本课题基本任务是研究周期信号的采样方法，并将其应用于发电机电压信号的谐波分析。基本要求：①学习掌握同步采样、准同步采样、非整周期采样的理论和方法。②学习掌握采样频率低于奈奎斯特频率的采样理论和方法。③对这些方法进行比较研究，它们的优缺点。④将它们用于中频发电机的输出电压的谐波分析，最大谐波次数为40。⑤分析结果以“虚拟仪表”的形式在屏幕上显示。                                
①查阅资料，了解采样理论与方法研究的现状，完成选题报告及文献综述初稿。3周                                                               
②学习周期信号的同步采样、准同步采样、非整周期采样理论和方法。1周。   
③学习采样频率低于奈奎斯特频率的周期信号采样理论和方法。1周。         
④对这些采样方法进行比较研究。3周。                                   
⑤学会LabVIEW的编程方法。1周。                                       
⑥学会使用DAQ板和LabVIEW实现数据采集的方法。1周。                   
⑦编写程序，对发电机输出电压信号进行谐波分析，上机调试。2周。         
⑧撰写毕业设计说明书，整理文档资料，答辩；3周。    
 
本文设计了一个基于虚拟仪器的采样与谐波分析应用程序，软件设计包括采样和谐波分析，采样是谐波分析的基础，把采样作为一个子Vi,在谐波分析程序中引用。最终的应用要靠各个部分的协调工作。
在运行整个仪器之前，必须保证硬件的正确连接。
虚拟仪器软件是整个测试的核心部分，因此测试的重点在于采样子Vi与谐波分析程序的实验结果的正确性。
 
本文结合学校实验室基本软、硬件条件的实际情况，围绕基于虚拟仪器的电机试验系统的谐波分析部分进行了较为全面的理论与实验研究，得到了以下结果：
（1）利用Matlab语言编程实现同步采样、非整周期采样、准同步采样，并在不同的采样条件下计算，记录数据和误差并分析。
（2）利用虚拟仪器技术实现了虚拟电机试验系统谐波分析的软件设计。
（3）充分利用计算机与LabVIEW软件开发平台等资源，大大的提高了系统的测试精度。
（4）实现了电机试验中的电压波形的畸变率以及电压波形的谐波幅值与相位测量。
由于时间与条件的限制，本文还有许多值得研究与改进的地方。
（1）由于时间有限，只验证了在低频采样时三种采样方法的优缺点，分析的谐波次数较低，因此整个验证代表性不强，论证不严密。
（2）整周期采样算法可以用不同的表达式求偏差，本文未能展开深入的论证和研究。
（3）准同步采样程序存在较大的算法误差，未能找出原因。
（4）LABVIEW程序设计得过于简单、系统稳定性不强，程序结构粗糙不美观可读性差。
（5）如果时间与条件允许，我们可以自己研制数据采集卡，以降低成本，提高性能。
 
目   录
摘要 Ⅰ
Abstract Ⅰ
第1章 绪论1
    1.1 采样理论概述 1
        1.1.1采样的理论基础 1
        1.1.2 采样定理 1
    1.2 Matlab仿真软件简介  2
    1.3 虚拟仪器(labVIEW)技术概述3
        1.3.1 虚拟仪器简介3
        1.3.2 虚拟仪器软件组成和特点3
第2章 采样与谐波分析研究5
     2.1采样与谐波分析的发展与前景5
     2.2谐波分析的数学基础5
     2.3傅立叶变换7
         2.3.1连续傅立叶变换7
         2.3.2离散傅立叶变换(DFT)7
         2.3.3快速傅立叶变换(FFT)7
第3章 采样与谐波分析方法9
     3.1同步采样算法9
     3.2准同步采样10
         3.2.1准同步采样原理10
         3.2.2原理证明11
         3.2.3准同步采样递推系数 15
         3.2.4一次加权算法描述17
     3.3非整周期采样18
         3.3.1算法理论基础18
         3.3.2非整周期采样算法23
     3.4仿真与结果24
     3.5分析与总结27
第4章 基于LabVIEW的采样与谐波分析的应用28
      4.1 实验项目硬件设计28
      4.2实验项目软件总体设计29
      4.3信号获取子模块设计 31
          4.3.1采集卡的相应配置31
          4.3.2用LabVIEW写数据采集子VI31
      4.4信号分析层子模块设计33
          4.4.1谐波分析在数据处理中的作用34
4.4.2 DFT与FFT及其在本课题中的应用34
4.4.3 程序34
      4.5测试管理层设计36
第5章 调试38
      5.1采样与谐波分析的功能测试38
          5.1.1程序的参数设置38
          5.1.2信号分析与处理功能测试38
      5.2实验39
          5.2.1调试步骤与规划39
          5.2.2试验结果及波形显示39
结束语42
参考文献43
致  谢 45
附录A 同步采样Matlab程序46
附录B 非整周期采样程序47
附录C 准同步采样程序48
 

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