(完整版)基于LABVIEW的虚拟频谱分析仪设计

基于LabVIEW 8.2的虚拟频谱分析仪的设计
包敬民;齐新社;马刚
【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2007(30)22
【摘要】虚拟仪器技术是仪器技术和计算机技术深层次结合的产物,是指以通用计算机作为系统控制器,用软件实现人机交互和大部分功能的一种计算机仪器系统.他已经成为21世纪测试技术和仪器技术发展的主要方向.介绍的是一种基于最新的虚拟仪器编程语言LabVIEW 8.2的基础上一款频谱分析仪,能实现5种频谱分析的功能.
【总页数】3页(P200-202)
【作者】包敬民;齐新社;马刚
【作者单位】西安通信学院,陕西,西安,710106;西安交通大学,机械学院,陕西,西安,710049;西安通信学院,陕西,西安,710106;西安通信学院,陕西,西安,710106【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.基于LabVIEW的虚拟频谱分析仪的设计与对比分析 [J], 许菁菁;何梦甜
2.基于LabVIEW和FPGA的多功能虚拟频谱分析仪设计 [J], 潘红;李冶;郭睿楠;王义涛;陆浩
3.基于LabVIEW的多功能虚拟频谱分析仪的设计 [J], 王亚凡;张秉仁;闫立东
4.基于Labview的虚拟频谱分析仪的设计 [J], 孟丹;颜于凤;周逸媚;何荣杰
5.基于LabVIEW 8.2的多用虚拟电压表设计 [J], 范强;付永丽
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于LabVIEW的虚拟仪器设计实验摘要：随着电子技术、计算机技术的高速发展及其在电子测量技术与仪器领域中的应用，新的测试理论、方法以及新的仪器结构不断出现，虚拟仪器也随之出现并得到了很大的发展。

目前在这一领域内，使用较为广泛的计算机语言是美国NI公司的LabVIEW。

LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench）是一种图形化的编程语言开发环境，LabVIEW也是一种通用编程系统，具有各种各样、功能强大的函数库，包括数据采集、GPIB、串行仪器控制、数据分析、数据显示及数据存储，甚至还有目前十分热门的网络功能，是一个功能强大且灵活的软件。

LabVIEW也有完善的仿真、调试工具，如设置断点、单步等，其动态连续跟踪方式，可以连续、动态地观察程序中的数据及其变化情况，并且LabVIEW与其它计算机语言相比，有一个特别重要的不同点：其它计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码行，而LabVIEW采用图形化编程语言--G语言。

关键词 LabVIEW软件虚拟仪器实验设计Abstract: With the electronic technology, computer technology's rapid development in electronic measurement and instrument field of application of testing new theories,Virtual instrument has emerged and obtained very big development.Now in this field，Using a wide range of computer language is the NI company bVIEW is a kind of graphical programming language,of the development bVIEWalso is a kind of common programming system,With various and powerful function,Including data acquisition, GPIB,Serial instrumen t control,Data analysis,Data display and data storage,Even now very popular network function,Is a powerful and flexible software.LabVIEW also have simulation and Debugging tools.If set breakpoint and Single-step etc.The dynamic continuosly,Can continuously and dynamic observations of the data and programs.And with other computer language LabVIEW have a particularly important difference: Other computer language is based on the text of the language code, but LabVIEW using graphical programming language - G language. Keywords: LabVIEW Software Virtual instrument Experiment目录引言 (4) (4)．虚拟仪器概念 (4)．虚拟仪器的特点 (4)．虚拟仪器的分类 (5)．虚拟仪器的软件开发环境 (5) (5)．LabVIEW概述 (5)．LabVIEW的使用 (6)3．LabVIEW虚拟仪器实验 (7)．一个虚拟温度报警器 (7)．此实验的前面板设置 (7)．此实验的程序框设置 (7)．结果演示 (13)．一个虚拟示波器 (14)．前面板设置 (14)．函数程序框图 (19)．演示结果 (21)．一个虚拟滤波器 (23)．前面板设置 (23) (23)．运行结果： (25)结束语 (26)参考文献 (27)引言虚拟仪器是基于计算机的软硬件测试平台，它可代替传统的测量仪器，如示波器，逻辑分析仪，信号发生器，频谱分析仪等；可集成于自动控制，工业控制系统；可自由构建成专有仪器系统。

