氢冷凝器的频率测量 .doc

《氢冷凝器的频率测量 .doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《氢冷凝器的频率测量 .doc（25页珍藏版）》请在沃文网上搜索。

1、西华大学课程设计说明书 1.前言在现在的工业行业中，制冷系统扮演了越来越重要的角色，因此对制冷系统的研究也就越来越迫切。 一般制冷机的制冷原理压缩机的作用是把压力较低的蒸汽压缩成压力较高的蒸汽，使蒸汽的体积减小，压力升高。 压缩机吸入从蒸发器出来的较低压力的工质蒸汽，使之压力升高后送入冷凝器，在冷凝器中冷凝成压力较高的液体，经节流阀节流后，成为压力较低的液体后，送入蒸发器，在蒸发器中吸热蒸发而成为压力较低的蒸汽，从而完成制冷循环。空调系统的机件，能将管子中的热量，以很快的方式，传到管子附近的空气，大部分的汽车置于水箱前方。把气体或蒸气转变成液体的装置。在蒸馏过程中，把蒸气转变成液态的装置称为冷

2、凝器。所有的冷凝器都是把气体或蒸气的热量带走而运转的。对某些应用来说，气体必须通过一根长长的管子（通常盘成螺线管），以便让热量散失到四周的空气中，铜之类的导热金属常用于输送蒸气。为提高冷凝器的效率经常在管道上附加散热片以加速散热。散热片是用良导热金属制成的平板。这类冷凝器一般还要用风机迫使空气经过散热片并把热带走。 而在制冷系统中冷凝器的频率对整个制冷过程有着重要的意义。在变频空调系统中，通常利用压缩机频率直接控制室温。对于已匹配完毕的空调系统，其室内外热交换器的容量范围已经确定。在室内外热交换器的容量和环境工况一定的条件下，当压缩机的频率上升时，制冷循环的冷凝温度和蒸发温度明显上升与下降，其

3、压缩比增大，容积效率有一定程度的降低；蒸发温度下降，导致吸气比容增大。但由于转速提高对制冷剂循环量的影响大于由压缩比造成的负面影响，所以空调系统的制冷量、冷凝负荷和功率都显著提高，其能效比将随频率的升高先迅速上升，在一定频率达到最大值，然后缓慢下降。 因此本次设计针对对冷凝器的频率测试做研究，将压缩机的发出的震动信号通过压力传感器转化成电信号，并对电信号进行采样、滤波、FFT运算、自功率谱及互功率谱进行计算来对信号进行分析研究。2.方案选择 2.1方案一：在此方案中，我们是将压缩机发出的震动信号通过压力传感器来得出电信号；再让其通过电荷放大器，得到与振动信号成相应比例的电压信号；之后对放大后的

4、信号进行采样及滤波电路处理；最后将此信号通过带有显示模块的单片机或DSP系统对其进行FFT、自功率谱及互功率谱运算，得出频率的峰值并进行显示。方案一的方案模块图（图2.1）如下： 图2.1 方案一 2.2方案二： 在这一方案中，在硬件部分与方案一相同，在对信号的处理部分，我们在这里选择基于LABVIEW平台的处理方式，它可以节约很多的硬件资源。其具体的方案是：压缩机发出的震动信号通过压力传感器来得出电信号；信号通过压电传感器得到电信号；将此信号通过电荷放大器得到放大的电压信号；将放大的电压信号通过数据采集卡进入基于LABVIEW的平台，在这一过程中，需要进行采样、通道选择、加窗等一系列的操作；

5、再在LABVIEW的软件平台上对信号进行数字滤波；最后再在LABVIEW平台上对信号进行FFT、自功率谱、互功率谱运算。方案二的方案模块图（图2.2）如下： 图2.2 方案二2.3方案比较在两个方案中，硬件部分采用相同的处理方式，而在对信号的运算处理部分：方案一选择的是单片机或DSP系统来处理；方案二选择的是基于LABVIEW平台的处理方式，我们考虑到在设计过程中节约成本的理念，并且虚拟仪器在以后的工业控制中也会扮演越来越重要的角色，其美观的界面，丰富的处理函数必将使其取代繁杂的硬件设施，所以最后我们选择了方案二来进行此次设计。3.硬件电路设计3.1冷凝器介绍 一般制冷机的制冷原理压缩机的作用

