4.3. Описание приборов, используемых в лабораторной работе
Лабораторная работа выполняется в среде LabVIEW 8.2 с использованием аппаратной платформы NI ELVIS (см. рис. П.1). Сигналы (колебания), необходимые для выполнения работы, вырабатываются компьютером 1 в виде последовательности чисел и преобразуются в аналоговую форму посредством цифроаналогового преобразователя (ЦАП) в составе платы сопряжения NI DAQ 2. Аналоговые сигналы в виде переменного напряжения подаются по кабелю 3 на макетную плату 4 платформы NI ELVIS 5, а через нее – на вход исследуемой цепи. Колебания с выхода цепи поступают через макетную плату 4 на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) в составе платы NI DAQ 2, преобразуются в цифровую форму и поступают в виде последовательности чисел в компьютер для обработки программной средой LabVIEW.
Необходимые для выполнения работы программные средства реализованы в среде LabVIEW 8.2 в виде трех виртуальных при-боров.
Выполнение лабораторного задания начинается с запуска среды LabVIEW.
Запуск виртуальных приборов (ВП)
осуществляется выбором соответствующего
ярлыка, находящегося в папке «Лабораторная
работа по СП» на рабочем столе компьютера.
После загрузки на экран выводится
изображение панели ВП. При выполнении
лабораторного задания курсор мыши
должен иметь вид
.
Если курсор имеет другой вид, необходимо
выбрать в меню пункты View/
Tools palette и
на появившейся панели Tools
– символ
.
Для изменения параметров нужно навести
курсор на соответствующее окно и щелкнуть
левой кнопкой мыши, а затем с помощью
клавиатуры ввести желаемое значение.
Аналогично можно изменять масштабы
отображения графиков.
Виртуальный прибор № 1 может использоваться для генерирования стационарных СП (с нормальным или равномерным распределением мгновенных значений), при этом можно задавать желаемые значения математического ожидания (среднего) и среднеквадратического отклонения (СКО). Кроме того, в демонстрационных целях этот ВП может генерировать детерминированное (гармоническое) колебание, а также нестационарные СП, параметры которых (среднее и СКО) изменяются по детерминированному (гармоническому) закону (рис. 4.3).
Следует помнить, что случайные процессы
моделируются цифровым устройством
(компьютером) и лишь затем преобразуются
в аналоговую форму. Поэтому длина
реализации СП и его полоса частот зависят
от размера выборки (общего количества
отсчетов)
и частоты дискретизации
.
Очевидно, длина реализации определяется
выражением
,
а верхняя частота спектральной плотности
мощности СП
.
По умолчанию для частоты дискретизации
установлено значение 1000 (Гц); допустимый
диапазон задания частоты дискретизации
– (0…100) кГц.
Рис. 4.3
АЦП и ЦАП в составе
платы сопряжения NI DAQ
имеют динамический диапазон от –10 до
+10 В. Следует так задавать среднее и
СКО, чтобы значения генерируемого
процесса не выходили за пределы этого
диапазона с вероятностью, близкой к 1.
Рекомендуется параметры процесса
задавать в соответствии с неравенством
.
Запуск ВП производится нажатием кнопки
или выбором пункта Run в меню Operate,
остановка – нажатием кнопки
или выбором пункта Stop
в том же меню.
Виртуальный прибор № 2 позволяет измерять (оценивать) числовые параметры распределения мгновенных значений СП (среднее, дисперсию, коэффициенты асимметрии и эксцесса), а также получать оценку ПРВ мгновенного значения СП в виде гистограммы и оценки СПМ и АКФ. Необходимо иметь в виду, что с увеличением объема выборки оценки становятся точнее, но моделирование занимает большее время. Для повторения опыта нужно нажать кнопку «Следующая реализация», тогда новые значения оценок параметров СП заносятся в следующую строку таблицы (рис. 4.4).
Рис. 4.4
Виртуальный прибор № 3 (рис. 4.5) предназначен для изучения влияния на случайные процессы линейных стационарных и нелинейных безынерционных цепей. В качестве таких цепей используется RC-фильтр нижних частот (рис. 4.6, а) и цепь в составе полупроводникового диода и сопротивления нагрузки (рис. 4.6, б). Исследуемая цепь подключается к макетной плате платформы NI ELVIS. Включение NI ELVIS осуществляется кнопкой питания на задней стенке, затем включается питание макетной платы (выключатель на передней панели NI ELVIS).
Виртуальный прибор позволяет оценивать среднее, СКО, коэффициенты эксцесса и асимметрии для входного и выходного процессов, а также получать оценки ПРВ (в виде гистограммы), СПМ и АКФ.
Рис. 4.5
а б
Рис. 4.6