2.1.1 Измерение гвз по фазовой характеристике

Суть метода заключается в измерении фазовых сдвигов четырехполюсника (ЧП) в различных частотных точках рабочей полосы частот. По результатам этих измерений строится ФЧХ ЧП (рисунок 2.2).

По этой характеристике определяется значение ∆φ и ∆f для различных участков частотного диапазона, а затем по формуле (4) вычисляется ГВЗ. В свою очередь по результатам этих вычислений строится зависимость t_гр от частоты. Такой метод аппаратурно прост, но обладает большой трудоемкостью и относительно низкой точностью. Поэтом на практике чаще используют метод Найквиста.

Рисунок 2.2 – Фазо-частотная характеристика четырехполюсника

2.2.2 Метод Найквиста

Суть метода заключается в сравнении фазового сдвига огибающих модулированных по амплитуде сигналов на входе и выходе исследуемого ЧП. На рисунке 2.3 приведена упрощенная структурная схема прибора, реализующего данный метод.

Рисунок 2.3 – Упрощенная структурная схема

Высокочастотный генератор вырабатывает сигнал, который модулируется по амплитуде низкочастотным сигналом от внутреннего либо внешнего источника. Этот сигнал одновременно поступает на амплитудный детектор 1 непосредственно и через ЧП на амплитудный детектор 2. После детектирования огибающие с выходов детекторов подаются на фазометр, который измеряет фазовый сдвиг между ними, описываемый выражением:

Из этого выражения можно определить t_гр

. (5)

Так как частота модуляции Fм величина постоянная, то шкалу фазометра градуируют в единицах ГВЗ.

Для автоматизации процесса измерения ГВЗ в полосе частот в качестве ВЧ генератора используют ГКЧ. Указатель фазометра устанавливают на нулевую отметку на средней частоте диапазона. Тогда при качании частоты показания фазометра будут соответствовать ГВЗ.

Разработка программного обеспечения.

Так как лабораторный стенд управляется с помощью ПК со средой графического программирования, то необходима разработка программного обеспечения. Нам необходима операционная система для ПК и программное обеспечение среды LabVIEW.

LabVIEW – это графический язык программирования, часто используемый для создания программ по измерению данных, автоматизации и тестирования оборудования. Для создания приложений в LabVIEW вместо строчек текста используются пиктограммы. В отличие от текстовых языков программирования в LabVIEW использована концепция потокового программирования, согласно которой поток данных определяет выполнение программы. В LabVIEW вы создаете пользовательский интерфейс, называемый лицевой панелью, используя набор созданных ранее инструментов и объектов. После этого вы добавляете программный код управления объектами лицевой панели, используя графическое представление функций. Этот код находится на блок-диаграмме. Своим видом блок-диаграмма напоминает структурную схему программы. Такая программа, написанная на LabVIEW и обладающая видом и функциональностью настоящего прибора, называется виртуальным прибором (ВП).

Гибкость, модульность и легкость программирования, присущая LabVIEW, делает эту среду разработки популярной в лабораториях ведущих университетов. С помощью LabVIEW вы можете создать приложение и интерактивный пользовательский интерфейс за очень короткое время, поскольку принципы графического программирования в LabVIEW интуитивно понятны. Ученые и инженеры могут использовать простые и ясные функциональные возможности LabVIEW по взаимодействию с устройствами ввода/вывода наряду с его аналитическими возможностями. LabVIEW может также использоваться в классах для решения чисто аналитических или числительных задач.

Виртуальный прибор состоит из трех основных частей:

• лицевая панель (Front Panel) представляет собой интерактивный пользовательский интерфейс виртуального прибора и названа так потому, что имитирует лицевую панель традиционного прибора. На ней могут находиться ручки управления, кнопки, графические индикаторы и другие элементы управления (controls), которые являются средствами ввода данных со стороны пользователя, и элементы индикации (indicators) выходные данные из программы. Пользователь вводит данные, используя мышь и клавиатуру, а затем видит результаты действия программы

на экране монитора;

• блок-диаграмма (Block Diagram) является исходным программным кодом

ВП, созданным на языке графического программирования LabVIEW, блок-диаграмма представляет собой реально исполняемое приложение. Компонентами блок-диаграммы являются: виртуальные приборы более низкого уровня, встроенные функции LabVIEW, константы и структуры управления выполнением программы. Для того чтобы задать поток данных между определенными объектами или, что то же самое, создать связь между ними, вы должны нарисовать соответствующие проводники (wires). Объекты на лицевой панели представлены на блок-диаграмме в виде соответствующих терминалов (terminals), через которые данные могут поступать от пользователя в программу и обратно;

• для того чтобы использовать некоторый ВП в качестве подпрограммы (подприбора) в блок-диаграмме другого ВП, необходимо определить его иконку (icon) и соединительную панель (connector). Виртуальный прибор,который применяется внутри другого ВП, называется виртуальным подприбором (ВПП, SubVI), который аналогичен подпрограмме в традиционных алгоритмических языках. Иконка является однозначным графическим представлением ВП и может использоваться в качестве объекта на блок-диаграмме другого ВП. Соединительная панель представляет собой механизм передачи данных в ВП из другой блок-диаграммы, когда он применяется в качестве подприбора - ВПП. Подобно аргументам и параметрам подпрограммы, соединительная панель определяет входные и выходные данные виртуального прибора.

Разработанная программа разбита на подпрограммы и имеет следующий вид: