虚拟仪器技术实验报告
虚拟仪器实验报告

虚拟仪器实验报告虚拟仪器实验报告引言虚拟仪器是一种基于计算机技术的新型实验设备,它通过软件模拟各种实验仪器的功能,使得学生可以在电脑上进行实验操作和数据分析。
本文将探讨虚拟仪器在教育中的应用,并通过一个具体的实验案例来展示其实验效果和优势。
一、虚拟仪器在教育中的应用1. 提供实验资源丰富虚拟仪器可以模拟各种实验设备,如示波器、信号发生器、光谱仪等,为学生提供了丰富的实验资源。
学生可以通过虚拟仪器进行多种实验操作,从而拓宽实验内容和范围。
2. 提高实验操作的安全性传统实验设备操作存在一定的风险,如高压电、有毒气体等。
而虚拟仪器通过模拟实验操作,避免了学生在实验过程中受伤的风险。
这对于初学者来说尤为重要,可以让学生在安全的环境下进行实验操作。
3. 提供实验数据的准确性虚拟仪器能够精确记录实验过程中的各种数据,避免了人为因素对数据的影响。
学生可以通过虚拟仪器获取准确的实验数据,并进行数据分析和处理,提高实验结果的可靠性。
二、虚拟仪器实验案例:电路实验以电路实验为例,通过虚拟仪器进行实验操作和数据分析。
1. 实验目的本次实验旨在通过虚拟仪器模拟电路实验,探究电路中电流、电压和电阻之间的关系,并验证欧姆定律。
2. 实验步骤首先,通过虚拟仪器搭建电路实验装置,包括电源、电阻、导线等元件。
然后,设置电源电压,并通过虚拟仪器测量电路中的电流和电压。
记录数据后,进行数据分析和处理。
3. 实验结果通过虚拟仪器获取的实验数据,可以绘制电流-电压曲线和电流-电阻曲线。
通过曲线分析,可以验证欧姆定律,并得出其他相关结论。
4. 实验优势通过虚拟仪器进行电路实验,不仅可以提供安全的实验环境,还可以准确记录实验数据。
学生可以通过虚拟仪器进行多次实验,观察不同条件下的实验结果,加深对电路原理的理解。
结论虚拟仪器在教育中的应用具有重要意义。
它丰富了实验资源,提高了实验操作的安全性,同时也提供了准确的实验数据。
通过一个具体的电路实验案例,我们可以看到虚拟仪器在实验过程中的优势和效果。
虚拟仪器试验报告

虚拟仪器试验报告实验报告:虚拟仪器在实验中的应用一、引言:虚拟仪器是指利用计算机技术和虚拟现实技术来模拟和替代传统仪器的一种技术手段,它能够实现对实验的模拟、仿真和控制。
虚拟仪器的应用已经越来越广泛,例如电路实验、物理实验、化学实验等领域。
本实验将通过使用虚拟仪器来进行电路实验,以验证虚拟仪器在实验中的应用效果。
二、实验目的:1.了解虚拟仪器的原理和应用;2.掌握使用虚拟仪器进行电路实验的方法;3.验证虚拟仪器在电路实验中的应用效果。
三、实验仪器与材料:1. 虚拟仪器软件:LabVIEW;2.计算机;3.电路实验板;4.各种电路元件:电阻、电容、开关等。
四、实验步骤:1. 安装并打开LabVIEW软件;2. 根据实验要求,在LabVIEW中导入电路图;3.连接电路实验板并正确连接电路元件;4. 使用LabVIEW中的仪器控制模块,设置电流、电压等参数;5.执行电路实验,记录实验结果。
五、实验结果与分析:在使用虚拟仪器进行电路实验的过程中,我们可以实时监测电流、电压、功率等参数,并且可以通过LabVIEW软件进行实时分析和数据处理。
这使得实验结果更加直观、准确,并且可以轻松获得实验数据的变化趋势。
在本次实验中,我们设计了一个简单的电路,通过测量电阻上的电压和电流,来验证欧姆定律。
实验结果显示,电压和电流成正比,符合欧姆定律的要求。
虚拟仪器的应用还存在一些优势和挑战。
首先,虚拟仪器能够减少实验成本,省去了购买昂贵仪器的费用。
其次,虚拟仪器的使用更加方便灵活,可以实时调整参数和观察实验结果。
同时,虚拟仪器还可以进行实时模拟和仿真,对实验结果进行预测和分析。
然而,虚拟仪器也存在一些挑战。
例如,虚拟仪器的准确性和稳定性需要得到保证;同时,对于一些需要进行物理操作的实验,虚拟仪器可能无法完全取代传统仪器。
