基于LabVIEW的相位差测量研究与实现

来源:用户上传      作者:何涛

　　摘要：随着科学技术的飞速发展，相位差在工业控制、仪器仪表、汽车技术等诸多领域中都有着广泛应用，测量相位差在科学研究中变得越来越重要，文章阐述了相位差的概念、测量相位差的作用和意义。在分析对比各种测量方法的特点之后，选择了利用相关分析原理来对相位差进行测量。首先在软件中模拟了两路同频的正弦信号来测量相位差，然后通过NI公司提供的NI-PCI-6036E数据采集卡搭建了一个平台来对实际的两路信号进行测量，该方法是在LabVIEW平台上通过图形化编程语言来实现，和传统的相位差测量方法相比，相关分析法具有抗干扰能力强、测量精度高的特点，利用LabVIEW软件搭建的测量平台使用起来方便、编程容易，最终的用户界面较好，具有操作简便、实用等优点。
　　关键词：相位差;测量;虚拟仪器（LabVIEW）;相关分析
　　1 常见的相位差测量方法
　　1.1 直接测量法
　　相位差可以通过在双踪示波器中显示的两路波形来确定，如图1所示，在相同的时间周期内，两个波形与横坐标的两个交点（正斜率过零点或负斜率过零点）之间的坐标值即为两者的相位差所对应的时间，先到达零点的为超前波，图1中所示，i滞后u。相位差与过零点的选取没有关系。
　　该方法适用于信号幅值较大的场合，要预先对被测量信号进行滤波处理来去掉被测信号中的杂质信号，为了使测量的结果更加精确可靠，应该对过零点附近的测量值进行最小二乘法（残差平方和最小）直线拟合处理。因此，通过该方法测量相位差会有很大的误差，其原因有：第一，在确定过零点的时间时，如果没有精度较高的仪器，就会出现很大的时间误差;第二，在进行滤波和去噪处理时，有可能造成原始信号的失真;第三，使用最小二乘法对数据进行拟合时，也有可能产生一定的误差。
　　1.2 脉冲响应法
　　1.3 相敏检波法
　　2 基于虚拟仪器的相位差相关法测量
　　3 基于虚拟仪器相位差相关法的硬件实现
　　通过以上的分析可知，在电类学科中用相关分析原理来进行相位差的测量具有很大的实用价值，并且利用图形化编程语言来编程实现具有很大的发展前景。
　　结语
　　本次测量在传统相位差测量的基础上，用一种全新的测量方法来达到传统的硬件测量无法达到的精度与准确度，使用软件进行测量，避开了纯硬件电路以及实验人员的操作熟悉程度带来的较大误差。
　　文章首先对相位差的概念进行了说明，即相位差是两路同频信号的初相位之差，然后再对测量相位差的作用作了简单的介绍，对传统相位差测量方法的基本原理以及它们的优缺点做了简单的叙述，在分析对比各种测量方法的优缺点基础上，最后选择了通过相关法来进行相位差的测量，并且在LabVIEW平台上，通过G语言的编程来实现，达到了用户界面较好、操作简便实用的目的。
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　　作者简介：何涛（1988―），男，汉族，贵州遵义人，硕士，讲师，研究方向：新能源汽车技术。

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