毕业设计初稿(2)

基于Labview的超低频电场测量仪的软件仿真

1 引言

1.1 课题研究背景与意义

我国超低频电场测量仪在诸多学术和工程研究领域都占有重要的地位，在关系到人民生命安全的地震预测方面、在航天航空领域的雷电瞬态电场的实时监测以及通信领域天线近场测量等方面都离不开电场测量技术的有力支持。随着科学技术的不断发展，人们对于电场测量仪的要求越来越高，LabVIEW是一种通用的编程系统，它具有各种各样、功能强大、简单易用的函数库，这些函数库里包含着包括数据采集、网络传输、串行仪器控制、数据分析、数据显示及数据存储等功能。

此题目可以训练学生的软件设计开发能力，培养学生用labview编程、调试、绘图、分析具体问题的能力，培养学生将所学理论知识与具体实践相结合的能力等。最终能够

在接收到发送方传送的数据后，用LabVIEW将接收到的数据信息显示到上位机中，从而能清晰的显示电场强度。 1.2 国内外研究现状

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基于Labview的超低频电场测量仪的软件仿真

国外研究现状：目前，国外电场测量仪设计的研究已经达到了一个很高的水平，其中性能较优的主要有德国Narda公司生产的EFA300低频电磁分析仪、美国HOLADAY公司生产的HI-3604工频电磁强度测量仪以及法国C.A公司生产的CA42工频电磁场分析仪等。这些仪器都提供了很宽的测量范围和频带，但是，对超低频电场的研究仍然较局限于工频频段，且价格昂贵，将来有进一步提高的可能。

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国内研究现状：在国内，电荷感应式电场测量技术的研究收到非常高的重视，许多单位、研究所等也从事了相关的研究工作。目前国内常用的电场测量仪主要以中高端进口产品为主，国产的低端测量仪器扔存在较多缺陷，例如相应速度慢、测量精度过低 、设备复杂笨重、难于推广等问题。因此，研究一种体积小、价格适中、测量范围广的超低频电场测量仪，具有广泛的使用价值。

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1.3 本课题的主要研究内容

本课题就是应用正在蓬勃发展的虚拟仪器技术，即利用微型计算机强大的软件功能和图形环境进行幅频特

[8]性测试仪的研究与开发，主要是使用软件LabVIEW控制正弦波信号发生器，使其产生合适的正弦波，并进

行扫频操作，然后通过控制示波器的USB口将数据采集到计算机上。在Matlab或LabVIEW下编写幅度测量算法、相位分辨算法，并在虚拟仪器的面板上画出幅频特性图。

本论文的主要内容包括:

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基于Labview的超低频电场测量仪的软件仿真

第1部分：首先分析了本课题的研究背景及意义，全面阐述了电场测量仪仪的国内外的研究现状，并且介绍了本论文完成的主要工作。

第2部分：详细介绍了电场测量的基本概念，以及系统的总体结构以及设计方案。 第3部分：详细介绍了该设计的硬件平台组成—波形发生器及示波器。 第4部分：对系统的软件部分进行详细设计：(1)蓝牙通信模块数据采集的设计与调试； (2)对采集信号进行处理分析的设计。

第5部分：最后系统联调，软、硬件整机调试。对信号采集、处理分析、显示进行调试，并对调试过程中出现的问题进行处理，进一步完善系统功能，满足设计要求，得出正确结论，并进行全面总结。

2 电场测量仪的系统设计 2.1 电场测量仪的基本概念

低频电场测量仪是一种对复杂电磁场进行测量的仪器。随着现代低频技术的快速进步，尤其是低频场测量技术的不断改进，传统的测量方式已经无法满足低频测量的需求。而低频场测量仪由于采用电子原理设计的单轴传感探头来测量电场，可用于计算机和视频显示终端发射出的复杂电磁场测量

2.2 电场测量仪实现的功能

可以直观显示出待测超低频电场的有关参数。即在Labview中显示电场的幅频特性、相频特性及功率谱，以此了解基于Labview的超低频电场测量仪可以实现的功能。

2.3 系统结构及总体设计方案

课题的主要设计任务是在接收到发送方传送的数据后，用LabVIEW将接收到的数据信息显示到上位机中，从而能清晰的显示电场强度。计算机将根据采集的数据计算系统的性能指标，包括时域和频域指标，并以图形的方式显示出来。系统主要由四个部分组成: （1）数据采集部分，主要是系统软硬件结合部分。

该部分主要应用蓝牙模块的通讯及协议处理，是实现系统功能的基础。蓝牙透传模块可以使用串口的设备摆脱线缆的束缚，在10米范围内实现无线串口通信。蓝牙透传模块只有4个AT指令，分别是测试通讯，改名称，改波特率，改配对密码，AT指令必须从TXD,RXD信号脚设置。

在本设计中，将ATMEGA16单片机的串口TXD端口与蓝牙模块的RXD端口连接，ATMEGA16单片机的串口RXD端口与蓝牙模块的TXD端口连接，由于本课题是将单片机处理后的信

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