六、结论:本实验通过使用虚拟仪器进行电路实验,验证了虚拟仪器在实验中的应用效果。
虚拟仪器能够提高实验的准确性和效率,并且能够实时分析和处理实验结果。
虚拟仪器实训总结(共10篇)

虚拟仪器实训总结(共10篇):实训虚拟仪器labview实训总结labview实验报告总结实训总结万能版篇一:LabVIEW实验感想LabVIEW实验学习感想labVIEW的学习除了老师在课堂上和我们讲的内容之外,我们还在实验室里亲自用LabVIEW软件区实现一些老师所安排的编程任务。
其中我们需要做虚拟万用表,虚拟示波器,信号分析与处理,动态称重的设计这四个实验,在做这些实验的过程中,我们更加进一步的了解到了LabVIEW的各种特性和功能,让我们对这门课程有了更加深刻的理解。
这门课的实验,总的来说并不是很难,LabVIEW是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言,在实验过程中,我们主要的难点就是在找各个图标的位置。
这是建立在你对这门课,这个软件有一定的了解的基础上的,了解了这个软件的基础内容后,我们便可以在前面板和后面板进行一定内容的操作。
总的来说,LabVIEW这个软件的操作性很好,让初学者比较容易入手,不需要记忆太多的算法和语句,只需要了解各个图标的具体作用,并能够在操作中更多的了解一些使用软件时的注意事项,我们就可以操作这个软件了。
而在实验中我经常遇到的问题无非就是找不到图标,还有图标的一些属性的设置,不过在看书和多次尝试后,也能够做出正确的选择和答案。
通过这一学期的学习,我主要了解到对LabVIEW软件及虚拟仪器的理解以下几方面的内容: 1、一开始老师通过关于此课程的基础概念讲解是我了解了使用labview开发平台编制的程序成为虚拟仪器程序,简称为VI。
VI 包括三部门:程序前面板、框图程序和图标/连接器。
每一个程序前面板都对应这一段框图程序。
框图程序用labview图形编程语言编写,可以把它理解成传统程序的源代码。
框图程序由端口、节点、图框和连线构成。
其中端口被用来同程序前面的控制和显示传递数据,节点被用来实现函数和功能调用,框图被用来实现结构化程序控制命令,而连线代表程序执行过程中的数据流,定义了框图内的数据流动方向。
虚拟仪器实验报告

虚拟仪器实验报告实验⼀:1.实验⽬的:熟悉LabVIEW软件的基本编程环境。
2.实验内容:创建⼀个VI程序,并将此程序保存为⼦VI。
此VI要实现的功能是:当输⼊发动转速时,经过⼀定运算过程,输出发动机温度和汽车速度值。
3.实验步骤(1)启动LabVIEW,创建⼀个VI。
(2)在前⾯板中放置⼀个温度计控件,并修改控件标签名为发动机温度和设置最⼤值为100。
该控件从“控件—经典—经典数值”⼦选项板中获得。
(3)按同样的⽅法在前⾯板中放置⼀个仪表控件,并修改仪表控件的标签名为汽车速度,标尺刻度范围为0~150。
(4)按同样的⽅法在前⾯板中放置⼀个数值输⼊控件,并修改控件标签名为发动机转速。
(5)从“窗⼝”下拉菜单中选择“显⽰程序窗⼝”切换到程序框图窗⼝。
(6)在程序窗⼝中创建乘法函数,该函数中函数选项板中的“函数—编程—数值”⼦选项板中选择,并和发动机转速输⼊控件连线,为乘法函数创建⼀个常量,修改为图中所⽰值。
(7)按同样的⽅法创建加法函数、平⽅根函数和除法函数,并按图中所⽰修改常量值和连好线。
(8)切换⾄前⾯板,在发动机转速控件中输⼊数值,点击运⾏按钮,运⾏VI程序。
(9)修改图标为T/V以表⽰该⼦VI输出量为发动机温度和汽车速度,并保存为vi.vi。
前⾯板:程序框图:实验⼆:1.实验⽬的:熟悉⼦VI的调⽤。
2.实验内容:创建⼀个VI程序,并在编写程序过程中调⽤实验⼀中创建的⼦VI。
