一種基于pxi總線(xiàn)的頻率特性測(cè)試裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于PXI總線(xiàn)的頻率特性測(cè)試裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 頻率特性測(cè)試設(shè)備是用來(lái)分析系統(tǒng)穩(wěn)定性和其它運(yùn)動(dòng)特性的一種測(cè)試工具，其測(cè) 試原理為在所考察的頻率范圍內(nèi)選擇若干個(gè)頻率值的正弦信號(hào)作為激勵(lì)信號(hào)，并分別測(cè)量 各個(gè)激勵(lì)信號(hào)下的激勵(lì)響應(yīng)，然后通過(guò)一定的算法求出響應(yīng)信號(hào)的頻率特性。頻響測(cè)試儀 一般由信號(hào)生成模塊、信號(hào)采集模塊、幅值相位檢測(cè)裝置和顯示模塊四部分組成。
[0003] 常規(guī)的頻響測(cè)試儀中信號(hào)生成模塊，幅值相位檢測(cè)裝置，顯示模塊等均采用硬件 來(lái)實(shí)現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，另外還需配有專(zhuān)門(mén)的人機(jī)交互模塊及電源模塊，所以設(shè)備 體積較大，攜帶不便。由于受硬件條件的限制，人機(jī)交互簡(jiǎn)單，設(shè)置不靈活，而且不能顯示幅 頻特性曲線(xiàn)，不能得到相頻特性曲線(xiàn)，更不能打印被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的頻響曲線(xiàn)。因此，急需一種結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、體積小易攜帶，且能顯示幅頻特性曲線(xiàn)和相頻特性曲線(xiàn)的頻率特性測(cè)試 裝置來(lái)解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種基于PXI總線(xiàn)的頻率特性測(cè)試裝置和方法，用于解決現(xiàn)有的頻率 特性測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、體積大不易攜帶、不能顯示幅頻特性曲線(xiàn)和得到相頻特 性曲線(xiàn)的問(wèn)題。
[0005] 本發(fā)明提供了一種基于PXI總線(xiàn)的頻率特性測(cè)試裝置，包括：PXI總線(xiàn)、信號(hào)生成 模塊、信號(hào)輸入輸出模塊、數(shù)據(jù)處理模塊；所述信號(hào)生成模塊和所述數(shù)據(jù)處理模塊通過(guò)所述 PXI總線(xiàn)與所述信號(hào)輸入輸出模塊相連；
[0006] 所述信號(hào)生成模塊用于向用戶(hù)提供人機(jī)輸入界面，并根據(jù)用戶(hù)輸入的各通道的信 號(hào)頻率列表，生成相應(yīng)的數(shù)字正弦信號(hào)，并通過(guò)所述PXI總線(xiàn)將各通道的數(shù)字正弦信號(hào)發(fā) 送給所述信號(hào)輸入輸出模塊；
[0007] 所述信號(hào)輸入輸出模塊將來(lái)自所述PXI總線(xiàn)的各通道的數(shù)字正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為模 擬正弦信號(hào)發(fā)送給各通道對(duì)應(yīng)的測(cè)試對(duì)象；同時(shí)采集各通道對(duì)應(yīng)的測(cè)試對(duì)象的頻率響應(yīng)信 號(hào)，并將采集的各通道對(duì)應(yīng)的測(cè)試對(duì)象的頻率響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后通過(guò)所述PXI總線(xiàn) 發(fā)送給所述數(shù)據(jù)處理模塊；
[0008] 所述數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)來(lái)自所述PXI總線(xiàn)的各通道對(duì)應(yīng)的測(cè)試對(duì)象的頻率響應(yīng) 信號(hào)，計(jì)算各通道對(duì)應(yīng)的測(cè)試對(duì)象的頻率響應(yīng)信號(hào)的幅值和相位值，并將其生成各通道對(duì) 應(yīng)的測(cè)試對(duì)象的頻率響應(yīng)信號(hào)的相頻特性曲線(xiàn)和幅頻特性曲線(xiàn)。
