湖南科技大学课程设计（论文）
湖 南 科 技 大 学
课 程 设 计
课程设计名称： 《虚拟仪器》课程设计 学 生 姓 名： 学 院： 机电工程学院 专业及班级： 学 号： 指导教师： 毛征宇 郭迎福 王靖
2012年 12 月 28 日
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湖南科技大学课程设计（论文）
课 程 设 计 任 务 书
机电学院 测控仪器 系 系 主 任： 杨书仪 学生班级：2009测控1、2、3 班 日 期： 2012.12.28 一、设计目的：
在学习和了解虚拟仪器及总线技术与LabVIEW开发平台的基本原理和方法的基础上，使学生理论与实践相结合，深入了解虚拟仪器技术及LabVIEW编程技术在工程常见领域的测量与分析的应用，提高学生将虚拟仪器、测试技术和电子、机械、通讯等多学科的综合应用能力和实际动手能力。 二、学生提交设计期限：
在本学期2012年12月17日至2012年12月28日完成，设计必须学生本人交指导老师评阅，指导教师将抽取约10％左右的学生答辩。 三、本设计参考材料：
《虚拟仪器》 《LabVIEW8.2基础教程》 《基于LabVIEW的虚拟仪器设计》 《虚拟仪器技术分析与应用》 《测试技术》 四、设计题目的选定：
参考设计题目附后页，必须选二题（一般信号分析的虚拟仪器设计和工程测试实验教学虚拟仪器各一题）。
五、设计要求：
1、 查阅相关资料；
2、 提出整体系统设计方案；
3、 详细设计虚拟仪器各部分的原理、组成及具体实现过程；
4、 说明前面板控件布置、流程图（节点和图框）编辑和数据流实现方法； 5、 运行检测（仿真检测和实测检测。） 六、设计成果及处理说明书主要章节：
1． 设计成果（包括说明书、前面板窗口设计和程序代码编辑及其程序软件）；
2． 设计说明书格式及主要章节：
a. 封面（参照学院规定标准）；
b. 设计任务书（包括选定设计题目与要求，可复印）； c. 目录
d. 说明书正文；（主要包括系统总体方案分析及确定；虚拟仪器设计步骤详细介绍；程序调试运
行分析结果等） e. 设计总结及体会； f. 参考文献
七、设计所得学分及成绩评定：
本设计单独算学分及成绩：占2个学分。 考核与评分主要分四个方面： 1． 学生平时出勤及工作态度；
2． 虚拟仪器设计正确性及前面板布置实用、美观程度；
3． 说明书、软件编写规范、调试分析结果及独立工作能力； 4． 答辩成绩（部分学生）。 八、设计进度与答疑：
1、 确定设计题目及查阅资料，并确定方案：12.17~12. 18日； 2、 虚拟仪器设计及撰写设计报告：12.19~12.25日；
3、 运行调试检测与修改，完成课程设计报告：12.26～12.28日； 4、 提交设计报告，部分学生答辩：12.26～12.30日。
学生签名： 指导老师签名： 学 号：
日 期： 日 期：
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目录
第一章 虚拟相关法测量相位差仿真仪设计...............................1 1.1设计要求....................................................1
1.2设计原理....................................................1 1.2.1相关法求相位差的原理....................................1 1.2.2相关法存在的问题........................................2
1.3程序设计....................................................3 1.3.1流程框图设计............................................3
1.3.2程序设计................................................4
1.4程序调试及分析结果.....................................5 第二章 振动测试虚拟仪器设计....................................... 8 2.1 设计要求...................................................8 2.2 设计原理...................................................8 2.3 软件设计...................................................9 2.3.1 前面板设计.............................................9 2.3.2 程序设计..............................................11
2.4振动测试虚拟仪器调试......................................13 2.4.1 扫频信号输出调试......................................13 2.4.2 服务器设计调试........................................13
2.4.3 客户端调试............................................14 2.5 总结......................................................15 参考文献...........................................................16
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第一章 虚拟相关法测量相位差仿真仪设计
1.1 设计要求
1、可测量两个同频正弦波信号的相位差；
2、两个正弦波信号的幅值、相位都可由用户选择设定；
3、信号的采样点数可为16，32，64，128，256，512，1024，2048； 4、采样周期数可以选择3～10； 5、可以显示相关计算结果。
1.2 设计原理
1.2.1 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)＋Nx(t)
y(t)=Bsin(ω0t＋ψ1)＋Ny(t) （1）
其中，A，B分别为x(t)和y(t)的幅值；Nx ，Ny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：
（?）＝ Rxy1TT?x(t)y(t??)dt （2）
0其中，T为信号周期，将（2）式代入（1）式，可得：
（?）＝ Rxy1TT?[Asin0(?0t＋?0)＋Nx(t)][Bsin(?0(t＋?)??1)＋Ny(t??)]dt
当τ＝0时，
（0）＝ Rxy1TT?[Asin0(?0t＋?0)＋Nx(t)][Bsin(?0(t??1)＋Ny(t)]dt
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：
（0）＝ RxyAB2cos(?1??)
0所以有：
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2Rxy(0)) (1-1) phasedif＝?1??0?arccos(AB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：
A＝2Rx(0) B＝2Ry(0) （3） 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。 （1） 散时间表达式
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，下面是相应酌离散时间计算公式：
?Rxy(0)?1kk?1?n?0x[n]y[n] （1-2）
?Rx(0)?1k1kk?1?n?0k?1x2(n)
其中，k为采样点数。
?Ry(0)??n?0y2(n) 1.2.2 相关法存在的问题
（1）当信号中存在噪声干扰时，用时延τ＝0时的自相关函数值Rx(0)求取信号幅值会引入较大误差。
●问题的提出
根据自相关函数的性质，噪声信号也在τ＝0时取得最大值，因而，当有效信号中含有噪声信号时，信号的自相关最大值是有效信号和噪声信号各自的自相关最大值叠加的结果，用式(3)求取有效信号幅值的结果不准确。具体推证如下：
对信号x(t)=Asin(ω0t＋ψ0)＋Nx(t)，其τ=0时的自相关函数值Rx(0)为：
R（0）＝limx1TTT???[Asin0(?0t＋?0)＋Nx(t)][Asin(－?0t??0)＋Nx(－t)]dt
＝A2＋RNx(0)?Rf(0)?RNx(0)
21式（3）中给出的信号幅值A与Rx（0）间的关系式不再成立。 ● 解决方法
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