此VI要实现的功能是:通过旋钮控件来控件输⼊的发动机转速值,中间调⽤实验⼀中创建的⼦VI作为计算过程,从⼦VI输出的值分别输出⾄不同的数值显⽰发动机的温度以及当前汽车速度,同时判断当汽车速度超过100时,系统将产⽣蜂鸣声,报警提⽰。
3.实验步骤:(1)启动LabVIEW,创建⼀个VI。
(2)在前⾯板中创建⼀个旋钮控件,修改标签名为发动机转速,设置数值范围为0~5000,从旋钮控件中调出⼀个数字显⽰控件来同步显⽰旋钮控件当前值。
虚拟仪器实验报告

虚拟仪器实验报告实验目的:本实验旨在通过使用虚拟仪器,模拟真实的仪器实验,以探索实验原理,并获取实验数据,从而提升学生的实验能力和科学研究水平。
实验仪器与装置:1. 虚拟仪器软件:使用Simulink软件进行模拟实验。
2. 计算机:用于运行虚拟仪器软件和获取实验数据。
3. 相应的传感器和测量设备:根据实验要求设置相应的传感器和测量设备。
实验步骤:1. 准备工作:确认计算机和虚拟仪器软件正常运行。
2. 搭建电路(以电阻的测量为例):根据实验设计,搭建所需的电路。
3. 连接传感器:将传感器正确连接到电路中。
4. 设置实验参数:在虚拟仪器软件中设置实验参数,包括电压、电流等。
5. 运行实验:点击软件中的"开始"按钮,运行实验。
6. 数据采集:观察软件界面上的数据显示,记录实验数据,如电阻值。
7. 实验结果分析:根据实验数据进行结果分析,比如绘制曲线图、计算相关参数等。
实验结果与讨论:通过模拟实验,我们成功地测量了电路中某一电阻的电阻值。
我们根据设置的实验参数,在虚拟仪器软件中观察到了电阻值,并成功地记录了实验数据。
通过对实验数据的分析,我们得出了以下结论:1. 实验数据与理论值的比较:比较实验测得的电阻值与理论计算值,我们发现两者存在一定的误差。
这可能是由于测量仪器的精确度、电路中其他元件的影响以及实验条件的限制等原因所导致的。
2. 实验数据的稳定性:在不同实验条件下进行多次测量,我们发现实验数据的稳定性较好。
重复实验结果的接近程度表明虚拟仪器的精确度和可靠性较高。
3. 数据分析与应用:根据实验数据,我们可以进一步分析电阻值与其他因素(如电流、电压等)之间的关系。
通过进一步的实验研究,可以探究电阻在不同工作条件下的变化规律,为相关领域的研究提供有价值的参考。
实验结论:通过本次虚拟仪器实验,我们掌握了虚拟仪器的使用方法,了解了在虚拟环境中进行实验的过程和步骤。
通过模拟实验,我们成功地测量了电阻的电阻值,并对实验结果进行了分析与讨论。
虚拟仪器实验报告

虚拟仪器实验报告一、实验目的本次虚拟仪器实验的主要目的是深入了解和掌握虚拟仪器技术的基本原理和应用方法,通过实际操作和实验数据的分析,提高对虚拟仪器系统的设计、开发和调试能力。
二、实验设备与环境1、计算机:配置满足虚拟仪器软件运行要求的个人计算机。
2、虚拟仪器软件:LabVIEW 或其他相关软件。
3、数据采集卡:用于采集外部物理量信号。
4、传感器:如温度传感器、压力传感器等。
三、实验原理虚拟仪器是一种基于计算机的测量和控制系统,它将传统仪器的硬件功能通过软件来实现。
通过将传感器采集到的物理信号转换为电信号,再经过数据采集卡传输到计算机中,利用虚拟仪器软件进行数据处理、分析和显示。
虚拟仪器的核心是软件,通过图形化编程环境,用户可以方便地构建自己的测量和控制程序。
这种图形化编程方式类似于流程图,通过连接不同的功能模块来实现特定的功能。
四、实验内容与步骤1、搭建虚拟仪器系统安装和配置虚拟仪器软件。
连接数据采集卡和传感器。
2、设计虚拟仪器程序创建新的项目和程序框图。
选择合适的函数和控件来实现数据采集、处理和显示。
3、数据采集与处理设定采集参数,如采样频率、通道数等。
启动采集,获取传感器的实时数据。
4、数据分析与显示对采集到的数据进行滤波、平滑等处理。
以图表、数值等形式显示处理后的数据。