基于LabVIEW的实时频谱分析仪的设计与实现的开题报告一、选题背景与意义在无线通信领域中，频谱分析仪是不可或缺的一种测试仪器。

它能够对无线信号进行频谱分析，确定信号的中心频率、带宽、占用度等参数，从而判断信号的质量，提高通信系统的稳定性和可靠性。

目前，市场上的频谱分析仪价格较高，且常常需要专业技术人员进行操作，对于小型企业和个人用户来说具有较高的门槛。

因此，开发一款性价比更高、易于使用的实时频谱分析仪具有重要的应用价值。

根据以上需求，本课题选用LabVIEW为开发平台，设计并实现一个基于LabVIEW的实时频谱分析仪。

LabVIEW作为一种面向图形编程的工具，具有良好的可视化性和易用性，能够很好地满足我们的需求。

二、研究内容和方案本课题的研究内容主要包括以下方面：1. 基于LabVIEW平台，设计实时频谱分析仪的整体框架和模块结构。

2. 借助LabVIEW中的信号处理工具箱，实现频谱分析算法，并将其集成到实时频谱分析仪的模块中。

3. 通过模拟信号源和实际信号源的对比实验，对实时频谱分析仪进行性能测试和优化。

4. 设计合适的用户交互界面，使得用户能够方便地操作实时频谱分析仪。

本课题的具体实现方案如下：1. 实时频谱分析仪的整体框架：本课题采用基于LabVIEW的开发平台，利用LabVIEW中的多线程编程方法，通过多个子VI实现实时信号采集、频谱分析及显示功能。

通过对采集信号的预处理与滤波，满足信号采集前的要求。

其中，实时信号采集模块采用NI DAQ 6009数据采集卡，实时将收集到的数据流传送到LabVIEW程序里。

2. 频谱分析算法：利用LabVIEW中的信号处理工具箱，插值和快速傅里叶变换（FFT）等技术对信号进行处理，得到其频率特性的信息，并实时绘制频谱图。

3. 性能测试与优化：本课题将通过模拟信号源和实际信号源的测试，对实时频谱分析仪进行性能测试和优化。

比较不同参数配置的结果，从而确定实时频谱分析仪的最优参数配置，提高其性能和准确度。

如何利用LabVIEW进行虚拟仪器设计和仿真利用LabVIEW进行虚拟仪器设计和仿真LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种集数据采集、信号处理、仪器控制和虚拟仪器设计于一身的集成开发环境，广泛应用于各个领域的工程实验和测试中。

