋鈕，在顯示屏上觀察零拍標(biāo)記，等旋鈕，在顯示屏上觀察零拍標(biāo)記，練習(xí)頻標(biāo)的讀出，檢查掃頻儀的掃頻范圍練習(xí)頻標(biāo)的讀出，檢查掃頻儀的掃頻范圍 2 2、 測量濾波器的頻率特性。測量濾波器的頻率特性。 濾波器的頻率在濾波器的頻率在6.5M6.5M左右，利用儀器顯示器上的左右，利用儀器顯示器上的10M10M、1M1M組合頻標(biāo)讀出濾波