[0009] 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理模塊還將各通道對(duì)應(yīng)的測(cè)試對(duì)象的頻率響應(yīng)信號(hào)的幅值和 相位值進(jìn)行存儲(chǔ)、圖形顯示和/或報(bào)表打印。
[0010] 優(yōu)選地，所述信號(hào)生成模塊包括：通道信號(hào)配置模塊和計(jì)算機(jī)生成信號(hào)模塊；所 述計(jì)算機(jī)生成信號(hào)模塊一端與所述通道信號(hào)配置模塊連接，另一端與所述PXI總線(xiàn)連接； 所述通道信號(hào)配置模塊向用戶(hù)提供輸入各通道信號(hào)頻率列表的人機(jī)輸入界面；所述計(jì)算機(jī) 生成信號(hào)模塊根據(jù)用戶(hù)輸入的各通道的信號(hào)頻率列表，生成相應(yīng)的數(shù)字正弦信號(hào)，并通過(guò) 所述PXI總線(xiàn)將各通道的數(shù)字正弦信號(hào)發(fā)送給所述信號(hào)輸入輸出模塊。
[0011] 優(yōu)選地，所述信號(hào)輸入輸出模塊包括：PXI觸發(fā)總線(xiàn)、PXI橋接芯片、FPGA模塊、存 儲(chǔ)模塊、信號(hào)處理輸入輸出模塊；所述PXI橋接芯片用于連接所述FPGA模塊與所述PXI總 線(xiàn)以實(shí)現(xiàn)所述PXI總線(xiàn)到FPGA模塊的數(shù)據(jù)傳輸；所述FPGA模塊還分別與所述PXI觸發(fā)總 線(xiàn)、存儲(chǔ)模塊、信號(hào)處理輸入輸出模塊連接，所述FPGA模塊將所述信號(hào)生成模塊通過(guò)所述 PXI總線(xiàn)發(fā)來(lái)的各通道的數(shù)字正弦信號(hào)發(fā)送至所述存儲(chǔ)模塊中存儲(chǔ)；并根據(jù)所述PXI觸發(fā) 總線(xiàn)發(fā)來(lái)的觸發(fā)信號(hào)啟動(dòng)信號(hào)輸出，將所述存儲(chǔ)模塊中存儲(chǔ)的相應(yīng)通道的數(shù)字正弦信號(hào)提 取并發(fā)送給所述信號(hào)處理輸入輸出模塊；所述FPGA模塊還將所述信號(hào)處理輸入輸出模塊 發(fā)來(lái)的各通道對(duì)應(yīng)的測(cè)試對(duì)象的頻率響應(yīng)信號(hào)通過(guò)所述PXI總線(xiàn)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)處理模 塊；所述信號(hào)處理輸入輸出模塊還與所述PXI觸發(fā)總線(xiàn)連接，根據(jù)所述PXI觸發(fā)總線(xiàn)發(fā)來(lái)的 觸發(fā)信號(hào)將所述FPGA模塊發(fā)來(lái)的、當(dāng)前被觸發(fā)的通道的數(shù)字正弦信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為模擬正 弦信號(hào)后從相應(yīng)通道輸出給對(duì)應(yīng)的測(cè)試對(duì)象；同時(shí)采集各通道對(duì)應(yīng)的測(cè)試對(duì)象的頻率響應(yīng) 信號(hào)，并將采集的各通道對(duì)應(yīng)的測(cè)試對(duì)象的頻率響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后發(fā)送給所述FPGA 模塊。
[0012] 優(yōu)選地，所述信號(hào)處理輸入輸出模塊包括信號(hào)處理輸出模塊和信號(hào)輸入處理模 塊；所述信號(hào)處理輸出模塊包括沿信號(hào)輸出方向依次順序連接的十路D/A轉(zhuǎn)換器、濾波器、 放大器和輸出信號(hào)隔離單元；所述十路D/A轉(zhuǎn)換器還與所述FPGA模塊、所述PXI觸發(fā)總線(xiàn) 連接；所述信號(hào)輸入處理模塊包括沿信號(hào)輸入方向依次順序連接的輸入信號(hào)隔離單元和十 路A/D轉(zhuǎn)換器；所述十路A/D轉(zhuǎn)換器還與所述FPGA模塊連接。
[0013] 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括：幅值相位計(jì)算模塊、結(jié)果顯示及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊； 所述幅值相位計(jì)算模塊一端與所述PXI總線(xiàn)連接，另一端與所述結(jié)果顯示及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊 連接；