本文将介绍如何利用LabVIEW进行虚拟仪器设计和仿真，并提供一些实际案例来说明其应用价值。

一、LabVIEW介绍LabVIEW是由美国国家仪器公司（National Instruments, NI）于1986年推出的一种图形化编程语言。

与传统的文本编程语言相比，LabVIEW通过将函数块拖拽到界面上并进行连接来组成程序，使得程序的开发更加直观、易于理解。

LabVIEW提供了丰富的工具箱和函数库，可用于数据采集、信号处理、仪器控制和用户界面设计等方面。

二、虚拟仪器设计虚拟仪器是指利用计算机软件和硬件模拟真实仪器的功能。

利用LabVIEW可以轻松地设计各种虚拟仪器，如示波器、信号发生器、频谱分析仪等，用于实现数据采集和信号处理等功能。

LabVIEW提供了众多的仪器模拟器和控件，用户只需简单地拖拽和配置这些组件，即可实现一个功能完备的虚拟仪器。

三、虚拟仪器仿真利用LabVIEW进行虚拟仪器仿真可以帮助用户在设计阶段快速验证算法和性能，并且可以方便地进行多种参数的调整和测试。

LabVIEW提供了灵活且强大的仿真工具，用户可以根据需要配置仿真场景、定义仿真信号和操作流程，并通过动态调整参数和监测仿真结果来完成虚拟仪器的性能评估。

四、LabVIEW在工程实践中的应用1. 数据采集和处理利用LabVIEW可以方便地搭建数据采集系统，并通过各种传感器和硬件设备获取实时数据。

同时，LabVIEW提供了丰富的信号处理函数和算法，可以对采集的数据进行滤波、降噪、频谱分析等处理，从而提取出有效信息。

2. 仪器控制和自动化LabVIEW支持与各类仪器设备的通讯和控制，可以通过GPIB、USB、Ethernet等接口与仪器进行连接，并通过LabVIEW编写程序来实现仪器的自动化控制。

虚拟信号频谱分析仪的设计随着计算机技术的迅速发展，利用软件进行信号处理技术的应用日益广泛，已开发的用于虚拟仪器的数字信号处理和图像处理软件的功能也日益强大。

数字信号处理是指采用数字系统方法对离散的数字序列描述信号进行处理的一种方法，与传统的模拟信号处理方法相比，它具有高度的稳定性、灵活性、精确性，能实现高精度和大动态范围的信号分析，因此具有显著的优越性。

而数字信号处理方法的运用又是虚拟仪器平台测控系统的重要组成部分。

由于NI 公司的LabVIEW 包含有信号分析和处理函数库部分。

因此，利用LabVIEW 提供的信号分析函数库，配合已开发的数字示波器即可实现虚拟信号频谱分析仪的信号处理功能，其信号的分析侧重于对信号频谱的分析以及滤波处理。

1 系统整体设计方案本设计的虚拟频谱分析仪即可以对虚拟信号发生器所产生的信号进行频谱分析。

也可以对通过信号调理器，基于PCI 总线的DAQ 卡组成的采集系统所采集到的外部信号进行频谱分析。

其中，在对外部信号进行频谱分析时，外界被测信号首先传送到信号调理电路，且由信号调理电路对它进行放大、滤波、隔离等处理后，再经数据采集卡进行A／D 转换，以将模拟信号转换为数字信号，然后由软件对被测试信号进行频谱分析和处理，最后得到测试结果，并按要求将它们显示或储存起来。

本文所设计的虚拟频谱分析仪的前面板图如图1 所示。

这一种虚拟频谱分析仪能够提供一个高精度的频谱分析功能，并且可以同时观察输入信号的频域显示。

但该虚拟频谱分析仪受数据采集卡采样速率的限制，其频率范围仅为0～50kHz，用户可以通过改变采样速率和数据长度来选择频率分辨率。

在虚拟频谱分析仪的设计中可以通过程序直接读出基波频率和峰值大小，并将它们显示在面板上，用户参考这个值可以手。

（IE工业工程）基于LabVIEW的虚拟频率计设计电子科技大学学士学位论文摘要虚拟仪器是在计算机基础上通过增加相关硬件和软件构建而成的、具有可视化界面的仪器，它融合了测试理论、仪器原理和技术、计算机接口技术、高速总线技术以及图形软件编程技术等于一体，利用计算机强大的数字的处理能力来实现仪器的诸多功能，打破了传统仪器的框架，形成了一种新的仪器模式。

