基于虚拟仪器技术的频率特性测试仪

论文摘要

虚拟仪器是仪器发展的最新方向之一,已成为信息技术的一个重要领域。本文基于“虚拟仪器”的思想提出了虚拟频率特性测试仪的设计方法,其主要目标就是利用美国国家仪器公司提供的虚拟仪器开发平台—LabVIEW并结合相应的硬件环境实现频率特性测试,该系统主要包括扫频信号产生与控制、数据采集和频率特性分析三个模块。本文首先论述了基于虚拟仪器技术频率特性测试仪开发的目的和意义,介绍了虚拟仪器的特点、结构和发展趋势;接着从系统所要实现的基本功能出发,介绍了总体设计方案、系统软硬件平台的构建并给出了实现框图;之后从软硬两方面详细讨论了频率特性测试仪的设计与实现,在这部分,先介绍了DDS频率合成技术的发展、主要技术指标、基本结构及工作原理、DDS信号的设计与实现,然后介绍总线的选择、测试系统构成、数据采集的基础知识、采集测试流程及频率特性分析,确定本设计使用基于PXI总线的虚拟仪器进行测试。最后给出测试低通、带通RC网络的实例,从而证明本设计的可行性。总之,本设计是充分利用正在蓬勃发展的虚拟仪器技术,即利用微型计算机强大的软件功能和图形环境,研制了一种新型频率特性测试仪。这种新型的测试仪将以其新颖、清晰的图形曲线显示更好地满足科研和工程设计的需要。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 本课题提出的背景和意义
• 1.2 虚拟仪器技术简介
• 1.2.1 虚拟仪器技术发展及国内外研究现状
• 1.2.2 虚拟仪器的组成及主要特点
• 1.3 频率特性测试仪国内外的发展状况
• 1.4 本课题的主要研究内容
• 2 虚拟频率特性测试仪的系统设计
• 2.1 频率特性的基本概念及测量方法
• 2.2 虚拟仪器系统
• 2.2.1 虚拟仪器硬件体系
• 2.2.2 虚拟仪器软件体系
• 2.2.3 软件开发平台LabVIEW简介
• 2.3 系统结构及总体设计方案
• 3 DDS扫频信号发生器设计
• 3.1 DDS（直接数字合成）技术介绍
• 3.1.1 频率合成技术的发展
• 3.1.2 频率合成器的主要技术指标
• 3.1.3 DDS的基本结构及工作原理
• 3.2 DDS信号发生器硬件电路设计
• 3.2.1 系统硬件结构框图
• 3.2.2 单片机选型及硬件接口电路设计
• 3.3 DDS信号发生器软件设计
• 3.3.1 FPGA设计
• 3.3.2 单片机设计流程
• 4 数据采集与处理
• 4.1 总线的选择及系统构成
• 4.2 数据采集测试流程
• 4.2.1 数据采集基础
• 4.2.2 数据采集卡及其设置
• 4.2.3 采集程序设计方法介绍
• 4.3 频率特性测试
• 4.3.1 测量系统的连接方式
• 4.3.2 具体测试流程
• 5 调试及实验结果分析
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录: DDS信号产生原理图