6、是把压力较低的蒸汽压缩成压力较高的蒸汽，使蒸汽的体积减小，压力升高。 压缩机吸入从蒸发器出来的较低压力的工质蒸汽，使之压力升高后送入冷凝器，在冷凝器中冷凝成压力较高的液体，经节流阀节流后，成为压力较低的液体后，送入蒸发器，在蒸发器中吸热蒸发而成为压力较低的蒸汽，从而完成制冷循环。 .蒸汽压缩式制冷原理 单级蒸汽压缩制冷系统，是由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀四个基本部件组成。它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化，与外界进行热量交换。其工作过程如图1所示。 . 制冷系统的基本原理 液体制冷剂在蒸发器中吸收被冷却的物体热量之后，汽化成低温低压的

7、蒸汽、被压缩机吸入、压缩成高压高温的蒸汽后排入冷凝器、在冷凝器中向冷却介质(水或空气)放热，冷凝为高压液体、经节流阀节流为低压低温的制冷剂、再次进入蒸发器吸热汽化，达到循环制冷的目的。这样，制冷剂在系统中经过蒸发、压缩、冷凝、节流四个基本过程完成一个制冷循环。 .在制冷系统中，蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀是制冷系统中必不可少的四大件，这当中蒸发器是输送冷量的设备。制冷剂在其中吸收被冷却物体的热量实现制冷。压缩机是心脏，起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用。冷凝器是放出热量的设备，将蒸发器中吸收的热量连同压缩机功所转化的热量一起传递给冷却介质带走。节流阀对制冷剂起节流降压作用、同时控制和调节流

8、入蒸发器中制冷剂液体的数量，并将系统分为高压侧和低压侧两大部分。实际制冷系统中，除上述四大件之外，常常有一些辅助设备，如电磁阀、分配器、干燥器、集热器、易熔塞、压力控制器等部件组成，它们是为了提高运行的经济性，可靠性和安全性而设置的。 .制冷系统主要部件构成空调机根据冷凝形式可分为：水冷式和空冷式两种，根据使用目的可分为单冷式和制冷制暖式两种，不论是哪一种型式的构成，都是由以下的主要部件组合而成的。 制冷系统主要部件有压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀(或毛细管、过冷却控制阀)、四通阀、复式阀、单向阀、电磁阀、压力开关、熔塞、输出压力调节阀、压力控制器、贮液罐、热交换器、集热器、过滤器、干燥器、自

9、动开闭器、截止阀、注液塞以及其它部件组成。 电气系统主要部件有电机(压缩机、风机等用)、操作开关、电磁接触器、连锁继电器、过电流继电器、热动过电流继电器、温度调节器、湿度调节器、温度开关(除霜、防止结冻等用)。压缩机曲轴箱加热器，断水继电器，电脑板及其它部件组成。 控制系统由多个控制器件组成，它们是： 制冷剂控制器：膨胀阀、毛细管等。 制冷剂回路控制器：四通阀、单向阀、复式阀、电磁阀。 制冷剂压力控制器：压力开闭器、输出压力调节阀、压力控制器。 电机保护器：过电流继电器、热动过电流继电器、温度继电器。 温度调节器： 温度位式调节器、温度比例调节器。 湿度调节器：湿度位式调节器。 除霜控制器：除

10、霜温度开关、除霜时间继电器、各种温度开关。 冷却水控制：断水继电器、水量调节阀、水泵等。 报警控制：超温报警、超湿报警、欠压报警及火警报警、烟雾报警等。 其它控制：室内风机调速控制器、室外风机调速控制器等。 .常用制冷剂及其性质制冷剂的种类较多，现就氟里昂12和22作简要介绍： a. 氟里昂12(CF2Cl2)代号R12 氟里昂12是一种无色、无臭、透明、几乎无毒性的制冷剂，但空气中含量超过80%时会引起人的窒息。 氟里昂12不会燃烧也不会爆炸，当与明火接触或温度达到400以上时，能分解出对人体有害的氟化氢、氯化氢和光气(CoCl2)。 R12是应用较广泛的中温制冷剂，适用于中小型制冷系统，如

