LabVIEW中的信号处理从时域、频域到空域
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利用labview进行信号的时域分析信号的时域分析主要是测量测试信号经滤波处理后的特征值,这些特征值以一个数值表示信号的某些时域特征,是对测试信号最简单直观的时域描述。
将测试信号采集到计算机后,在测试VI 中进行信号特征值处理,并在测试VI 前面板上直观地表示出信号的特征值,可以给测试VI 的使用者提供一个了解测试信号变化的快速途径。
信号的特征值分为幅值特征值、时间特征值和相位特征值。
用于信号时域分析的函数,VIs,Express VIs主要位于函数模板中的Signal Processing子模板中,其中多数对象位于Waveform Measurements子模板,如图所示LabVIEW8.0中用于信号分析的Waveform Measurements子模板基本平均值与均方差VI基本平均值与均方差VI-------Basic Averaged DC—RMS.vi用于测量信号的平均以及均方差。
计算方法是在信号上加窗,即将原有信号乘以一个窗函数,窗函数的类型可以选择矩形窗、Haning窗、以及Low side lob窗,然后计算加窗后信号的均值以及均方差值。
演示程序的前面板和后面板如下图所示Basic Averaged DC—RMS演示程序的前面板Basic Averaged DC—RMS演示程序的后面板平均值与均方差值平均值与均方差值VI------Averaged DC—RMS.vi同样也是用于计算信号的平均值与均方差值,只是Averaged DC—RMS.vi的输出是一个波形函数,这里我们可以看到加窗截断后,正弦信号的平均值和均方差随时间变化的波形。
编写程序演示Average DC----Averaged—RMS.vi的使用方法,程序的后面板和前面板如下图所示Averaged DC—RMS演示程序的后面板Averaged DC—RMS演示程序的前面板周期平均值与均方差值VI周期平均值与均方差VI------Cycle Average and RMS.vi可以测量信号在一个周期中的均值以及均方差值。
第七章labview信号分析与处理第七章信号分析与处理7.1概述LabVIEW 6i版本中,有两个子模板涉及信号处理和数学,分别是Analyze子模板和Methematics子模板。
这里主要涉及前者。
进入Functions模板Analyze》Signal Processing子模板。
其中共有6个分析VI库。
其中包括:①.Signal Generation(信号发生):用于产生数字特性曲线和波形。
②.Time Domain(时域分析):用于进行频域转换、频域分析等。
③.Frequency Domain(频域分析):④.Measurement(测量函数):用于执行各种测量功能,例如单边FFT、频谱、比例加窗以及泄漏频谱、能量的估算。
⑤.Digital Filters(数字滤波器):用于执行IIR、FIR 和非线性滤波功能。
⑥.Windowing(窗函数):用于对数据加窗。
在labview\examples\analysis目录中可找到一些演示程序。
7.2信号的产生本节将介绍怎样产生标准频率的信号,以及怎样创建模拟函数发生器。
参考例子见examples\analysis\sigxmpl.llb。
信号产生的应用主要有:●当无法获得实际信号时,(例如没有DAQ板卡来获得实际信号或者受限制无法访问实际信号),信号发生功能可以产生模拟信号测试程序。
●产生用于D/A转换的信号在LabVIEW 6i中提供了波形函数,为制作函数发生器提供了方便。
以Waveform>>Waveform Generation中的基本函数发生器(Basic Function Generator.vi)为例,其图标如下:其功能是建立一个输出波形,该波形类型有:正弦波、三角波、锯齿波和方波。
这个VI会记住产生的前一波形的时间标志并且由此点开始使时间标志连续增长。
它的输入参数有波形类型、样本数、起始相位、波形频率(单位:Hz)参数说明:offset:波形的直流偏移量,缺省值为0.0。
LabVIEW与信号处理实现信号滤波与频谱分析信号处理是一门应用广泛的学科,它在各个领域都有着重要的应用。
其中,信号滤波与频谱分析是信号处理领域中的两个重要方面。
而作为一种强大的工程化软件平台,LabVIEW能够很好地支持信号滤波与频谱分析的实现。
本文将介绍LabVIEW在信号滤波与频谱分析方面的应用及实现方法。
一、信号滤波在LabVIEW中的实现信号滤波是一种通过改变信号的频谱特性,以实现信号去噪或调整信号频谱分布的方法。
在LabVIEW中,可以使用数字滤波器实现信号滤波。
以下是一种常见的信号滤波实现方法:1. 选择合适的滤波器类型:根据信号的特点和需求,选择适合的滤波器类型,例如低通滤波器、高通滤波器或带通滤波器等。
2. 参数设置:对所选定的滤波器进行参数设置,包括滤波器的截止频率、通带波动等。
3. 数据输入:通过LabVIEW提供的数据采集模块,将待滤波的信号输入到LabVIEW平台中。
4. 滤波器设计与实现:在LabVIEW中,可以使用FIR滤波器积分模块或IIR滤波器等工具来设计和实现滤波器。
