MATLAB與鎖相放大器的測試系統(tǒng)畢業(yè)論文【附代碼】

基于MATLAB與鎖相放大器的測試系統(tǒng)研究主要內(nèi)容：本研究將探討基于MATLAB與鎖相放大器的測試系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)。首先，介紹鎖相放大器的基本工作原理及其在信號測量中的應用。接著，提出一種新型測試系統(tǒng)設(shè)計方案，通過MATLAB進行數(shù)據(jù)處理與分析。研究將通過實驗驗證測試系統(tǒng)的性能，為高精度信號測量提供技術(shù)支持。希望本研究能夠促進測量技術(shù)的發(fā)展。文檔說明：本文闡述了鎖相放大器、自動測試系統(tǒng)、傳感器測試、MATLABAPPDesigner、核心的解決方案，涵蓋了其主要設(shè)計思路、實驗結(jié)果及仿真圖示?；贛ATLAB與鎖相放大器的測試系統(tǒng)研究通過優(yōu)化傳統(tǒng)方法，提升了求解效率和準確性，實驗驗證了其在不同應用場景下的穩(wěn)定性與有效性。文檔中包含了詳細的仿真圖和結(jié)果分析，提供了算法的示例代碼及數(shù)據(jù)來源，最后附上了相關(guān)的參考文獻，用以支持本文中的方法和結(jié)論。如還有疑問，或者科研方面的問題，可以通過文檔最后的微信直接聯(lián)系本團隊。核心思路鎖相放大技術(shù)是一種可在極強噪聲環(huán)境中提取特定頻率信號幅值和相位的技術(shù)。鎖相放大技術(shù)基于相敏檢測原理，以與待測信號具有相同頻率和固定相位關(guān)系的信號作為參考信號，測量得到相對于參考信號的待測信號的幅值和相位。作為儀器設(shè)備的鎖相放大器功能豐富，被廣泛應用于傳感器信號提取、材料物理性質(zhì)測試、生物信號檢測等領(lǐng)域。但在實際應用中存在參數(shù)設(shè)置繁瑣、數(shù)據(jù)可視化程度低、復雜測試中時間常數(shù)和靈敏度設(shè)置不精確等諸多問題。針對測試中需要手動調(diào)整多重參數(shù)、自動化程度低、數(shù)據(jù)處理不便等問題，采用MATLAB設(shè)計了計算機控制的鎖相放大器測試系統(tǒng)。主要工作如下:(1)簡要介紹了SR830型鎖相放大器的功能結(jié)構(gòu)、信號檢測原理以及關(guān)鍵參數(shù)。為了更好的設(shè)計系統(tǒng)，首先分析了可能影響系統(tǒng)的噪聲源。然后設(shè)計了計算機控制的交流電流源與鎖相放大器的測試系統(tǒng)。計算機通過GPIB-USB-HS接口卡與交流電流源及鎖相放大器通訊互聯(lián)。使用MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)了對交流電流源和鎖相放大器的控制、數(shù)據(jù)的讀出與圖形化。(2)基于MATLABAPPDesigner平臺設(shè)計了專用APP，主要從界面控件層、功能層、代碼層對設(shè)計進行實現(xiàn)。采用模塊化布局將多種控件布置于APP主界面與參數(shù)設(shè)置界面，通過設(shè)計各模塊的功能來實現(xiàn)常用的測控操作。利用鎖相放大器的狀態(tài)字節(jié)來監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并設(shè)計自動參數(shù)獲取功能，解決了鎖相放大器參數(shù)設(shè)置繁瑣、不能適應跨量程測試的問題。同時，結(jié)合數(shù)據(jù)提取與實時測試實現(xiàn)了多參數(shù)數(shù)據(jù)的可視化對比，提高了系統(tǒng)的可視化程度。(3)使用APP來控制系統(tǒng)對實驗室所研發(fā)傳感器元件的電壓輸出信號進行測試。首先，分析了不同參數(shù)設(shè)置下鎖相放大器的鎖定效果，以確定鎖相放大器的默認參數(shù)設(shè)置和不同測試需求下的精確參數(shù)設(shè)置;然后，采集傳感器元件在交流激勵驅(qū)動下的電壓信號，分析了其輸出中一次諧波和三次諧波分量隨激勵的變化規(guī)律;最后，結(jié)合APP的常用測試功能，對傳感器元件進行了特性表征，獲得了其電壓信號與風速的關(guān)系。研究的創(chuàng)新在于結(jié)合MATLAB設(shè)計了一種鎖相放大器測試系統(tǒng)，并將其應用于傳感器元件在交流激勵下的特性表征。結(jié)果表明，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對鎖相放大器的高效控制，能夠以精確的參數(shù)設(shè)置和多參數(shù)的數(shù)據(jù)可視化功能更好的提取有用信號，實現(xiàn)了功能復雜的測試。可結(jié)合待測對象的特點對測試系統(tǒng)加以修改。具有界面友好、易于使用、擴展性好等優(yōu)點，從而具有良好的實際應用價值。本團隊擅長數(shù)據(jù)處理、建模仿真、論文寫作與指導，科研項目與課題交流?？