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南京邮电大学自动化学院实验报告实验名称：RLC参数测试系统课程名称：测控技术与仪器专业综合实验所在专业：测控技术与仪器学生姓名：林若愚班级学号：B12050518任课教师：戎舟2014/2015学年第二学期实验地点：教5-214实验学时：4RLC参数测试系统摘要：本系统实现了基于虚拟仪器开发的RLC参数的智能测试。该系统利用AD711运算放大电路和elvis数据采集平台有效地实现了电压采集,并采用图形化的编程语言LabVIEW和专家系统思想,实现了对所采集信号的分析处理。实验结果表明该系统能对电容和电阻的相关参数进行准确测试，通过充分利用虚拟仪器的运算和显示功能,在降低仪器成本的同时,使仪器的灵活性和数据处理能力大大提高。一、实验目的1.理解RLC参数测试原理，掌握RLC参数测试系统的设计方法。2.掌握数据采集卡平台模拟信号输入和模拟信号输出的连接和编程。二、实验内容1.理解RLC参数测试基本原理，确定测试方法。2.搭建测试电路，采用多功能数据采集卡实现激励信号的产生和响应信号的采集。3.设计面板，采用相关法或频谱分析法完成RLC参数的测量，并进行测量数据的处理和误差分析。三、实验设备（1）计算机1台（2）elvis数据采集平台1台（3）运算放大器AD7111个（4）电阻、电容被测元件各3-5个四、实验硬件原理1.伏安法测量原理伏安法基于欧姆定律和阻抗的定义，若已知流经被测阻抗的矢量电流，并测得被测阻抗两端的电压，由比率可得到被测阻抗的矢量，原理如图1111所示。图1RLC测量原理被测阻抗为，令则有如果被测元件为电阻R，则如果被测元件为电容C，则解得2.相关分析测量算法采集Ux和Us到计算机后，编程难点是相位差计算。假设两个同频且叠加噪声的信号为x(t)、y(t):其互相关函数为当时由于噪声与信号不想关，且噪声之间也不相关，利用三角函数的正交性得：即由此可知，计算出两个信号的幅值A、B的胡相关函数Rxy(0)，即可求得相位差。也采用自相关的方法得到A、B。综上所属自相关和互相关函数为：系统功能介绍1.系统结构系统的结构分为测量电路、信号发送部分、信号采集部分和计算处理部分，测量电路以AD711为核心在数据采集平台上搭建，信号采集部分主要采集参考电阻两端信号和待测单元两端信号，然后发送到计算机进行处理，将最后的成果在LabVIEW界面上展示。图2系统框图2.所用芯片或模块介绍主要用的芯片为运算放大器AD711，AD711是一款高速、精密、单芯片运算放大器，具有极高的性价比。它采用先进的激光晶圆调整技术，具有极低的失调电压和失调电压漂移特性。利用这些性能优势，用户可以轻松升级采用旧型号精密BiFET（许多情况下是双极性运算放大器）的现有设计。这款运算放大器具有出色的交流和直流性能，适合有源滤波器应用。压摆率为16V/µs，±0.01%建立时间为1µs，因而AD711非常适合用作12位DAC/ADC的缓冲器以及高速积分器。同时，建立时间性能则是任何类似IC放大器所无法比拟的。出色的噪声性能与低输入电流的组合使AD711也适合用于光电二极管前置放大器。共模抑制为88dB，开环增益为400V/mV，因而即使在高速单位增益缓冲电路中也能确保12位性能。图3AD711引脚图3.电路图图4测量电路电路图五、软件程序（1）软件功能说明确认电路连接无误后，运行即可得到被测单元的相关参数。图5软件流程图（2）软件具体实现1.信号采集模块，采样点数和采样率都设置成100000，上下限设置为正负10V。图5信号采集模块2.信号发送模块，设置同上，物理通道为ao0，发送正弦波频率为100HZ，幅度为1V。图6信号发送模块3显示处理部分，按照上述原理公式设计的程序，最后结果以数字格式显示，其中C的值乘以1000000，单位为微法。自相关以及互相关函数用自编子VI处理。图7显示处理模块4.自相关以及互相关模块图8自相关以及互相关运算模块注：上述程序图中未显示VI是由于截图电脑中并未安装DAQ扩展包，并非程序错误六、实验数据及结果分析分别对1K电阻，10K电阻，100K电阻，以及103、104、105电容进行测试，结果如下图所示。图9被测单元是1K电阻的测试情况图10被测单元是10K电阻的测试情况图11被测单元是100K电阻的测试情况图12被测单元是电容103的测试情况图13被测单元是电容104的测试情况图14被测单元是电容105的测试情况六、总结及心得体会本次实验在紧凑的时间中开始，因此准备做的并不充分，从理论上来说能实现的功能，在实测中得到的结果却和预期的结果大相径庭，重新平静下来后再来过，才发现是器材的原因，所以拖到了晚上接近十点才完成整个项目，几乎是实验室里最后离开的。因此做实验之前，一定要先检查好器材是否是正常的。最后感谢老师和同学们对我的支持和帮助！