5. 信号滤波结果显示:通过LabVIEW的绘图工具,将滤波后的信号进行可视化展示,以便进行后续的分析和处理。
二、频谱分析在LabVIEW中的实现频谱分析是一种对信号频谱进行分析和研究的方法,它可以帮助我们了解信号的频率分布情况和频域特性。
在LabVIEW中,可以使用快速傅里叶变换(FFT)来实现频谱分析。
以下是一种常见的频谱分析实现方法:1. 数据采集:通过LabVIEW提供的数据采集模块,将待分析的信号输入到LabVIEW平台中。
2. 频谱分析参数设置:设置频谱分析的参数,包括采样频率、窗函数类型、频谱分辨率等。
3. 快速傅里叶变换:利用LabVIEW中的FFT模块,对输入信号进行频谱变换,得到信号的频域信息。
4. 频谱结果显示:使用LabVIEW的绘图工具,将频谱结果进行可视化展示,以便直观地观察信号的频谱分布情况。
基于LabVIEW的数字信号处理技术的应用摘要本文介绍了数字信号处理的一种方便易用的实现方法——利用LabVIEW这种虚拟仪器软件。
在文章中描述了LabVIEW这种语言的基本情况和主要特点,并且还简单地介绍了数字信号处理基础的基本容。
本次设计是把数字信号处理通常用的复杂的算法转化为简单易懂的图形化编程语言——LabVIEW,利用它可以将计算量大、复杂难懂的波形和数学公式的计算过程变为可视的、直观的信号及信号的参数。
在本文的信号处理过程中,充分利用了LabVIEW中的Sine Wave.vi、Sine Pattern等信号生成VI,代替了实际中采集的信号;并且利用了Real FFT.vi实现了傅立叶变换(DFT)的快速算法FFT;同时还利用了LabVIEW中FIR滤波器的VI,快速实现了滤波。
本次设计的整个过程简单易懂,即使是不会使用编程语言的人也会很容易的学会并利用。
它可以让学生自己动手做相关的实验,全面理解数字信号处理的设计、计算、信号波形及实验结果等容。
关键词:数字信号处理,LabVIEW,傅立叶变换;窗函数;滤波The application of DSP Technology by labVIEW LanguageAbstractWang RuihuaDAOSHIThis article introduces a kind of convenient method for DSP——using Labview which is a kind of virtual instrument software.This article depicts basic instance and chief characteristic of Labview language , and introduce basic content based on DSP.This design turns commonly used complex arithmetic into graphics interchange format program language —Labview which is simply understood. This design turns undee and math formula which have abundant account capacity and complex into videwable and intuitionistic signal and signal parameter.This can help signal prossesing save a lot of time. Signal prossesing in this article fully used signal in LABVIEW such as sine Wave.vi、Sine Pattern to produce VI,take the place of collected signal in true; and use Real FFT.vi to carry out FFT which is fast arithmetic of DFT.It can be easily implemented;at the same time this design use VI in FIR filter rejector of Labview and. implement filter wave fleetly.The full process of this design is easy understood ,even if a person who can not use programme language can study and utilize it easily. It can help student to do relevant experiment, fully understand design,calculation,signal wave and the result of experiment and so on .Keywords:DSP,LabVIEW,DFT目录第一章绪论 (4)1.1 课题背景 (4)1.2 LabVIEW的出现 (4)1.3 国外研究状况及发展前景 (4)1.4 课题容的实现 (5)第二章 LabVIEW简介 (6)2.1 LabVIEW可视化编程的出现 (6)2.2 LabVIEW 