[0014] 所述幅值相位計(jì)算模塊，用于接收、存儲(chǔ)來(lái)自所述PXI總線(xiàn)的各通道的測(cè)試對(duì)象 的頻率響應(yīng)信號(hào)；待測(cè)試結(jié)束時(shí)，計(jì)算各通道對(duì)應(yīng)的測(cè)試對(duì)象的頻率響應(yīng)信號(hào)的幅值和相 位值，并將該值發(fā)送給所述結(jié)果顯示及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；
[0015] 所述結(jié)果顯示及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，接收來(lái)自所述幅值相位計(jì)算模塊發(fā)來(lái)的各通道對(duì) 應(yīng)的測(cè)試對(duì)象的頻率響應(yīng)信號(hào)的幅值和相位值，生成對(duì)應(yīng)的相頻特性曲線(xiàn)和幅頻特性曲 線(xiàn)，并將各通道對(duì)應(yīng)的測(cè)試對(duì)象的頻率響應(yīng)信號(hào)的幅值和相位值進(jìn)行存儲(chǔ)、圖形顯示和/ 或報(bào)表打印。
[0016] 本發(fā)明還提供一種基于PXI總線(xiàn)的頻率特性測(cè)試裝置的測(cè)試方法，包括步驟：
[0017] 信號(hào)生成模塊根據(jù)用戶(hù)輸入的各通道的信號(hào)頻率列表，生成相應(yīng)的數(shù)字正弦信 號(hào)，并通過(guò)PXI總線(xiàn)將各通道的數(shù)字正弦信號(hào)發(fā)送給信號(hào)輸入輸出模塊；
[0018] 信號(hào)輸入輸出模塊將來(lái)自所述PXI總線(xiàn)各通道的數(shù)字正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬正弦 信號(hào)發(fā)送給對(duì)應(yīng)的測(cè)試對(duì)象，采集各通道對(duì)應(yīng)的測(cè)試對(duì)象的測(cè)試對(duì)象的頻率響應(yīng)信號(hào)并進(jìn) 行A/D轉(zhuǎn)換后通過(guò)所述PXI總線(xiàn)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊；
[0019] 數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)來(lái)自所述PXI總線(xiàn)的各通道對(duì)應(yīng)的測(cè)試對(duì)象的頻率響應(yīng)信號(hào)， 計(jì)算各通道對(duì)應(yīng)的測(cè)試對(duì)象的頻率響應(yīng)信號(hào)的幅值和相位值，并將其生成各通道對(duì)應(yīng)的測(cè) 試對(duì)象的頻率響應(yīng)信號(hào)對(duì)應(yīng)的相頻特性曲線(xiàn)和幅頻特性曲線(xiàn)。
[0020] 優(yōu)選地，所述基于PXI總線(xiàn)的頻率特性測(cè)試裝置的測(cè)試方法中，信號(hào)生成模塊生 成任一通道的數(shù)字正弦信號(hào)的方法為：根據(jù)用戶(hù)輸入的該通道的數(shù)字正弦信號(hào)的幅值、采 樣數(shù)、初始相位、頻率和總采樣數(shù)生成如下數(shù)字正弦信號(hào)y[i]:
[0021] y [i] = amp'sin (phase [i]), i = 1,2,..., n-1
[0022] 其中，amp為幅值，n為采樣數(shù)，phase[i]為第i個(gè)采樣信號(hào)的相位，其計(jì)算方法如 下：
[0023] phase [i]=初始相位 + 頻率 X 360 X i/Fs
[0024] 其中，F(xiàn)s為總采樣數(shù)。
[0025] 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理模塊計(jì)算各通道對(duì)應(yīng)的測(cè)試對(duì)象的頻率響應(yīng)信號(hào)的幅值和 相位值的方法為：
[0026] 步驟A :對(duì)于第m個(gè)通道，根據(jù)如下公式，求出系數(shù)am和bm ;