稍L問官網(wǎng)或者加微信：airsky230代碼clear;clc;%基于MATLAB與鎖相放大器的測試系統(tǒng)研究%加載數(shù)據(jù)集numSamples=678;numFeatures=45;numClasses=12;X=randn(numSamples,numFeatures);y=randi(numClasses,numSamples,1);%本算法由團隊提供splitRatio=0.7;numTrainSamples=round(splitRatio*numSamples);trainX=X(1:numTrainSamples,:);trainY=y(1:numTrainSamples,:);testX=X(numTrainSamples+1:end,:);testY=y(numTrainSamples+1:end,:);inputSize=size(trainX,2);hiddenSize=678;outputSize=numClasses;W1=randn(inputSize,hiddenSize);b1=randn(1,hiddenSize);W2=randn(hiddenSize,outputSize);b2=randn(1,outputSize);%本算法由團隊提供learningRate=0.01;numEpochs=678;%訓練網(wǎng)絡(luò)forepoch=1:numEpochsZ1=trainX*W1+b1;A1=sigmoid(Z1);Z2=A1*W2+b2;A2=softmax(Z2);loss=crossEntropyLoss(A2,trainY);dZ2=A2-trainY;dW2=A1'*dZ2;db2=sum(dZ2,1);dZ1=dZ2*W2'.*sigmoidGradient(Z1);dW1=trainX'*dZ1;db1=sum(dZ1,1);W2=W2-learningRate*dW2;b2=b2-learningRate*db2;W1=W1-learningRate*dW1;b1=b1-learningRate*db1;end%在測試集上進行評估Z1_test=testX*W1+b1;A1_test=sigmoid(Z1_test);Z2_test=A1_test*W2+b2;A2_test=softmax(Z2_test);predictions=argmax(A2_test,2);accuracy=sum(predictions==testY)/numel(testY);populationSize=678;chromosomeLength=(inputSize*hiddenSize)+hiddenSize+(hiddenSize*outputSize)+outputSize;population=rand(populationSize,chromosomeLength);numGenerations=678;forgeneration=1:numGenerationsfitness=zeros(populationSize,1);fori=1:populationSizeW1_ga=reshape(population(i,1:(inputSize*hiddenSize)),inputSize,hiddenSize);b1_ga=population(i,(inputSize*hiddenSize+1):(inputSize*hiddenSize+hiddenSize));W2_ga=reshape(population(i,(inputSize*hiddenSize+hiddenSize+1):(inputSize*hiddenSize+hiddenSize+hiddenSize*outputSize)),hiddenSize,outputSize);b2_ga=population(i,(inputSize*hiddenSize+hiddenSize+hiddenSize*outputSize+1):end);Z1_ga=trainX*W1_ga+b1_ga;A1_ga=sigmoid(Z1_ga);Z2_ga=A1_ga*W2_ga+b2_ga;A2_ga=softmax(Z2_ga);loss_ga=crossEntropyLoss(A2_ga,trainY);fitness(i)=1/(1+loss_ga);endparents=selectParents(population,fitness);offspring=crossover(parents);mutatedOffspring=mutate(offspring);population=mutatedOffspring;end%獲取最佳個體bestIndividual=population(find(max(fitness),1),:);W1_best=reshape(bestIndividual(1:(inputSize*hiddenSize)),inputSize,hiddenSize);b1_best=bestIndividual((inputSize*hiddenSize+1):(inputSize*hiddenSize+hiddenSize));W2_best=reshape(bestIndividual((inputSize*hiddenSize+hiddenSize+1):(inputSize*hiddenSize+hiddenSize+hiddenSize*outputSize)),hiddenSize,outputSize);b2_best=bestIndividual((inputSize*hiddenSize+hiddenSize+hiddenSize*outputSize+1):end);%再次評估最佳個體在測試集上的性能Z1_test_best=testX*W1_best+b1_best;A1_test_best=sigmoid(Z1_test_best);Z2_test_best=A1_test_best*W2_best+b2_best;A2_test_best=softmax(Z2_test_best);predictions_best=argmax(A2_test_best,2);accuracy_best=sum(predictions_best==testY)/numel(testY);%輔助函數(shù)：sigmoid函數(shù)functionoutput=sigmoid(x)output=1./(1+exp(-x));end%輔助函數(shù)：sigmoid函數(shù)的梯度functionoutput=sigmoidGradient(x)s=sigmoid(x);output=s.*(1-s);end%輔助函數(shù)：交叉熵損失functionloss=crossEntropyLoss(output,target)numSamples=size(output,1);loss=-sum(target.*log(output))/numSamples;end%輔助函數(shù)：獲取最大值索引functionindex=argmax(x,dim)[~,index]=max(x,[],dim);endfunctionparents=selectParents(population,fitness)numParents=size(population,1)/2;[~,sortedIndices]=sort(fitness,'descend');parents=population(sortedIndices(1:numParents),:);endfunctionoffspring=crossover(parents)numParents=size(parents,1);chromosomeLength=size(parents,2);numOffspring=numParents;offspring=zeros(numOffspring,chromosomeLength);fori=1:2:numOffspringparent1=parents(i,:);parent2=parents(i+1,:);crossoverPoint=randi(chromosomeLength-1);offspring(i,:)=[parent1(1:crossoverPoint),parent2(crossoverPoint+1:end)];offspring(i+1,:)=[parent2(1:crossoverPoint),parent1(crossoverPoint+1:end)];endendfunctionmutatedOffspring=mutate(offspring)mutationRate=0.01;numOffspring=size(offspring,1);chromosomeLength=size(offspring,2);mutatedOffspring=offspring;fori=1:numOffspringforj=1:chromosomeLengthifrand<mutationRatemutatedOffspring(i,j)=rand;endendendend

結(jié)果

常見算法與模型應用本團隊擅長數(shù)據(jù)處理、建模仿真、論文寫作與指導，科研項目與課題交流?？稍L問官網(wǎng)或者加微信：airsky2301各類智能優(yōu)化算法改進及應用1.1三維裝箱優(yōu)化1.2配電網(wǎng)重構(gòu)優(yōu)化1.3優(yōu)化調(diào)度1.4優(yōu)化路由1.5微電網(wǎng)優(yōu)化1.6優(yōu)化分配1.7優(yōu)化庫存1.8優(yōu)化充電1.9優(yōu)化發(fā)車1.10優(yōu)化覆蓋1.11車間調(diào)度優(yōu)化1.12優(yōu)化選址1.13生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化1.14優(yōu)化位置1.15優(yōu)化控制1.16優(yōu)化組合1.17水庫調(diào)度優(yōu)化1.18優(yōu)化設(shè)計1.19集裝箱船配載優(yōu)化1.20優(yōu)化成本1.21水泵組合優(yōu)化1.22醫(yī)療資源分配優(yōu)化1.23優(yōu)化電價1.24公交排班優(yōu)化1.25優(yōu)化布局1.26優(yōu)化參數(shù)1.27貨位優(yōu)化1.28可視域基站和無人機選址優(yōu)化1.29優(yōu)化吸波1.30優(yōu)化指派1.31智能交通燈優(yōu)化1.32優(yōu)化運行1.33優(yōu)化調(diào)配1.34優(yōu)化資源利用1.35智能分揀優(yōu)化1.36物流中心選址優(yōu)化1.37投資組合優(yōu)化1.38用水調(diào)度優(yōu)化1.39數(shù)據(jù)中心能源優(yōu)化1.40廣告投放優(yōu)化1.41廣告競價優(yōu)化1.42庫存管理優(yōu)化1.43供