虚拟仪器集成环境 (6)2.3 LabVIEW的主要特点 (7)2.3.1虚拟仪器优势所在 (7)2.3.2 LabVIEW语言的优势 (7)第三章数字信号处理基础 (8)3.1数字信号处理系统 (8)3.1.1数字信号处理的特点 (8)3.1.2数字信号处理的应用 (9)3.1.3数字信号处理的发展方向 (9)3.2 傅立叶变换 (10)3.2.1离散傅立叶变换 (10)3.2.2快速傅立叶变换 (13)第四章利用LabVIEW实现信号处理 (14)4.1 信号的产生 (14)4.2波形VI和模板VI (17)4.3练习快速傅立叶变换(FFT) (18)4.3.1双边FFT (22)4.3.2单边FFT (24)4.3.3功率谱 (24)4.4平滑窗简介 (24)4.4.1平滑窗及谱泄露 (25)4.4.2窗函数的应用 (26)4.4.3窗函数的特征 (26)4.4.4滤波 (26)结论 (33)致34参考文献35第一章绪论1.1课题背景数字信号处理是(DSP)从20世纪60年代以来,随着信息学科和计算机学科的高速发展起来的一门新兴学科,是电子信息工程、通讯等专业的一门重要的专业课,特别是现代信息技术、通讯技术、计算机技术迅速发展的今天,这一学科愈来愈显示出它的重要地位,它在各个领域都有着重要的应用。
1、系统的时域和频域分析建立典型环节数学模型后,可进行时域和频域的相关分析。
时域分析主要获得典型环节的单位阶跃响应、单位脉冲响应、零输入响应以及相应的动态性能指标。
频域分析可获得典型环节的频率特性,反映了正弦信号作用下典型环节系统响应的性能。
在控制工程中,频率分析法常常是用图解法进行分析和设计的,常用的频率特性有三种图解表示:Bode图、Nyquist图和Nichols图。
时域分析:时域分析由于涉及阶跃响应、脉冲响应和零输入响应。
对应的VI分别为:“CD Step Response.vi”、“CD Impulse Response.vi”和“CD Initial Response.vi”。
可以将三个子VI的输出端“Step Response Graph”、“Impulse Response Graph”和“Initial Response Graph”均连接到“XY图”控件,用于显示系统的时域响应曲线。
Vi程序:前面板:此外,利用“CD Parametric Time Response.vi”可以获得系统相应的响应指标。
频域分析:对典型环节的频域分析只需将典型环节的模型连接到“CD Bode.vi”、“CD Nyquist.vi”和“CD Nichols.vi”,它们的输出端连接到“XY 图”控件,便可获得典型环节的Bode 图、Nyquist 图和Nichols 图。
VI 程序:其中,传递函数为11)(+=S s G ; 前面板:2、数据采集和数据输出通道的建立这部分目前只研究了现有的一个模型,对应自己实验的部门还未完成。
其中,左上部分是针对一个系统的数据采集建立的通道;左下部分是经过控制之后的数据输出的通道的建立。
针对自己的实验系统的要求是:采集压电块的输出,经过PID控制,再输出一个控制电压。
1 引言傅立叶变换是数字信号处理领域一种很重要的算法。
要知道傅立叶变换算法的意义,首先要了解傅立叶原理的意义。
傅立叶原理表明:任何连续测量的时序或信号,都可以表示为不同频率的正弦波信号的无限叠加。
而根据该原理创立的傅立叶变换算法利用直接测量到的原始信号,以累加方式来计算该信号中不同正弦波信号的频率、振幅和相位。
和傅立叶变换算法对应的是反傅立叶变换算法。
该反变换从本质上说也是一种累加处理,这样就可以将单独改变的正弦波信号转换成一个信号。
因此,可以说,傅立叶变换将原来难以处理的时域信号转换成了易于分析的频域信号(信号的频谱),可以利用一些工具对这些频域信号进行处理、加工。
最后还可以利用傅立叶反变换将这些频域信号转换成时域信号。
本课程设计利用Labview软件对信号进行频谱分析。
本课程设计主要是通过对周期信号的研究和分析,掌握信号的频谱分析方法,理解信号有时域转换到频域的原理及方法,尤其对于周期信号可进行傅里叶变换,理解傅里叶变换的求解方法。
本课程设计通过对周期性信号及任意信号的频谱分析,加深对快速傅里叶变换(FFT)的理解。
2 虚拟仪器开发软件LabVIEW8.2入门2.1 LabVIEW简介2.1.1 LabVIEW概念LabVIEW是一种程序开发环境,由美国国家仪器(NI)公司研制开发的,类似于C和BASIC开发环境,但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是:其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码,而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序,产生的程序是框图的形式。
与C和BASIC一样,LabVIEW也是通用的编程系统,有一个完成任何编程任务的庞大函数库。
LabVIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储,等等。
LabVIEW也有传统的程序调试工具,如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序(子VI)的结果、单步执行等等,便于程序的调试。