文章分析了虚拟仪器技术的现状及今后的发展趋势，介绍了虚拟仪器、LabVIEW的相关知识。

叙述了虚拟频率计的理论基础，阐述了过零计数法测频原理和线性插值法原理。

设计了过零计数法测频的程序框图，介绍了DAQmx 驱动软件的编程方法，创建仿真设备，排除波形过零点附近的波动干扰。

用仿真设备产生模拟波形且验证过零计数法测频的程序框图的正确性。

介绍了数据采集理论，设计了USB2832数据采集卡驱动层程序，完成了频率测量和误差分析，验证了奈奎斯特定理。

关键词：虚拟仪器，LabVIEW，过零计数法，线性插值法，数据采集卡IIABSTRACTAbstractVirtual Instrument is based on computer related hardware and software by increasing the building made with a visual interface of the instrument, which combines the test theory, theory and technology equipment, computer interface technology, high-speed bus technology and graphics software programming technology. The use of powerful digital computer processing power to achieve the instrument's many features, the traditional instruments of the framework is broken, the formation of a new instrument model is established.The Virtual Instrument technology present conditionand and future development trend are firstly analyzed in this paper, the knowledge of related virtual instrument and LabVIEW are described. The theoretical basis of virtual frequency meter are elaborated,the working principles of zero-crossing counting method and linear interpolation method are elaborated. The flow diagram of virtual frequency meter is designed.The programming method of the driver software related DAQmx are described, the simulation equipment is established, the fluctuations of waveform areIVexcluded. analog waveform is generated by simulation equipment, The flow diagram of virtual frequency meter is verified. The theoretical data collection is described，the driver diagram of USB2832 data acquisition card is designed. Frequency measurement and error analysis are completed, Nyquist theorem is verified.Key Words:Virtual Instrument, LabVIEW ,zero-crossing counting method, linear interpolation, data acquisition card目录第1章引言 (1)1.1 测控技术的发展现状 (1)1.2 虚拟仪器的概述 (2)目录1.2.1 虚拟仪器的概念 (2)1.2.2 虚拟仪器的特点及优势 (3)1.2.3 虚拟仪器技术的发展趋势 (4)1.2.4 虚拟仪器技术在教学实验中的应用前景 (4)1.3 论文主要内容 (5)第2章过零计数法测频原理和系统设计 (6)2.1过零计数法测频原理 (6)2.2 线性插值法 (8)2.3 虚拟频率计系统设计 (10)2.4小结 (11)第3章应用层程序设计和仿真 (12)3.1 程序模块化设计概述 (12)3.1.1 程序设计的模块化原则 (12)3.1.2 软件系统的模块化设计原则 (13)3.2 虚拟频率计应用层程序设计 (14)3.2.1 LabVIEW编程语言的组成部分 (14)3.2.2 程序设计流程图 (15)3.2.3 应用层程序设计 (16)VI3.2.3.1 LabVIEW名词和函数 (16)3.2.3.1 应用层程序设计 (18)3.3 DAQmx仿真 (19)3.3.1 NI数据采集卡的驱动软件 (19)3.3.2 DAQmx驱动函数 (21)3.3.2.1 DAQmx驱动函数介绍 (21)3.2.3.2 DAQmx驱动函数设计 (24)3.3.2 过零点附近的波动处理 (26)3.4仿真结果 (28)3.5 本章小结 (29)第4章数据采集 (30)4.1 数据采集理论 (30)4.1.1 数据采集技术概论 (30)4.1.1.1 A/D转换 (30)4.1.1.2 采样定理 (31)4.1.2 采集系统的一般组成及各部分功能描述 (32)4.1.3 传感器 (34)4.1.4 输入信号的类型 (34)目录4.2 数据采集卡 (36)4.2.1 数据采集卡的性能指标 (36)4.2.2 数据采集卡的组成 (37)4.2.3 USB2832数据采集卡 (38)4.3 37芯D端子板 (39)4.4 AD模拟量输入的信号连接方法 (40)4.5 数据采集过程 (42)4.5.1 非空查询方式获取AD数据 (42)4.5.2 数据采集VI的层次结构 (47)4.5.3 数据采集卡的连接和检测 (48)4.6 频率测量 (49)4.7 误差分析 (51)4.8 本章小结 (52)第5章总结和展望 (53)5.1 全文总结 (53)5.2 展望 (53)参考文献 (55)致谢 (57)VIII外文资料原文 (58)外文资料译文 (65)第1章引言1.1 测控技术的发展现状测控技术在现代科学技术、工业生产和国防科技等诸多领域中应用十分广泛，它的现代化已被认为是科学技术、国防现代化的重要条件和明显标志。

