基于Analog Discovery的滤波与整流电路分析开题报告

 2021-08-08 12:08

1. 研究目的与意义

AnalogDiscovery 2是由美国国家仪器公司开发的、采用 USB 2.0 接口的迷你型USB示波器和多功能仪器,可以让用户方便地测量、读取、生成、记录和控制各种混合信号电路。通过 Waveforms软件驱动,可结合LabVIEW自定义编程,提供了模拟输入输出(AIO)、数字输入输出 (DIO)、电源输出与控制、时钟信号产生、USB控制和音频信号输出函数。集成了包括模拟输入输出、示波器、任意波形发生器、数字模式发生器、逻辑分析仪、频谱分析仪、网络分析仪、电压表、可变电源输出、数字输入数字输出的11种仪器。而我们在机电一体化系统中,采集与处理信号经常会用到滤波与整流电路,在电路中经常会碰到一些需要我们进行计算并得出理论值来确认质量合格性的情况,而这些是无法用肉眼直观感受的,这个时候就需要用到检测仪器来鉴定,此次采用Analog Discovery 2来鉴定整流与滤波电路的效果,以及电路参数对整流与滤波效果的影响,这会对将来从事相应电路的设计具有很好的指导作用。本课题从某生产企业的实际应用中提取,涉及微机控制原理、电工技术与电子技术、机电一体化设计基础、软件工程和仿真技术等知识,通过本课题的设计,能使得学生综合应用四年所学机电一体化知识,锻炼学生运用所学知识的能力,为今后从事相关工作打好基础。

Analog Discovery 2是一种虚拟示波器,它是在虚拟仪器技术上通过软硬件结合做出来的产品。虚拟仪器是计算机辅助测试的最新发展,它利用计算机以及通讯网络技术来提高和完善仪器设备的功能和性能等,它可以让用户自行定义仪器的功能结构,并且构建容易,灵活易于操作。目前虚拟仪器在声学分析、电子测量、故障诊断、振动分析、机械建筑工程、航空航天、铁路交通、教学、科研以及生物医疗等方面有着广泛的应用。虚拟仪器是传统应变测最理想的替代产品,随着时代的进步,网络技术的快速发展,虚拟仪器依托网络功能可实现远程实时测试,这意味着我们可以更便携地开展项目,不再局限于地点。

2. 国内外研究现状分析

国外虚拟仪器技术从上个世纪80年代由美国NI公司提出以来,一直是国外研究开发的焦点对象。虚拟仪器技术可以随同各种总线技术去构建出各种规模的测试系统,来自NI公司的这种接口技术只要开发者直接在驱动程序上操作就可以进行调试。这样一来,系统的维护就可以很方便地通过调试程序来完成。随着互联网技术的不断发展,虚拟仪器技术已经慢慢地渗透到我们的工业生产、教学实践和科学研究中。英国政府在航海气象学、高能物理、微观化学、天体物理等研究领域建造的虚拟仪器研发实验室已经在数据共享、远程控制上有了可观的成效,这令测量仪器的数据采集不再局限于环境等因素。譬如:监控海洋原油质量不必实验员亲自下海测量数据,研究员只需要点击个人电脑中的设置选项,即可完成实验。

国内最早对于虚拟仪器的研究是从引进NI 公司产品开始的。国家自然科学基金委员会曾将虚拟仪器研究作为现代机械工程科学前沿学科之一,列入为十五期间优先资助领域。目前有些研究已取得可喜成绩,如863项目虚拟仪器关键技术的研究及其产业化,所研制的一体化虚拟仪器就是一种不同于欧美虚拟仪器的技术。这项成果表明我国在虚拟仪器方面走出一条自主创新的道路。虚拟仪器开发平台本身的研究,也就是图形化开发平台的研究。吉林大学曾经开发了一个Labscene,能够实现虚拟仪器的开发,重庆大学针对机械测量开发了一套图形化开发平台,集成了非常多的机械信号处理算法,另外浙江大学也对图形化开发平台进行过研究。

3. 研究的基本内容与计划

滤波与整流电路是我们学习机电一体化系统最常见的电路,本次课题研究主要要求我们熟练运用基本电路知识,通过Analog Discovery 2迷你示波器来进行波形分析,实验内容要用到MultisimLive软件在线搭建模拟仿真电路,设置相关参数,并对影响整流滤波的相关参数进行分析,建立物理模型进行实物验证,用示波器进行波形分析,找出实物模型与仿真电路之间的差异,并分析产生这种差异的原因。

课题计划安排:

(1)第1周-第2周 熟悉设计课题、查阅资料,填写开题报告和文献综述。

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4. 研究创新点

为了更好的做好本课题的研究,我将结合国内外同类研究发展现状,积极听取导师以及同学意见,查找各类文献来辅助研究进行,同时熟练掌握所学知识,加以巩固,运用到将来的学习工作中。

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