11、电冰箱、冰柜等。 R12能溶解多种有机物，所以不能使用一般的橡皮垫片(圈)，通常使用氯丁二烯人造橡胶或丁睛橡胶片或密封圈。 b. 氟里昂22(CHF2Cl)代号R22 R22不燃烧也不爆炸，其毒性比R12稍大，水的溶解度虽比R12大，但仍可能使制冷系统发生“冰塞”现象。 R22能部分地与润滑油互相溶解，其溶解度随着润滑油的种类及温度而改变，故采用R22的制冷系统必须有回油措施。 R22在标准大气压力下的对应蒸发温度为-40.8，常温下冷凝压力不超过15.68105 Pa，单位容积制冷量与比R12大60以上。在空调设备中，大都选用R22制冷剂 3.2压电传感器选择所谓的压电效应就是 对于不存在对

12、称中心的异极晶体加在晶体上的外力除了使晶体发生形变以外，还将改变晶体的极化状态，在晶体内部建立电场，这种由于机械力作用使介质发生极化的现象称为正压电效应 。一般加速度传感器就是利用它内部的由于加速度造成的晶体变形这个特性。由于这个变形会产生电压，只要计算出产生电压和所施加的加速度之间的关系，就可以将加速度转化成电压输出。当然，还有很多其它方法来制作加速度传感器，比如压阻技术，电容效应，热气泡效应，光效应，但是其最基本的原理都是由于加速度产生某个介质产生变形，通过测量其变形量并用相关电路转化成电压输出。线加速度计的原理是惯性原理，也就是力的平衡，A=F/M 我们只需要测量F就可以了。用电磁力去平

13、衡这个力可以测得外力F。就可以得到 F对应于电流的关系。只需要用实验去标定这个比例系数就行了。当然，中间的信号传输、放大、滤波要通过相应的电路来实现了加速度传感器可以帮助机器了解它现在身处的环境。是在水平，走下坡，还是别的情况。在现代生产生活中被应用于许许多多的方面，如提电脑的硬盘抗摔保护，目前用的数码相机和摄像机里，也有加速度传感器，用来检测拍摄时候的手部的振动，并根据这些振动，自动调节相机的聚焦。压电加速度传感器还应用于汽车安全气囊、防抱死系统、牵引控制系统等安全性能方面灵敏度是压电加速度传感器应用时候要考虑到得重要因素之一。也就是传感器在正常工作的时候输入信号R于输出信号C的比值，有成线

14、性的也有非线性的。例如，某位移传感器，在位移变化1mm时，输出电压变化为200mV，则其灵敏度应表示为200mV/mm。灵敏度自然是越高，但是实际上灵敏度越高测量范围就窄；相反，灵敏度低点就能获得比较宽的测量范围。所以在产品选择传感器的时候就要从需要出发，一味地使用高精度传感器往往就意味着更高的成本抗疲劳性也是压电加速度传感器的重要因素。在有些应用中需要持续长时间使用传感器，这就要求内部部件能够支持长时间的监测。使用高强度、稳定性好的材料器件应该能够很好的解决这一问题稳定性。在一些特殊场合中运用传感器时就需要特定的传感器，若一般的传感器则会很快毁损。如以前老师课堂上说过的运用于烤鸭的考虑中监测

15、温度湿度的传感器就要经受住长期的油腻、高温、潮湿等。相信，压电加速度也会有类似的严峻的工作环境。这就要求了他很高的稳定性。通常情况下，传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。在实际工作中，为使仪表具有均匀刻度的读数，常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线、线性度（非线性误差）就是这个近似程度的一个性能指标。压电式加速度传感器（压电效应）。常见内型有三种，中心压缩、剪切、三角。使用时注意：1.压电式加速度传感器的灵敏度（电压灵敏度、电荷灵敏度）2.压电式加速度传感器的频率特性（固有频率F）3.几何尺寸和质量4.传感器的横向灵敏度5.环境影响6.加速度传感器的安装方法多数加速度传感器是根据压电