虚拟仪器(virtual instrumention)是基于计算机的仪器。
labVIEW 时域—频域分析
频域(频率域)自变量是频率,即横轴是频率,纵轴是该频率信号的幅度,也就是通常说的频谱图。
频谱图描述了信号的频率结构及频率与该频率信号幅度的关系。
对信号进行时域分析时,有时一些信号的时域参数相同,但并不能说明信号就完全相同。
因为信号不仅随时间变化,还与频率、相位等信息有关,这就需要进一步分析信号的频率结构,并在频率域中对信号进行描述。
接下来在labVIEW 中举个简单的例子来讲解:
其前面板如图所示:
后面板:
本例采用一个正弦信号发生器,生成一个正弦信号,波形图实时显示其时
域信号,经过傅里叶变换以后,在频域内显示信号的频率结构。
正弦信号发生器VI 为:
其意义如下:
由前面可知,程序中经过FFT 转换的时域信号,输出的值为信号幅值的和,因此需要求的均值,再将复数分离出幅值,采用的是复数至极坐标转换VI,其具体功能如下:
信号分析:
1、傅里叶变换后的幅值减半;
2、频率为0 点对应的幅值是信号中直流分量的幅值;
3、低频含有波形频率,高频为采样频率与波形频率只差。
(有待研究)
tips:感谢大家的阅读,本文由我司收集整编。
仅供参阅!。
基于 LabVIEW 的信号分析院系班级姓名学号时间目录1 虚拟仪器的概述 ........................................................... 错误!未定义书签。
1.1 虚拟仪器的产生 ..................................................... 错误!未定义书签。
1.2 虚拟仪器的构成 ..................................................... 错误!未定义书签。
1.3 虚拟仪器的发展趋势 ............................................. 错误!未定义书签。
2 设计方案 ....................................................................... 错误!未定义书签。
2.1 总体设计方案 ......................................................... 错误!未定义书签。
2.2 具体设计方案 ......................................................... 错误!未定义书签。
2.2 1.频域分析的实现............................................. 错误!未定义书签。
2.2 2 .FFT转换.......................................................... 错误!未定义书签。
2.2 3时域分析的方法 ............................................ 错误!未定义书签。
2.2 4电压、电流的检测......................................... 错误!未定义书签。
利用LabVIEW实现信号处理摘要信号处理几乎涉及到所有的工程技术领域,而频谱分析正是信号处理中的一个非常重要的分析手段。
一般的频谱分析都依靠传统频谱分析仪来完成,价格昂贵,体积庞大,不便于工程技术人员携带。
而基于LabVIEW设计的虚拟频谱分析仪,用软件代替硬件,价格低,便于工程技术人员完成现场信号的采集、处理及频谱分析。
现今最有代表性的图形化编辑软件——LabVIEW,用之模拟从DAQ板卡中采集到一路带有均匀白噪声的正弦信号,显示其波形,并分析、显示其幅频特性曲线以及相频特性曲线。
另外本文还根据LabVIEW中的子程序,实现了语音信号的录音与播放。
关键词虚拟仪器数据采集总线LabVIEW1.1 LabVIEW简介LabVIEW (laboratory virtual instrument engineering wokbench——实验室虚拟仪器工程平台)的概念,是直观的前面板与流程图式的编程方法的结合,是构建虚拟仪器的理想工具。
LabVIEW和仪器系统的数据采集、分析、显示部分一起协调工作, 是简化了而又更易于使用的基于图形化编程语言G的开发环境。
LabVIEW集成了很多仪器硬件库,如GPIB/VXI/PXI/基于计算机的仪器、RS232/485协议、插入式数据采集、模拟/数字/计数器I/O、信号调理、分布式数据采集、图像获取和机器视觉、运动控制、PLC/数据日志等。
与传统的编程方式相比,使用LabVIEW设计虚拟仪器,可以提高效率4~10倍。
同时,利用其模块化和递归方式,用户可以在很短的时间内构建、设计和更改自己的虚拟仪器系统。
1.2用LabVIEW设计虚拟仪器的步骤LabVIEW编程一般要经过以下几个步骤。
1、总体设计:根据用户需求,进行VI总体结构设计,确定面板布局与程序流程,并保证所使用的虚拟仪器硬件在LabVIEW函数库中有相应的驱动程序。
2、前面板设计:在LabVIEW的前面板编辑窗口内,利用工具模板和控件模板进行VI 前面板的设计。