虚拟频率计设计报告.docVIP

虚拟频率计的设计

摘要

虚拟仪器是现代计算机软件技术、通信技术和测量技术高速开展孕育出的一项革命性的技术，其核心就是用软件来实现硬件的功能。基于G语言的图形化编程环境LabVIEW是美国NI公司的创新软件产品，它是一种功能强大的虚拟仪器开发平台，同时也是目前应用最广、发张最快、功能最强的图形化软件集成开发环境。本文所涉及的频率计就是基于LabVIEW的虚拟仪器，该频率计具有操作简单、实用性强、可维护性强等诸多优点。

关键字：虚拟仪器、LabVIEW、频率计。

Abstract:

Virtualinstrumentisthemoderncomputersoftwaretechnology,communicationtechnologyandmeasuringtechnologyhighspeeddevelopmentgivesbirthtoarevolutionarytechnology,itscoreistousethesoftwaretorealizethefunctionofthehardware.BasedonGlanguagegraphicalprogrammingenvironmentLabVIEWisthecompanysinnovativesoftwareNIproducts,itisapowerfulvirtualinstrumentdevelopmentplatform,anditisalsothemostwidely,sendafastest,strongestfunctiongraphicalsoftwareintegrationdevelopmentenvironment.ThispaperinvolvesthefrequencymeterisbasedonvirtualinstrumentofLabVIEW,thefrequencymeterischaracterizedbysimpleoperation,practicalstrong,maintainability,andstrong,andmanyotheradvantages.

Keyword:Virtualinstrument,LabVIEW,frequencymeter

方案设计与选择：

频率计：所谓频率计就是指用来测量输入信号频率的仪器。

测量原理：

方案〔1〕：所谓“频率”，就是周期性信号在单位时间变化的次数。电子计数器是严格按照f＝N/T的定义进行测频，其对应的测频原理方框图和工作时间波形如图1所示。从图中可以看出测量过程：输入待测信号经过脉冲形成电路形成计数的窄脉冲，时基信号发生器产生计数闸门信号，待测信号通过闸门进入计数器计数，即可得到其频率。假设闸门开启时间为T、待测信号频率为fx，在闸门时间Ｔ内计数器计数值为N，那么待测频率为?fx=N/T?。

图1测频原理框图和时间波形

方案〔1〕用到了多重复合电路，相对于LABVIEW软件我们更趋向于用单片机来做。

方案〔2〕：利用多周期平均技术的方法计算信号的频率。采用“波形生成”子选板中“根本函数发生器”函数进行设计。可设置波形的类型、频率、采样频率〔大于10倍信号频率〕和采样点数，采用波形图显示波形并给出测量到的频率及相对误差。

原理分析:假设采样频率为Fs，共采集到m个周期的信号，用计数的方法找到每个周期的样本个数，分别为N1，N2，N3，…,Nm，对应于各个周期的频率值分别为Fs/N1,Fs/N2，…,Fs/Nm,那么m个周期的频率平均值为f=Fs/m*〔1/N1+1/N2+…+1/Nm〕。

方案〔2〕原本就是根据LABVIEW软件定身量做的方案，但在计数过程中程序较方案〔3〕复杂。

方案〔3〕：

对方案〔2〕做适当的修改。通过测量多个采样周期的的周期，于是我们可以得到各个周期内信号的频率，然后用多周期求平均值的方法得出所求信号的频率。至于频率的相对误差，我们可以通过数组的前N个周期内的平均频率减去前N-1个周期内的平均频率，然后除以所求得的频率即可。

方案〔3〕实现起来比拟容易，得到的结果也很精确，故我们采用方案〔3〕来实现频率计。

设计任务与要求：

设计一款测量信号频率的仪器——频率计。

采用“波形生成”子选板中“根本函数发生器”函数进行设计。可设置波形的类型、频率、采样频率〔大于10倍信号频率〕和采样点数；采用波形图显示波形；显示出测量到的频率及相对误差。

方案选择与论证：

方案选择：在前面我们通过分析选择了设计方案〔3〕，因为它设计到的原理相