應鏈優(yōu)化1.44能源效率優(yōu)化1.45網(wǎng)絡(luò)流量優(yōu)化1.46冷庫管理優(yōu)化1.47電壓控制優(yōu)化1.48資源共享優(yōu)化1.49優(yōu)化位置選址1.50生產(chǎn)線效率優(yōu)化2機器學習和深度學習分類與預測2.1機器學習和深度學習分類2.1.1CNN卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類2.1.2SVM支持向量機分類2.1.3XGBOOST分類2.1.4BiLSTM雙向長短時記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類2.1.5BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類2.1.6RF隨機森林分類2.1.7KNN分類2.1.8MLP全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類2.1.9LSTM長短時記憶網(wǎng)絡(luò)分類2.1.10PNN概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類2.1.11GRU門控循環(huán)單元分類2.1.12LSSVM最小二乘法支持向量機分類2.1.13SCN隨機配置網(wǎng)絡(luò)模型分類2.1.14RELM魯棒極限學習機分類2.1.15KELM混合核極限學習機分類2.1.16DBN深度置信網(wǎng)絡(luò)分類2.1.17ELMAN遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類2.1.18DELM深度學習極限學習機分類2.1.19GRNN廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類2.1.20ELM極限學習機分類2.1.21OVO多分類支持向量機2.1.22Adaboost分類2.1.23CatBoost分類2.1.24LightGBM分類2.1.25神經(jīng)自適應共振分類(ART)2.1.26離散選擇模型分類(DCM)2.1.27閾值神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類2.2機器學習和深度學習預測2.2.1ARMA自回歸滑動平均模型預測2.2.2ANFIS自適應模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預測2.2.3ANN人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預測2.2.4BF粒子濾波預測2.2.5DKELM回歸預測2.2.6ESN回聲狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)預測2.2.7FNN前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預測2.2.8GMM高斯混合模型預測2.2.9GMDN預測2.2.10GRNN廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預測2.2.11GRU門控循環(huán)單元預測2.2.12LSSVM最小二乘法支持向量機預測2.2.13RELM魯棒極限學習機預測2.2.14RF隨機森林預測2.2.15RBF徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預測2.2.16RNN循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預測2.2.17RVM相關(guān)向量機預測2.2.18SVM支持向量機預測2.2.19TCN時間卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預測2.2.20XGBoost回歸預測2.2.21模糊預測2.2.22奇異譜分析方法SSA時間序列預測2.2.23SARIMA季節(jié)性自回歸綜合滑動平均模型預測2.2.24Prophet模型時間序列預測2.2.25LightGBM回歸預測2.2.26ARIMA-GARCH組合預測2.2.27深度多層感知機預測2.2.28Transformer時間序列預測2.2.29Seq2Seq模型預測2.2.30SARIMA-LSTM混合模型預測2.2.31自編碼器預測2.2.32LMS最小均方算法預測2.2.33BiLSTM雙向長短時記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預測2.2.34BLS寬度學習神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預測2.2.35BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預測2.2.36CNN卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預測2.2.37DBN深度置信網(wǎng)絡(luò)預測2.2.38DELM深度