摘 要

随着科学技术的进步，更多会产生电磁干扰的家用电器进入到普通老板姓的家中，于是，电磁干扰问题也逐步进入人们的视野，成为了人们茶余饭后炙手可热的话题。

要对家用电器的电磁辐射进行研究，首要问题就是对家用电器所产生的电磁场进行测量。本文采用的是脉冲点火枪，其中的压电陶瓷在打火的时候，通过升压原理把电压升高直至能将空气电离，产生电火花。在这个过程中，会产生高频的电磁波，向周围传播。以此作为本次实验所要测量的暂态电磁场的信号源。

对于所采集到的暂态电磁场信号，通过虚拟示波器处理之后，传给上位机进行分析显示。其中，虚拟示波器相当于起到数据采集卡和数据预处理的作用。本文所采用的对数据进行显示分析的软件是LabVIEW。

在本次毕业设计的开始阶段，根据本文的设计内容，我首先画出整体的硬件框图，从而对本文所要进行的工作有了一个整体的把握。本文的主要工作由以下三部分组成：

1. 数据采集系统的设计。第二章对暂态电磁场测量系统的组成进行了详细地叙述，其中首先就是数据采集模块。对于远场，电场强度和磁场强度之间存在倍数关系，故只需测其中一种即可。经过对比研究以及对市场的考察，最终确定使用双锥天线作为测量传感器。体积小，易携带进行测量，同时数据较为准确。
2. 数据转换功能的实现。第二章的后半部分分析了模数转换的原理。天线测得的数据为不标准的模拟信号。因此需要信号调理电路进行一定的预处理，如电压放大、电流-电压转换、整形等，将模拟信号变换为ADC可处理的标准电平。至于将模拟信号进行转换，得到上位PC机能处理的数字信号的功能主要由模数转换器来实现。信号调理模块和ADC，以及对ADC进行触发控制、时基控制、通道控制的逻辑控制模块都包含在虚拟示波器PicoScope内部。
3. 基于LabVIEW的实验平台的搭建。PC机所要实现得功能包括：波形显示和分析。主要是傅立叶分析和小波分析。傅立叶变换对于表现在频域的特征游刃有余，但却对时域中无能为力。而对时域中表现时间与频率的对应关系无能为力。这个时候就得使用到小波分析。第三章分析了虚拟示波器的工作原理，以及本文对虚拟示波器的应用；第四章将前文所述的的数据采集系统、模数转换模块与PC机部分全部结合起来，通过LabVIEW对所测数据进行波形显示和分析，最终得出结论。

本次毕业设计中的硬件部分拟采用信号发生器作为信号源对试验进行了简化，以此测试LabVIEW程序的正确性，但上述方案最终因信号源的问题未能实行，只进行了波形分析部分的程序测试。

通过本文的实验与分析，我们可以知道，当信号发生器产生正弦波传给上位机时，通过对波形进行傅立叶分析，我们知道通过傅立叶分析，可以清楚地看到混合波形中的频段组成，可以分辨出主频；通过小波分析，得到时频图。因此，可以验证所设计开发的暂态电磁场测量实验平台是具有可行性的。

关键词：暂态电磁场；虚拟示波器；LabVIEW

Abstract

Time has seen the great blossom of technology, an increasing number of appliances that can produce electromagnetic interference have entered citizens’ home.Therefore, electromagnetic interference has gradually entered people's vision, which come to be a hot topic after dinner.

To study the electromagnetic radiation of household appliances, the first problem is to measure the electromagnetic field produced by household appliances. In this paper, the pulse ignition gun is used, in which the piezoelectric ceramics in the ignition, through the principle of boosting up the voltage until the air ionization, electric spark. In this process, will produce high-frequency electromagnetic waves, spread around. This is used as the signal source of the transient electromagnetic field to be measured in this experiment.

The transient electromagnetic field signals are processed by the virtual oscilloscope and then transmitted to the upper computer for analysis and display. The virtual oscilloscope acts as a data acquisition card and a Data pre-processing. The software of data display and analysis in this paper is LabVIEW.

At the beginning of this graduation project, I gather lots of information, and then draw the overall hardware block diagram according to the content of this design, so as to have an overall grasp of the work to be carried out. The main work of this dissertation includes several parts: design of information acquisition system,the convertsion of data,and the construction of experimental platform which is based in LabVIEW.

To test the correctness of the LabVIEW program, the spare parts of the graduation design was simplified by using the signal generator, but the scheme was not implemented because of the problem of the signal source, only the waveform analysis part of the program testing.

Through the experiments and analysis in this paper, we can know that when the signal generator produces a sine wave to the upper computer, through the harmonic analysis of the waveform, we know that through the harmonic analysis, the composition of the frequency bands in the mixed waveform can be clearly seen, and the dominant frequency can be distinguished. Therefore, the feasibility of the developed transient EMF measurement platform can be verified.

Key Words：Transient electromagnetic field; Virtual oscilloscope；LabVIEW

目录

摘要 I

Abstract III

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状和发展趋势 2

1.3 本文的主要设计内容 4

第2章 暂态电磁场测量系统的组成 6

2.1 系统硬件设计 6

2.1.1 信号采集模块 6

2.1.2 信号调理模块 8

2.1.3 A/D转换模块 9

2.1.4 逻辑控制模块 10

2.1.5 数据通信模块 11

2.2 系统软件设计 12

2.2.1 测量系统流程 12

2.2.2 系统主界面设计 12

2.2.3 参数设置界面实现 14

3.1 示波器基本原理 16

3.2 数字示波器的基本原理 17

3.3 虚拟示波器的基本原理 17

第4章 LabVIEW的应用 19

4.1 LabVIEW简介 19

4.2 LabVIEW程序组成 19

4.2.1 LabVIEW程序基本组成 19

4.2.2 LabVIEW软件中的模板 20

4.3 本实验中的LabVIEW程序 22

4.3.1 在LabVIEW中调用MATLAB程序 22

4.4 实测数据分析 24

4.4.1 小波分析的基础 24

4.4.2 波形分析结果 26

第5章 总结与展望 29

5.1 本文内容总结 29

5.2 展望 29

参考文献 31

致谢 33

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

根据国际电工委员会对电磁兼容的定义，通俗来讲，就是使得设备在电磁环境中能保证自身正常工作的同时，不对其他设备产生干扰，以实现共同存在。即“兼容”状态^[1]。

电磁科学的不断进步也推动着电磁兼容的研究发展。关于电磁干扰的研究始于19世纪，一篇名为《论干扰》的文章横空出世，开启了电磁干扰研究的篇章。

在这之后的一个世纪里，电磁干扰方面的研究发展迅猛。首先是借助通信等其他技术的发展而得以实现第一次腾飞——国际上开始此问题的全球范围的组织研究；伴随着研究的发展，“电磁兼容”的概念被提出，同时也一标志性事件也推进了电磁干扰研究的进一步发展；到了上世纪中后期，随着电气化水平变高，电磁干扰现象进一步加重，使得该问题的研究更加迫在眉睫，主要包括三个方面的研究：干扰源、耦合途径和敏感对象。