五、实验结果与分析1、温度测量实验采集到的温度数据呈现出一定的变化趋势。
分析数据的稳定性和准确性,发现存在一定的误差。
可能的误差原因包括传感器精度、环境干扰等。
2、压力测量实验压力数据的变化与预期相符。
通过对比不同压力下的数据,验证了系统的测量性能。
六、实验中遇到的问题及解决方法1、数据采集不稳定检查连接线路是否松动,重新连接后问题解决。
2、程序运行出错仔细检查程序框图中的逻辑错误,修改后程序正常运行。
七、实验总结与体会通过本次虚拟仪器实验,我深刻体会到了虚拟仪器技术的强大功能和灵活性。
它不仅能够大大降低仪器的成本,还能够根据实际需求快速定制测量和控制系统。
实验报告 虚拟仪器

实验报告虚拟仪器实验报告:虚拟仪器引言:虚拟仪器是指利用计算机技术和虚拟现实技术,模拟实际仪器的功能和操作界面的一种工具。
它能够在实验室环境中模拟各种实验场景,并提供实时数据采集和分析功能,使科学研究和教学更加便捷和高效。
本文将对虚拟仪器的发展历程、应用领域以及优缺点进行探讨。
发展历程:虚拟仪器的发展始于上世纪八十年代,当时计算机技术的迅猛发展为虚拟仪器的出现提供了技术基础。
最早的虚拟仪器是通过软件模拟实验仪器的功能,但由于计算机性能的限制,其在数据采集和实时控制方面存在一定的局限性。
随着计算机硬件和软件技术的不断进步,虚拟仪器逐渐发展成为一种集成了硬件和软件的综合系统,能够实现更加复杂的实验操作和数据处理。
应用领域:虚拟仪器在科学研究和教学中具有广泛的应用。
在科学研究方面,虚拟仪器能够模拟各种实验场景,帮助科学家进行实验设计和数据分析,加快科研进程。
在教学方面,虚拟仪器能够提供真实的实验环境,使学生能够在虚拟实验室中进行实际操作,提高实验技能和科学素养。
此外,虚拟仪器还可以用于产品研发、质量控制等领域,提高工作效率和产品质量。
优点:虚拟仪器相比传统实验仪器具有以下优点:1. 节约成本:虚拟仪器不需要实际的仪器设备,只需要计算机和相关软件,大大降低了实验成本。
2. 灵活性:虚拟仪器可以根据实验需求进行灵活调整和扩展,满足不同实验要求。
3. 安全性:虚拟仪器操作在计算机环境下进行,不会对实验人员的安全造成威胁。
4. 数据分析:虚拟仪器能够实时采集和分析数据,提供更加准确和全面的实验结果。
缺点:虚拟仪器也存在一些缺点:1. 真实性:虚拟仪器虽然能够模拟实验场景,但仍然无法完全替代真实实验,某些实验现象可能无法完全模拟。
2. 操作技能:虚拟仪器的操作相对简单,可能无法培养学生的实际操作技能。
3. 硬件依赖:虚拟仪器的运行需要计算机硬件的支持,对计算机性能有一定要求。
结论:虚拟仪器作为一种新兴的实验工具,具有广泛的应用前景。
虚拟仪器实验报告实验五

虚拟仪器实验报告实验五一、实验目的本次虚拟仪器实验的目的是深入了解和掌握虚拟仪器在数据采集、处理与分析方面的应用,通过实际操作和实验,提高对虚拟仪器技术的理解和运用能力。
二、实验设备与环境1、计算机:配置满足虚拟仪器软件运行要求。
2、虚拟仪器软件:如 LabVIEW 等。
3、数据采集卡:用于采集外部物理量信号。
三、实验原理虚拟仪器是基于计算机的仪器系统,它将计算机硬件资源与仪器测量、控制功能结合在一起。
通过软件编程,实现对数据的采集、处理、分析和显示。
在本次实验中,主要利用数据采集卡采集外部信号,然后在虚拟仪器软件中进行处理和分析。
四、实验步骤1、硬件连接将数据采集卡正确安装到计算机上,并连接外部传感器或信号源,确保连接稳定可靠。
2、软件设置打开虚拟仪器软件,进行数据采集卡的配置,包括采样频率、通道选择、量程设置等。
3、程序编写使用图形化编程语言,编写数据采集、处理和分析的程序。
例如,实现数据的实时采集、滤波处理、频谱分析等功能。
4、运行程序编译并运行编写好的程序,观察采集到的数据和处理结果。
5、数据分析对采集到的数据进行分析,评估数据的准确性和可靠性,查找可能存在的问题。