16、效应的原理来工作的。3.3电荷放大器选择 电荷放大器它是一种输出电压与输入电荷量成正比的前置放大器。电荷放大器的输出电压与加速度传感器发出的电荷成正比，与反馈电容C成反比，而且受电缆电容应响很小。实际电荷放大器线路中，为使预算放大器工作稳定，一般需要在反馈电容上跨接一个电阻。它对低频起抑制作用，实际起到了高通滤波器的作用。有意选择不同的R值，可得到一组具有不同低截止频率的高通。电荷放大器的电路主要功能：1.电路的输入极上设置一组负反馈电容C，改变C的值，可以获得不同的增益，即可得到对应于单位加速度不同的输出电压。2.电路设置有低通及高通滤波环节，这些环节在测量时可以抑制所需频带以外的高通噪声及

17、低频晃动信号。高通是由并联反馈电阻R来实现；低通则是由另外一个低通电路（RC低通滤波电路）来实现。3.电路上最有特点的是适调放大环节，它的作用是实现归一化功能。适调放大环节就是一个能按传感器的电荷灵敏度调节其放大倍数环节。3.4数据采集卡的选择 数据采集(DAQ)，是指从传感器和其它待测设备等模模拟和数字被测单元中自动采非电量或者电量信号,送到上位机中进行分析,处理。数据采集系统是结合基于计算机或者其他专用测试平台的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。通常，必须在数据采集设备采集之前调制传感器信号,包括对其进行增益或衰减和隔离,放大,滤波等.对待某些传感器，还需要提供激励信号 数

18、据采集卡，绝大多数集中在采集模拟量、数字量、热电阻、热电偶，其中热电阻可以认为是非电量（其实本质上还是要用电流驱动来采集）其中模拟量采集卡和数字量采集卡用得是最广泛的。目前数据采集卡常见的有两类PCI、USB接口。本测量主要用数据采集卡的模拟输入功能。可以用16路或8路。采样频率可选100khz-250khz。4.软件设计部分4.1采样方式采样频率（也称为采样速度或者采样率）定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，它用赫兹（Hz）来表示。采样频率的倒数是采样周期或者叫作采样时间，它是采样之间的时间间隔。注意不要将采样率与比特率（bit rate，亦称“位速率”）相混淆。采样频率只能

19、用于周期性采样的采样器，对于非周期性采样的采样器没有规则限制。采样定理：采样定理表明采样频率必须大于被采样信号带宽的两倍，另外一种等同的说法是奈奎斯特频率必须大于被采样信号的带宽。如果信号的带宽是 100Hz，那么为了避免混叠现象采样频率必须大于 200Hz。换句话说就是采样频率必须至少是信号中最大频率分量频率的两倍，否则就不能从信号采样中恢复原始信号。在本设计中，根据以上相关定理设计如下：采样前面板由所设定的通道选择、采样的点数、采样频率、触发方式及波形图显示界面等组成。如图（图4.1）: 图4.1.1 采样模块前面板 而在程序面板中，由以下5个选择结构构成：它们分别是 图4.1.2 采样方

20、式程序框图选择结构一 图4.1.3采样方式程序框图选择结构二 图4.1.4采样方式程序框图选择结构三图4.1.5采样方式程序框图选择结构四 图4.1.6采样方式程序框图选择结构五4.2通道选择在进行完对输入信号的采样后，需要对各种信号分别进行处理，所以我们在这设计了3种通道方式对信号金子那个选择。 其前面板设计图（图4.2.1）如下，它是由选择控件和4个波形图显示框构成。 图4.2.1 通道选择模块前面板在程序框图中，我们通过选择结构，通过3中方式对信号进行选取。 方式一：在此方式中，我们只对输入通道1来的信号进行显示。如图（图4.2.2） 图4.2.2 通道选择模块程序框图方式一方式二：在此

21、方式中，我们只对输入通道2来的信号进行显示。如图（图4.2.3）： 图4.2.3 通道选择模块程序框图方式二方式三：在此方式中，对输入通道1和输入通道2来的信号分别进行显示。如图（图4.2.4）： 图4.2.4 通道选择模块程序框图方式三4.3数字滤波数字滤波器具有比模拟滤波器更高的精度，甚至能够实现后者在理论上也无法达到的性能。例如，对于数字滤波器来说很容易就能够做到一个 1000Hz 的低通滤波器允许 999Hz 信号通过并且完全阻止 1001Hz 的信号，模拟滤波器无法区分如此接近的信号。数字滤波器相比模拟滤波器有更高的信噪比。这主要是因为数字滤波器是以数字器件执行运算，从而避免了模拟电

