电气测量实验报告——实验四.doc

- 电子科技大学标准实验报告学生姓名: 钟治瑶学号: 20********** 指导教师: 李晓宁- 一、实验室名称: 工训中心三楼西门子实验室二、实验项目名称: 虚拟频率计设计实验三、实验原理: 1. 过零计数法测频原理频率是单位时间内的振动次数。振动既包括机械振动,也包括电信号的振动,其数学表达式为 Nft ?(1 -1) 式中 f ——振动频率; N ——振动次数; t ——产生振动所需要的时间。不含直流分量的正弦波每个周期内都应有两个过零点。因此, 可以根据过零点次数来判断振动次数 N 。由于采样时间间隔是由数据采集卡决定的,t?是一个确定值, 所以可以得到正弦波的周期为 N t ??;从而可以计算出频率 f [11] 。确定过零点有不同的方法: 1 )确定正过零点对被测信号?? x t 进行数据采集, 得到被测信号序列为??, 1, 2, x n n k ??。我们把该信号序列中上次采样为负值、本次采样为正值的点记为正过零点, 两个正过零点时间间隔 t 为: t k t ? ?(1 -2) 式中t?——采样时间隔;k ——两次过零点时间内采样的次数; t ——两个正过零点之间的时间间隔,也即 1 1 f t k t ? ??(1- 3) 2 )线性插值确定过零点在相邻两个采样时刻 1 2 , t t 的采样值由负变正或由正变负时,在 1 2 , t t 之间存在信号?? x t 的过零点 1zt ,如图 4 -1 所示。根据线性插值公式可求得过零点 1zt 的时间坐标值为: ?? 1 1 1 2 1 1 2 zx t t t t x x ? ? ??(1- 4) 式中 1x :为1t 时刻的采样值; 2x 为2t 时刻的采样值。同理,可求出第 2 个过零点 2zt ,第3 个过零点 3zt 的计算公式为:?? 3 3 3 4 3 3 3 zx t t t t x x ? ? ??(1- 5) 式中:3x 为3t 时刻的采样值; 4x 为4t 时刻的采样值。- 图4 -1 用线性插值法求过零点于是可得信号?? x t 的频率计算式为 3 1 z z ff t t ??(1- 6) 将式(1- 4), (1- 5) 代入式(1- 5) 整理得 1 3 1 2 3 3 sff x x k x x x x ?? ?? ?(1- 7) 式中: 1 sft ??为采样频率; ???? 4 3 2 1 t t t t t ?????为采样间隔;k 为在 3 1 t t ?时间内的采样数。从式(1- 7)与(1 -2) 比较来看,当认为 1 3 1 2 3 3 x x x x x x ?? ?时,式(1- 7) 与式(1- 2) 完全相同。 2 .采集系统的一般组成及各部分功能描述 DAQ 虚拟仪器又称 PC — DAQ 仪器系统, 其组成如图 4-2 所示。它由一台 PC 机和基于标准总线的采集卡( 仪器卡) 构成, 同时还