五、实验结果与分析1、数据采集结果成功采集到了外部信号,数据的幅度、频率等特征与预期相符。
2、滤波处理效果通过低通、高通或带通滤波,有效地去除了噪声和干扰,使信号更加清晰。
3、频谱分析结果对采集到的周期性信号进行频谱分析,准确地得到了信号的频率成分和幅值分布。
分析实验结果时,发现了一些问题。
例如,在某些情况下,采集到的数据存在一定的误差,可能是由于传感器精度、信号干扰或采样频率设置不当等原因引起的。
针对这些问题,进行了进一步的调试和改进。
六、实验中遇到的问题及解决方法1、数据采集不稳定解决方法:检查硬件连接,确保接触良好;调整采样频率和缓冲区大小。
2、程序运行出错解决方法:仔细检查程序代码,查找语法错误和逻辑错误;参考软件的帮助文档和示例程序。
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成都理工大学工程技术学院虚拟仪器技术实验报告专业:学号:姓名:2015年11月30日1 正弦信号的发生及频率、相位的测量实验内容:●设计一个双路正弦波发生器,其相位差可调。
●设计一个频率计●设计一个相位计分两种情况测量频率和相位:●不经过数据采集的仿真●经过数据采集〔数据采集卡为PCI9112〕频率和相位的测量至少有两种方法●FFT及其他信号处理方法●直接方法实验过程:1、正弦波发生器,相位差可调双路正弦波发生器设计程序:相位差的设计方法:可以令正弦2的相位为0,正弦1的相位可调,这样调节正弦1的相位,即为两正弦波的相位差。
2设计频率计、相位计方法一:直接读取从调节旋钮处直接读取数值,再显示出来。
方法二:直接测量使用单频测量模块进行频率、相位的测量。
方法为将模块直接接到输出信号的端子,即可读取测量值。
方法三:利用FFT进行频率和相位的测量在频率谱和相位谱上可以直接读取正弦信号的主频和相位。
也可通过FFT求得两正弦波的相位差。
即对信号进行频谱分析,获得信号的想频特性,两信号的相位差即主频率处的相位差值,所以这一方法是针对单一频率信号的相位差。
前面板如下:程序框图:2幅频特性的扫频测量一、实验目的1、掌握BT3 D扫频仪的使用方法。
2、学会用扫频法测量放大电路的幅频特性、增益及带宽。
二、工作原理放大电路的幅频特性,一般在中频段K中最大,而且基本上不随频率而变化。
在中频段以外随着频率的升高或降低,放大倍数都将随之下降。
一般规定放大电路的频率响应指标为3dB,即放大倍数下降到中频放大倍数的70.7%,相应的频率分别叫作下限频率和上限频率。
上下限频率之间的频率范围称为放大电路的通频带,它是表征放大电路频率特性的主要指标之一。
如果放大电路的性能很差,在放大电路工作频带内的放大倍数变化很大,则会产生严重的频率失真,相应的频率响应指标用不均匀度表示。
放大电路幅频特性的测量方法有许多种:点频法、多频法和扫频测量法等。
这里仅介绍扫频测量法。
扫频法测量幅频特性的基本测量电路如下图所示。
图中的扫描信号发生器产生锯齿波信号,一方面输入到示波器的X输入端实现示波器电子束水平扫描的控制,另一方面控制扫频信号发生器(实质上是一个调频振荡器)的振荡频率,随着锯齿波电压从低到高作线性和周期性的变化。
由于扫频信号的频率和扫描信号的电压自动地保持线性同步关系,故荧光屏上的水平扫描线变成了频率坐标线。
扫频信号加到放大电路的输入端,由于放大电路对不同频率的信号增益不同,故输出电压幅度便随频率的变化而变化。
由“峰值检波器”检出的输出信号的包络曲线与幅频特性曲线的形状相同。
这个包络信号送至示波器的Y轴输入端,在水平锯齿波扫描电压的作用下,可以在荧光屏上观察到被测电路的幅频特性曲线。
在幅频特性曲线的实际测量中,需要对示波器荧光屏上幅频特性曲线的频率坐标进行“定标”,以便确定曲线各点对应的频率。
为此,测量电路中还配备有“频标发生器”,它产生频率为已知的频率标记信号,测量时叠加在频率特性曲线上。