22、路中噪声（如电阻热噪声）的影响。数字滤波器中主要的噪声源是在数字系统之前的模拟电路引入的电路噪声以及在数字系统输入端的模数转换过程中产生的量化噪声。这些噪声在数字系统的运算中可能会被放大，因此在设计数字滤波器时需要采用合适的结构，以降低输入噪声对系统性能的影响。数字滤波器还具有模拟滤波器不能比拟的可靠性。组成模拟滤波器的电子元件的电路特性会随着时间、温度、电压的变化而漂移，而数字电路就没有这种问题。只要在数字电路的工作环境下，数字滤波器就能够稳定可靠的工作。由于奈奎斯特采样定理（Nyquist sampling theorem），数字滤波器的处理能力受到系统采样频率的限制。如果输入信号的频率分

23、量包含超过滤波器1/2采样频率的分量时，数字滤波器因为数字系统的“混叠”而不能正常工作。如果超出1/2采样频率的频率分量不占主要地位，通常的解决办法是在模数转换电路之前放置一个低通滤波器（即抗混叠滤波器）将超过的高频成分滤除。否则就必须用模拟滤波器实现要求的功能。在本次设计中，基于LabVIEW平台，我们选择其中自带的滤波工具，可以很轻松的完成对之前通过选择后的信号进行滤波等处理，这也是我们为什么选择方案二的原因，它节省了复杂的硬件电路设计，和避免了硬件电路中可能出现的噪声等干扰。下面介绍滤波电路在LabVIEW平台中的设计。滤波前面板的设计，是通过一个低通截止频率输入端来控制的，用4个波形图

24、显示框分别对处理后的信号进行显示。如图（图4.3.1）： 图4.3.1 数字滤波模块前面板在程序面板中我们可以利用LabVIEW平台中的滤波工具进行处理，滤波器工具位于Express下的信号分析模块中，其参数设计为1. 低通滤波器2. 截止频率为100Hz3. 有限长冲激响应（FIR）滤波器4. 抽头数为51 其具体的程序图为如下（图4.3.2）： 图4.3.2数字滤波模块程序框图4.4 FFT运算 FFT即为快速傅氏变换，是离散傅氏变换的快速算法，它是根据离散傅氏变换的奇、偶、虚、实等特性，对离散傅立叶变换的算法进行改进获得的。它对傅氏变换的理论并没有新的发现，但是对于在计算机系统或者说数字

25、系统中应用离散傅立叶变换，可以说是进了一大步。 设x(n)为N项的复数序列，由DFT变换，任一X（m）的计算都需要N次复数乘法和N-1次复数加法，而一，次复数乘法等于四次实数乘法和两次实数加法，一次复数加法等于两次实数加法，即使把一次复数乘法和一次复数加法定义成一次“运算”（四次实数乘法和四次实数加法），那么求出N项复数序列的X（m）,即N点DFT变换大约就需要N2次运算。当N=1024点甚至更多的时候，需要N2=1048576次运算，在FFT中，利用WN的周期性和对称性，把一个N项序列（设N=2k,k为正整数），分为两个N/2项的子序列，每个N/2点DFT变换需要（N/2）2次运算，再用N次

26、运算把两个N/2点的DFT变换组合成一个N点的DFT变换。这样变换以后，总的运算次数就变成N+2（N/2）2=N+N2/2。继续上面的例子，N=1024时，总的运算次数就变成了525312次，节省了大约50%的运算量。而如果我们将这种“一分为二”的思想不断进行下去，直到分成两两一组的DFT运算单元，那么N点的DFT变换就只需要Nlog(2)(N)次的运算，N在1024点时，运算量仅有10240次，是先前的直接算法的1%，点数越多，运算量的节约就越大，这就是FFT的优越性。基于上述理论支持，我们选择FFT算法对信号进行处理，在前面板设置了对信号采样频率和噪声模拟的选项栏，同时也设置了仿真信号的的

