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实验三
信号的采集及其频率和周期的测量
一、
实验目的
1
．
学习在
CVI
环境里使用非
NI
数据采集卡
2
．
学习用过零法计算被测每周期采样点数
3
．
学习数据采集卡采样间隔的标定
4
．
学习计算被测信号的频率和周期
二、实验原理
1
．
CVI
环境里非
NI
数据采集卡的驱动
1.1
NI
数据采集卡驱动库的添加
在
CVI
工程文件编辑器中
< br>单击
Edit
菜单，选择
Add
Files
To
Project<
/p>
就能弹出可以在工程
文件编辑器中添加的文件类型
(
如图
3-1
所示
)
。
选择
Library
就
可进入添加库文件采单
(
图
3-2)
。
选中
文件，单击
Add
控件就可将库文件添加到
工程文件编辑器中。注意图
3-2
中第一项是被添加文件的路径。
图
3-1
添加库文件路径
图
3-2
添加库文件菜单
1.2
非
NI
数据采集卡头文件的添加
在
CVI
源文件编辑环境中，
在所有的
“
#include
”
行的最后，
添加
“
#include
”
。
如图
3-3
所示。
图
3-3
非
NI
数据采集卡头文件添加的位置<
/p>
2
．零计数法测频原理
不含直流分量的正弦波每个周期内都应有两个过零点。
根据每两个过零点之间
的采样次
数我们可以得到每周期的采样点数
N
。由于采样时间间隔
?
t
是由
数据采集卡决定的，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
。
对被测信号
x
(
t
)
进行数据采集，得到被测信号序列为
x<
/p>
(
n
),
n<
/p>
=1,2,
?
,
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，两个正过零点的时间间隔
t
为：
（
3-1
）
t
?
k
?
t
式中
<
/p>
?
t
——采样时间间隔；
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
，也即被测波形周期。
故被测波形频率
f
为
f
?
1
t
?
1
k
?
t
（
3-2
）
3.
具有实测功能的虚拟示波器基本原理
实测是指该虚拟示波器可以测量实际信号。
这时需要数据采集卡，
将所测电量信号采集
到计算机中，由软件完成波形的显示。
如图
3-4
< br>所示的框图说明了具有实测功能的虚拟示波器的原理框图。
虚拟示波器
计算机
信号
采集卡
LabWindows/CVI
软件
图
3-4
具有实测功能的虚拟示波器的原理框图
在上述的框图中由
计算机对采集卡发出指令，
启动采集卡，
计算机将采集的信号数
据进
行存储，处理和显示，从而实现虚拟示波器。
4
．
PCI_9111
数
采卡的使用方法
4.1
PCI_9111
数采卡性能指标
本
节中所使用的数据采集卡的型号为
PCI_9111
，其性能指
标为：
32
位
PCI
数据总数；
16
路单端模拟输入通道
;
A/D
采样速率
100KHz;
模拟输入电压范围为±
10V
、±
5V
、±
2.5V
、±
1.25V
、±
0.625V
；
3
种
A/D
触发方式：软件触发、外部脉冲出发和可编程定时触发。
使用
PCI_9
111
数据采集卡时，将
PCI_9111
数据采集卡插入计算机的
PCI
插槽中，经过
37
芯排线与一转接板相连，如图
5-2
所示。被测信号与转接板上相应接线插座相连，转接板上
的接线插座对应数
采卡的输入通道号。
计算机
37
芯排线
数据
采集卡
转接板
被测信号
图
3-5
PCI_9111
数据采集卡的连接方法
本例中的被测信号是由信号发生器产生的标准正弦波信号。
<
/p>
4
．
PCI_9111
< br>数据采集卡的使用
在使用
PC
I_9111
数采卡时，程序开始时要用
Register_C
ard
来初始化数采卡，程序结
束时用
Release_Card
释放数采卡。
< br>在主函数里添加以下
A/D
卡注册程序
< br>
CardID=Register_Card(PCI_9111DG,0);
AI_9111_Config
(CardID,TRIG_INT_PACER,0,9216);
在需要进行数据采集时添加以下程序：
AI_AsyncDblBufferMode(CardID,
0);
AI_ContReadChannel
(CardID,
channel,
adRange,volt3,
ReadCount,
SampleRate,
SyncMode);
其中的具体参数说明清参考附录
3-1
。
三、程序设计要求与实验内容
1.
程序如下：
#include
#include
/*
Needed
if
linking
in
external
compiler;
harmless
otherwise */
#include
#include
实验室
现测实验
PCI
—
911
1
采集卡的使用说明
频谱
(
实验三
)
频谱
.h
#include
#include
//c:ADLINKPCI-
DASKincludeDask.h
//c:
#define MAX 2048
//
采样点数
MAX
必须是
2n
，且大于等于
512