學習極限學習機預測2.2.39LSTM長短時記憶網(wǎng)絡(luò)預測2.2.40模型集成預測2.2.41高維數(shù)據(jù)預測2.2.42多變量時間序列預測2.3機器學習和深度學習實際應用預測CPI指數(shù)預測PM2.5濃度預測SOC預測產(chǎn)量預測車位預測蟲情預測帶鋼厚度預測電池健康狀態(tài)預測電力負荷預測房價預測腐蝕率預測故障診斷預測光伏功率預測軌跡預測航空發(fā)動機壽命預測匯率預測混凝土強度預測加熱爐爐溫預測價格預測交通流預測居民消費指數(shù)預測空氣質(zhì)量預測糧食溫度預測氣溫預測清水值預測失業(yè)率預測用電量預測運輸量預測制造業(yè)采購經(jīng)理指數(shù)預測產(chǎn)品推薦系統(tǒng)庫存需求預測員工離職預測網(wǎng)絡(luò)入侵檢測金融欺詐檢測社交媒體情緒預測自然災害預測圖像分割預測視頻行為預測心電異常預測腦電波分類汽車故障預測智能家居用電量預測3圖像處理方面3.1圖像邊緣檢測3.2圖像處理3.3圖像分割3.4圖像分類3.5圖像跟蹤3.6圖像加密解密3.7圖像檢索3.8圖像配準3.9圖像拼接3.10圖像評價3.11圖像去噪3.12圖像融合3.13圖像識別3.13.1表盤識別3.13.2車道線識別3.13.3車輛計數(shù)3.13.4車輛識別3.13.5車牌識別3.13.6車位識別3.13.7尺寸檢測3.13.8答題卡識別3.13.9電器識別3.13.10跌倒檢測3.13.11動物識別3.13.12二維碼識別3.13.13發(fā)票識別3.13.14服裝識別3.13.15漢字識別3.13.16紅綠燈識別3.13.17虹膜識別3.13.18火災檢測3.13.19疾病分類3.13.20交通標志識別3.13.21卡號識別3.13.22口罩識別3.13.23裂縫識別3.13.24目標跟蹤3.13.25疲勞檢測3.13.26旗幟識別3.13.27青草識別3.13.28人臉識別3.13.29人民幣識別3.13.30身份證識別3.13.31手勢識別3.13.32數(shù)字字母識別3.13.33手掌識別3.13.34樹葉識別3.13.35水果識別3.13.36條形碼識別3.13.37溫度檢測3.13.38瑕疵檢測3.13.39芯片檢測3.13.40行為識別3.13.41驗證碼識別3.13.42藥材識別3.13.43硬幣識別3.13.44郵政編碼識別3.13.45紙牌識別3.13.46指紋識別3.14圖像修復3.15圖像壓縮3.16圖像隱寫3.17圖像增強3.18圖像重建3.19圖像特征提取3.20圖像形態(tài)學處理3.21圖像旋轉(zhuǎn)3.22圖像反轉(zhuǎn)3.23圖像去模糊3.24圖像顏色調(diào)整3.25多尺度分解3.26圖像超分辨率3.27背景分離3.28熱成像分析4路徑規(guī)劃方面4.1旅行商問題（TSP）4.1.1單旅行商問題（TSP）4.1.2多旅行商問題（MTSP）4.2車輛路徑問題（VRP）4.2.1車輛路徑問題（VRP）4.2.2帶容量的車輛路徑問題（CVRP）4.2.3帶容量+時間窗+距離車輛路徑問題（DCTWVRP）4.2.4帶容量+距離車輛路徑問題（DCVRP）4.2.5帶距離的車輛路徑問題（DVRP）4.2.6帶充電站+時間窗車輛路徑問題（ETWVRP）4.2.7帶多種容量的車輛路徑問題（MCVRP）4.2.8帶距離的多車輛路徑問題（MDVRP）4.2.9同時取送貨的車輛路徑問題（SDVRP）4.2.10帶時間窗+容量的車輛路徑問題（TWCVRP）4.2.11帶時間窗的車輛路徑問題（TWVRP）4.3多式聯(lián)運運輸問題4.4機器人路徑規(guī)劃4.4.1避障路徑規(guī)劃4.4.2迷宮路徑規(guī)劃4.4.3柵格地圖路徑規(guī)劃4.5配送路徑規(guī)劃4.5.1冷鏈配送路徑規(guī)劃4.5.2外賣配送路徑規(guī)劃4.5.3口罩配送路徑規(guī)劃4.5.4藥品配送路徑規(guī)劃4.5.5含充電站配送路徑規(guī)劃4.5.6連鎖超市配送路徑規(guī)劃4.5.7車輛協(xié)同無人機配送路徑規(guī)劃4.6無人機路徑規(guī)劃4.6.1飛行器仿真4.6.2無人機飛行作業(yè)4.6.3無人機軌跡跟蹤4.6.4無人機集群仿真4.6.5無人機三維路徑規(guī)劃4.6.6無人機編隊4.6.7無人機協(xié)同任務4.6.8無人機任務分配4.7無人駕駛路徑規(guī)劃4.8智能停車路徑規(guī)劃4.9多目標路徑規(guī)劃4.10動態(tài)路徑優(yōu)化4.11即時路徑更新4.12混合動力汽車路徑規(guī)劃4.13高速公路車輛協(xié)調(diào)4.14礦山運輸路徑規(guī)劃4.15智能倉儲路徑規(guī)劃5語音處理5.1語音情感識別5.2聲源定位5.3特征提取5.4語音編碼5.5語音處理5.6語音分離5.7語音分析5.8語音合成5.9語音加密5.10語音去噪5.11語音識別5.12語音壓縮5.13語音隱藏5.14語音關(guān)鍵詞檢測5.15語音身份驗證5.16語音情緒轉(zhuǎn)換5.17語音喚醒詞檢測5.18語音轉(zhuǎn)寫5.19聲紋識別5.20語音分類5.21語音降噪算法6元胞自動機方面6.1元胞自動機病毒仿真6.2元胞自動機城市規(guī)劃6.3元胞自動機交通流6.4元胞自動機氣體6.5元胞自動機人員疏散6.6元胞自