27、参数选择栏，包括信号的频率、幅度以及相位等，具体设计情况见下图（图4.4.1）： 图4.4.1 FFT运算模块前面板在程序框图中，我们运用LabVIEW中的工具完成了对FFT算法的设计，具体见下图（图4.4.2）： 图4.4.2 FFT运算模块程序框图4.5自功率谱和互功率谱自功率谱密度函数Sxx（f）：反映相关函数在时域内表达随机信号自身与其他信号在不同时刻的内在联系。当随机信号均值为零时，自相关函数和自功率谱密度函数互为傅立叶变换对。自功率谱密度有明确的物理含义：当tao0时，Sxx（f）曲线与频率轴f所包围的面积就是信号的平均功率。另外，Sxx（f）还表明了信号的功率密度沿频率轴的分布状

28、况，因此称Sxx（f）为自功率谱密度函数。随机信号的自功率谱密度函数（自谱）是该随机信号自相关函数的傅立叶变换，记为Sx(f): ，其逆变换为： ，两随机信号的互功率谱密度函数（互谱）为: 其逆变换为： 由于S(f)和R（t）之间是傅里叶变换对的关系，两者是唯一对应的。S(f)中包含着R(t)的全部信息。因为Rx(t)为实偶函数，Sx(f)亦为实偶函数。互相关函数 Rxy(t)并非偶函数，因此Sxy(f)具有虚、实两部分，同样，Sxy(f)保留了Rxy(t)的全部信息。基于上述理论支持，我们利用LabVIEW中自带的自功率谱和互功率谱函数完成这一环节的设计，自功率谱函数和互功率谱函数均位于信号

29、处理模块下的谱分析中，其具体的形式如下： 图4.5.1 自功率谱函数 图4.5.2 互功率谱函数以上两种函数分别完成对之前的信号的自功率谱与互功率谱的求解，得到最后对频率的测量。4.6数据存储 在完成了对频率的测量之后，我们需要对所测得的数据进行保存，以便用于以后的分析以及验证使用，所以我们做了以下的数据保存模块，将以前的数据存入计算机中。在前面板中通过写盘按钮将数据存入我们指定的路径中，其前面板如下图（图4.6.1）： 图4.6.1 数据存储模块前面板在程序面板中，我们将波形信号分别引入两个选择结构中，再分别设定保存参数将其保存入指定的路径中，具体见下图（图4.6.2）： 图4.6.2数据存

30、储模块程序框图4.7读取数据 完成上面的设计之后。当然也得完成与其相辅相成的的模块设计，那就是对数据的读取，我们采用读盘按钮将所保存数据的文件的路径打开文件，以便我们分析与验证，具体见下图（图4.7.1）： 图4.7.1数据读取模块前面板 在程序面板中，我们依然采用选择结构来读取数据文件，在选择结构中设定所读取数据的格式和路径，具体见下图（图4.7.2）： 图4.7.2数据读取模块程序框图5.系统调试5.1硬件调试：在硬件调试中，我们着重关注压电式加速度传感器和电荷放大器的调节。压电式加速度传感器的灵敏度（电压灵敏度、电荷灵敏度），加速度传感器的频率特性（固有频率F），几何尺寸和质量，传感器的

31、横向灵敏度，环境影响，加速度传感器的安装方法都是我们需要认真关注的。而在对电荷放大器的调节中，电路的输入极上设置一组负反馈电容C，改变C的值，可以获得不同的增益，即可得到对应于单位加速度不同的输出电压。电路设置有低通及高通滤波环节，这些环节在测量时可以抑制所需频带以外的高通噪声及低频晃动信号。高通是由并联反馈电阻R来实现；低通则是由另外一个低通电路（RC低通滤波电路）来实现。电路上最有特点的是适调放大环节，它的作用是实现归一化功能。适调放大环节就是一个能按传感器的电荷灵敏度调节其放大倍数环节。只有做好这一环节的调试，才能对后续电路给定准确的输入信号，完成对频率的测量。5.2软件调试：软件调试中

32、，我们特别关注的是FFT算法的实现，在此采用LabVIEW与Matlab的混合编程，可通过调用LabVIEW中的Matlab Script节点实现。其中，MatlabScript节点本身具有多输入、多输出的特点，一次处理的信息量可以很大。在Matlab中，根据数字变频FFT的数学原理，编程实现复调制移频、低通滤波、重采样、反移频和FFT操作处理，经调试无误后，导入到Mat-lab Script节点中；然后在LabVIEW中，通过调用SineWave.vi产生仿真信号，或从文件中读取信号数据，同时添加采样频率，细化倍数等控制节点；最后连接各图标，实现数字变频FFT，其程序框图如图5.1所示。图5

