电信号的采集实验报告

电信号的采集实验报告上海交通大学材料科学与工程学院实验目的1.初步了解本课程的DTMP试验系统；2.知悉信号数字采集系统的组成；3.掌握基于LabVIEW的信号数字化采集软件编写；4.理解采样定理，确定不同信号的最佳采样频率；5.了解热电偶温度采集系统的原理和应用。实验内容1.编写信号数字化采集的LabVIEW程序；2.完成方波、三角波和正弦波信号的数字化采集；3.测量试验箱内温度。实验平台组成及功能1.24V开关电源功能：为加热炉提供电能。2.信号调理模块功能：对固态调压模块输出的电压进行调整。3.固态调压模块功能：将传感器传出的电信号放大为计算机可识别的电信号，即放大器。4.微型加热炉功能：加热试样。5.电源开关功能：控制电源的开关。6.信号端子板功能：进行计算机与试验箱之间的电信号传递。信号采集软件流程开始ExpBrdID=0？否结束是选择板卡采样频道驱动开始传感器开始转化信号进行采样是否停止？一个采样周期之后否是驱动停止保存数据显示数据点结束通过特定组件选择16位板卡的采样频道（频道0：温度传感；频道1：波形传感）并将此数据输入它的封装函数，同时利用驱动程序命令其开始转化信号。作为传感器的板卡将采集到的电信号传送给采样电路的封装函数，同时输出常数0，此时用特定函数把0转化为布尔量false。然而，采样电路只能做到一次采样，这样得到的样本就只有一个，所以程序需要通过while循环实现连续采样，而循环体实际上就只是采样电路，循环时间则为采样周期，可由用户调节。采样电路可以把采集和量化后的数据点通过前面板显示出来。由于数据点很多，时间间隔很短，因此这些点可以近似地组成连续曲线，并且类似于原始波形。另外我们还需要控制循环的运行与停止，具体方法就是在前面板上添加一个“STOP”按钮，再将上文提到的布尔量false同这个按钮产生的布尔量进行或非运算，通过得到的结果达到目的。当用户不按下“STOP”时，按钮产生的布尔量即为false，与之前的false通过或非运算得到布尔量true，那么循环就能继续进行；用户若按下“STOP”，按钮产生布尔量true，与最开始的false或非得到false，循环即中断，驱动关闭，程序也就停止运行，并提示用户保存数据。实验数据表一各波形实验数据波形周期/s频率/Hz最大值/V最小值/V采样周期/ms采样频率/Hz方波1.90.534.5000.4967513.33三角波2.50.44.9000.8965002准周期波1.20.832.7970.0005020表二温度测量数据电压/V0.323各采样频率设置理由方波通过测量和计算得知，给出的方波频率约为0.53Hz，所以理论上只需使采样频率≥1.05Hz即可。但由于方波电压在最大值和最小值之间的变化时间过短，所以如果采样频率不够高则无法反映这一瞬时变化，造成波形失真。因此本组设定的采样频率较高，为13.33Hz，即采样周期为75ms。三角波通过测量和计算得知，给出的三角波频率约为0.4Hz，所以理论上只需使采样频率≥0.8Hz即可。但由于三角波电压在最大值和最小值之间的变化时间同样很短，所以如果采样频率不够高则无法反映这一瞬时变化，造成波形失真。另一方面，由于程序的采样和量化都是离散的，因此如果采样过于频繁则会导致波形呈阶梯状，也会失真。因此对于此波采样频率不宜过高，也不宜过低。所以本组设定的采样频率为2Hz。准周期波通过测量和计算得知，给出的准周期波频率约为0.83Hz，所以理论上只需使采样频率≥1.67Hz即可。但由于准周期波一个周期内有很多极大值和极小值，所以如果采样频率不够高就会把波形的很多起伏变化忽略掉，造成波形失真。根据测量和计算，准周期波中两个极小值间大约间隔150ms，所以频率约6.67Hz。为了保险起见，本组把采样频率设定为20Hz，即采样周期为50ms。温度计算T=U10V×700℃=0.323V10V×700℃=0.0323×700℃=22.61℃因此，通过计算可得：室温T=22.61℃。总结本次实验方波频率为0.53Hz，最大值4.500V，最小值0.496V，采样频率13.33Hz；三角波频率为0.4Hz，最大值4.900V，最小值0.896V，采样频率2Hz；准周期波频率为0.83Hz，最大值2.797V，最小值0.000V，采样频率20Hz；测得室温约为22.61℃。由于仪器本身的性质、采样的离散化和迟滞性等原因，实验中难免存在误差，所以实验结果很可能不是真实值。