为了使用的方便,将扫频信号发生器、频标信号发生器、放大、检波和示波显示组合在一起,成为专门用于测量电路幅频特性的专用设备,称之为频率特性测试仪。
本实验将对VHF高频调谐器(俗称高频头)作幅频特性方面的测试。
三、实验仪器BT3D RF宽带扫频仪,稳压电源,高频信号发生器,VHF高频调谐器四、实验步骤(一)、扫频仪电气性能的检查(填附表一)1、扫频范围(中心频率1-300兆,扫频宽度1-40兆连续可调)“全扫”方式下从零频数得的50兆频率标记数应大于6个,“窄扫”方式下,旋转“中心频率”旋钮,从零频数得的50兆频率标记数应大于6个,“扫频宽度”旋钮顺时针到最大,数得的10兆频率标记数应大于4个。
2、寄生调幅系数将“射频输出”端电缆与“Y输入”端检波探头对接。
输出衰减0dB,Y轴衰减X1,调Y增益使屏上显示适当高度(6-7格)的矩形方框,测出方框的最大高度A和最小高度B,计算寄生调幅系数M 。
3、扫频线性连接方法同上,“中心频率”处于任意位置,调“扫频宽度”约40兆,查屏幕显示任一相邻10兆范围间隔a和b,计算扫频非线性系数r 。
(二)、对VHF高频调谐器的测试(填附表二)1、测绘某频道下的总幅频特性曲线按要求进行电路连接,“外频标输入”送入选定频道的图像载频频率,调整扫频仪的相关旋钮,使屏幕上显示出符合要求的总幅频特性曲线并测绘之。
(VHF 1~12 频道频率表参见表三)2、测绘某频道下高频调谐器的增益电路不变,记下屏幕上曲线的高度及扫频仪的输出衰减量(设为N1)。
将检波探头与扫频输出直接相连,调节输出衰减量,使屏幕上两根水平亮线距离与原来曲线的高度相同,记下此时的输出衰减量(设为N2),则高频调谐器的增益为N1-N2(dB)(测试过程中Y增益旋钮不能再动)。
4、测绘某频道下高频调谐器的通道带宽电路不变,测量时按带宽的定义在曲线规定的范围内数出频标个数,再乘以频标所代表的频率值,则可求得带宽B(一般将输出衰减量变化3 dB)。
3 数据记录仪的设计实验内容:●连续、定时采集和存储一个电压信号●可回放记录数据的图形,回放速度可调。
实验过程:一个数据记录仪应用程序包括数据采集、数据分析、数据存储以及数据调用(用来分析和展示)。
本实验中把“录制波形”及“回放波形”两大过程分别用两个程序图实现。
通过写入程序记录波形后,可通过回放程序对记录的波形进行回放。
电压记录仪中设计了信号选择及参数调节部分来模拟电压的变化。
通过信号选择可以实现电压种类的变化,如正弦、方波、直流,通过参数调节可以实现信号幅值频率的变化。
通过调节记录时间可以实现记录电压波形的按需求记录,如当电压变化不剧烈时可以将间隔设的大一些,而当电压变化剧烈时将记录时间设的短一些。
收集的电压信号存入一个波形数组,然后可以通过波形图表显示出来。
在显示的同时,将波形存入指定路径的文件中。
电压回放的程序中主要实现了将电压记录仪记录的波形数组读入,然后显示出来。
在程序中使用一个for循环实现了对波形数组的索引,并通过调节for循环的延时实现了回放时间间隔的可调。
电压记录仪前面板:电压记录仪程序框图:电压回放前面板:电压回放程序框图:4功率表的设计实验内容:一个周期(或若干个整周期)的平均功率、有功功率同时计算视在功率、无功功率、功率因数、相位差等首先,应当在环境下(不经过数据采集,使用仿真信号源)检查算法的效果。
实验过程:在交流电中,电压电流都随时间而变,因此电压与电流的乘机所表示的功率也随时间而不断变化。
但是在交流功率中,还有许多具体的内容。
如有有功功率,功率因数,视在功率,无功功率,瞬时功率等在现实功率占有很高的地位。
电阻元件的瞬时功率p=ui=UI(1-Cos2ωt)。
瞬时功率是Δt趋近于0时的功率p=lim(Δt–0)W/Δt=lim(Δt –0) F*s*cosθ/Δt = F*v*cosθ。