33、.1 数字变频FFT实现程序框图 利用LabVIEW编程实现数字变频FFT软件处理平台，调用FunctionsAnalyzeSignal ProcessingSig-nal Generation子模板中的Sine Wave.vi创建正弦信号发生器，构造仿真信号。为了使细化后的频率与细化前的一致，在作FFT前应该实行反移频，这样就可以得到分析频带上的细化频谱。如果采用LabVIEW直接编程处理，其细化频谱如图5.2所示；如果采用LabVIEW和Matlab混合编程处理，其细化频谱如图5.3所示。图5.2 LabVIEW直接编程细化频谱图5.3 LabVIEW和Matlab混合编程频谱从图5.2和

34、图5.3中可以看出，基于LabVIEW的两种编程方法都实现了频谱细化的功能，频率点对应的幅值谱清晰可见，分辨率为提高。数字变频FFT是频谱分析中一种约束条件少，可操作性强的方法。在此借助功能强大的LabVIEW软件编程处理方法，使得数字变频实现简便，能够满足提高频率分辨率的要求，并具有很高的实时性。显然，在动目标速度测量中，利用数字变频FFT进行频谱细化处理，可获得更高的频率测量精度。根据多普勒原理，也可获得更高的测速精度。6.设计总结在本次设计中，首先我们了解到了冷凝器的工作原理，也明确了冷凝器在各种工业控制中的重要作用。设计中针对冷凝器的频率进行测试，运用到了LabVIEW以及压电式加速度

35、传感器等，也比较深刻的知晓了它们的的作用和工作原理，为以后在不同场合使用奠定了基础。在对冷凝器的频率进行具体测试方式设计中，还对LabVIEW软件有了深刻的理解，它是一个强大的，包含丰富函数的一个软件，在以后的工业发展中势必成为主角，对于减少硬件设施，起到了不可磨灭的作用，这也是今后的一个发展方向。在本次设计中，基于此软件的使用，也会增加以后对事物方向发展的一个很好的把握。在具体运用中，还用到了FFT算法、数字滤波等之类的函数，对回顾以前的数字信号处理方式也有了更进一步的理解。最终我们成功的完成了此次设计。本次课程设计使我受益匪浅。这次课程设计给我们提供了一个应用自己所学知识去勇于创新和实践的

36、平台。从通过理论设计，到仿真软件仿真，再到确定具体方案，最后到调试电路，整个过程都需要我充分利用所学的知识进行思考，借鉴。可以说，本次课程设计是针对前面所学的知识进行的一次比较综合的检验。总的来说，这次课程设计虽然很累，但却是苦中有乐，非常充实。在这次实习中，正确的思路是很重要的，只有你的设计思路是正确的，那你的设计才有可能成功。当然，本次设计是本组成员共同努力的结果，在定方案和具体设计各个子模块是都体现到了合作精神。所以，只有一个团队才能很好以及更高效率的完成一次任务，在此感谢团队其他成员。7.参考文献1.空调器性能测试技术 王志远徐志亮科学出版社2009年06月2.制冷原理与设备:机械类

37、李晓东 机械工业出版社2006年07月3.换热器原理与设计 余建祖北京航空航天大学出版社2006年01月4.基于LabVIEW的数据采集与处理技术 白云高育鹏胡小江西安电子科技大学出版社2009年03月5.LabVIEW8.2.1与DAQ数据采集 龙华伟 顾永刚清华大学出版社2008年08月6.LabVIEW 8.2基础教程 雷振山等中国铁道出版社2008年02月8.附录氢冷凝器频率测试总程序框图：目 录1.前言12.方案选择22.1方案一：22.2方案二：22.3方案比较33.硬件电路设计43.1冷凝器介绍43.2压电传感器选择63.3电荷放大器选择73.4数据采集卡的选择84.软件设计部分94.1采样方式94.2通道选择114.3数字滤波134.4 FFT运算144.5自功率谱和互功率谱164.6数据存储184.7读取数据185.系统调试205.1硬件调试：205.2软件调试：206.设计总结227.参考文献238.附录2425