基于Labview的幅值和相位差測量
比較兩個(gè)正弦信號的幅值和相位差廣泛應(yīng)用于對比測試中,如與標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行標(biāo)定、濾波前后信號的比對、互感器的輸出等方面。時(shí)域波形可以依靠示波器觀察,幅值和相位信息需要頻譜分析儀測定,但其僅能對一路信號進(jìn)行測試。而對于相位差的測試,一般使用動態(tài)分析儀這樣的高精度儀器進(jìn)行分析。頻譜分析儀和動態(tài)分析儀的價(jià)位較高,因此有必要使用基于采集卡的Labview開發(fā)這方面的測試功能。
Labview中有現(xiàn)成的信號處理的vi(圖1),可以直接分析出信號的幅值和相位信息。對兩個(gè)信號可以分別得到相關(guān)信息,然后做差。
頻譜測試vi
由FFT的原理可以知道,經(jīng)過FFT運(yùn)算,采集獲得的序列變成復(fù)數(shù),有實(shí)部和虛部。而實(shí)部和虛部的平方再開方對應(yīng)的是幅值,虛部除以實(shí)部在取反正切對應(yīng)的就是相位。這樣的幅值和相位有若干個(gè)點(diǎn),是和采樣點(diǎn)頻率有關(guān)系的,但是每個(gè)點(diǎn)上的幅值和相位信息是相對應(yīng)的。
對于單一正弦信號,如y=Asin(ωt+φ),檢測幅值最大點(diǎn)對應(yīng)的相位即可。其中用到了圖2的vi,從相位值矩陣中找到最大值的維數(shù)。然后從相位矩陣中找到該維數(shù)的相位值。同理找出第2路信號的幅值和相位值。
數(shù)組最值vi
這種算法,如果測試有偏置的信號就無能為力了。比如信號的幅值為2V,而直流偏置為2.5V,那么檢測到的幅值最大點(diǎn)永遠(yuǎn)是第一個(gè)直流點(diǎn)。觀察到直流的維數(shù)為0,所以需要在應(yīng)用算法之前,將直流成分去掉。需要注意的是,去掉直流對應(yīng)的數(shù)據(jù),相當(dāng)于在矩陣中少了一維,在應(yīng)用后續(xù)vi找最大值的維數(shù)后需要加1,再到相位矩陣中找到該維數(shù)的相位值。這樣就實(shí)現(xiàn)了對有直流偏置的測量。
如果是多個(gè)信號混合的測量,此算法將只能獲得最大幅值對應(yīng)的相位信息,其他信號的信息用類似的方法測試,這個(gè)還沒有試過。但估計(jì)在實(shí)現(xiàn)知道信號成分的前提下好解決,如果是未知信號,因?yàn)槿サ魧?yīng)的數(shù)據(jù)后不能確定信號維數(shù)的處理方式而存在麻煩。建議使用檢查到最大幅值然后在相應(yīng)維數(shù)中加零的方式來解決。這個(gè)有興趣的可以試一下。當(dāng)然也可能會有其他vi或是方式來解決。
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