其中v是瞬时速度,W是功,s是位移,θ是力与位移或速度的夹角。
在正弦稳态电路中我们知道P(t)=u(t)*i(t)。
在这里都是瞬时值,其中u(t)和i(t)是用正弦表示的函数。
功率因数是在在交流电路中,电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数,用符号cosΦ表示,在数值上,功率因数是有功功率和视在功率的比值,即cosΦ=P/S。
在一般的单相交流电路(频率为50Hz)中,电压与电流之间总存在一定的相位差φ,可以把电压和电流分别表示为u(t) =U0 cos w t,和i(t) = I0cos(w t-φ) .电源输给该交流电路的瞬时功率可以表示为(1)可见,瞬时功率是由两项组成,一项是与时间无关的常数项,另一项是以二倍频率随时间变化的周期性函数。
通常是用电流在一个周期内所完成功率的平均值, 即平均功率来表示交流电的功率,而不是用瞬时功率。
交流电的平均功率也称有功功率,是由下式定义的(2)将式(1)代入式(2),得(3)式中COSφ称为功率因数,表示有功功率在UI中所占比率。
上式表示,交流电的有功功率等于电压和电流的有效值与功率因数三者的乘积。
在纯电阻电路中,φ= 0,COSφ=1,,表示电源提供给电路的有功功率为最大。
在纯电感或纯电容电路中,φ=±p/2,COSφ= 0,。
从式(1)看,在这种电路中功率的瞬时值并不总为零,只是正值功率的时间与负值功率的时间相等。
瞬时值为正值,表示电源向电路提供能量;瞬时值为负值,表示电路将能量回授给电源。
平均功率为零,说明电源向电路提供的能量与电路回授给电源的能量相等。
在一般情况下,+ p/2 >φ>- p/ 2,1 > COSφ> 0,。
这时,正值功率的时间长于负值功率的时间,即电源对电路提供的能量大于电路回授给电源的能量。
所以,在下述实验中,我们以一般单相交流电路为基础,其中有功功率P=UICOSφ,功率因数=COSφ,无功功率Q=UIsinφ,视在功率(S)、有功功率(P)和无功功率(Q)构成一个直角三角形,我们称为功率三角形。
得S*S=P*P+Q*Q,且COSφ= P/Q。
结构框图如下:功率分析的结构框图在界面设计中,界面分为操作界面和显示界面,如下图所示,图的左边为用户操作区,而右边为结果显示区。
在用户操作区中,上面为波形设计,用于生成频率50Hz的电压波形和电流波形,通过旋钮等器件可控制电压和电流波形的大小和相位等参数。
下面则为通过计算所得的有功功率,功率因数,视在功率,无功功率,瞬时功率和电压电流有效值。
另外,还有一个波形选择的按钮,也算一个总的控制选择开关,用户通过按钮可以旋转电压波形,电流波形,电压/电流波形,功率波形。
在显示界面区,在四个显示屏中显示电压波形,电流波形,电压/电流波形,功率波形。
前面板:内部结构设计如下:1)电压波形的产生与显示如下图所示,使用sine wave.vi产生电压波形。
改变sine wave.vi中的采样,幅值,频率,相位输入的大小即可使电压波形发生变化,等到用户所需要的电压波形,并显示在graph 中。
电压波形内部结构2)电流波形的产生与显示如下图所示,和电压的产生一样,使用sine wave.vi产生电流波形。
改变sine wave.vi中的采样,幅值,频率,相位输入的大小即可使电流波形发生变化,等到用户所需要的电压波形,并显示在graph中。
电流波形内部结构3)电压和电流波形产生与显示如下图所示,此结构的功能就是将电压和电流共同显示在一个屏中的,便于用户观察和对比。
将电压波形和电流波形(采样后)作为数组的元素通过Build Array组成数组一起显示在graph中Build Array电压和电流波形内部结构4)功率波形的产生与显示如下图所示,功率波形的产生与显示是虚拟功率的分析与设计非常重要的一个模块,即核心模块。