固《计量与洲斌桂术）２００７牟第３４卷第９期基于ＬａｂＶＩＥＷ和ＭＡＴＬＡＢ的频谱分析仪设计ＤｅｓｉｇｎｏｎｔｈｅＶｉｒｔｕａｌＳｐｅｃｔｒｕｍＡｎａｌｙｓｉｓＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＢａｓｅｄｏｎＬａｂＶＩＥＷａｎｄＭＡＴＩＡＢ陈华丽（武汉科技大学，湖北武汉４３００８１）摘要：介绍丁基于ＬａＪ）ＶＩＥＷ和ＭＡＴＬＡＢ的虚拟频藩分析仪的设计过程。

重点阐述了基于ＬａｂＶＩＥＷ的前赍用户界面设计、基于ＭＡＴＬＡＢ的后台信号分析算法研制两部分。

该仪器充分发挥了ＭＡＴＬ＾＿Ｂ的数值运算功能、ＬａｂＶＩＥＷ的动态显示和虚拟仪器特睦，以极小的成本实现了传统频谱分析仪的功能，且具有鏖好的扩展性和人机界面。

关键词：囝彤化编程；频谱分析仪；虚拟仪器１引言信号处理几乎涉及到所有的工程技术领域，面频谱分析又是信号处理中一个非常重要的分析手段。

一般的频学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的携带。

虚拟频谱分析仪改变了原有频谱分析仪的整体设计思路，用软件代替了硬件，使工程技术人员可以用一部笔记本电脑到现场就可轻松完成信号的采集、处理及频谱分析。

在工程领域中，ＬａｂＶＩＥＷ和ＭＡＴＬＡＢ是倍受程序开发人员青睐的两种语言，剐于一些需要做大量数据运算处理的复杂应用以及某些复杂的频谱分析算法ＬａｂＶＩＥＷ显得有些力不从心。

而ＭＡＴＬＡＢ不能实现端口操作和实时控制，在界面方面也稍逊一筹。

在实际工程应用中将二者结合起来取长补短，具有非常实用的价值。

本文将重点介绍基于ＬａｂＶＩＥＷ和ＭＡＴ—ＬＡＢ的虚拟频谱分析仪的设计。

２基于ＬａｂＶＩＥＷ和ＭＡＴＬＡＢ的虚拟频谱分析仪的设计２．１基于ＬａｂＶＩＥＷ的前台用户界面设计信号分析模块的前面板设置了一个ＷａｖｅｆｏｒｍＧｒａｐｈ控件进行波形显示，显示对信号进行各种分析的结果。

分析仪能够同时进行时域分析和频域分析，时域分析包括微分、积分、卷积、自相关和互相关，频域分析包括Ｆ丌、Ｈｉｌｂｅｒｔ变换、小波变换、Ｈａｒｔｌｅｙ变换和ＩＦＦＴ变换，时域分析和频域分析可根据实际需要进行扩展。

基于Labview虚拟频谱分析仪设计
何英;俞容;张丽英;程德健
【期刊名称】《电子测量技术》
【年(卷),期】2003(0)6
【摘要】虚拟仪器技术的发展可以在有限的硬件资源下,利用软件对仪器设备进行二次开发,设计出适应多种测试需求的虚拟仪器,大大提高仪器设备的使用效能。

文中介绍如何在Labview软件的支持下,对具有GPIB接口的普通频谱分析仪进行开发,构建具有频谱自动测试功能的虚拟频谱分析仪。

【总页数】2页(P28-29)
【关键词】Labview;频谱分析仪;虚拟仪器;GPIB接口;自动测试功能
【作者】何英;俞容;张丽英;程德健
【作者单位】中国北方电子设备研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TM935.21;TP216
【相关文献】
1.基于LabVIEW的虚拟频谱分析仪的设计与对比分析 [J], 许菁菁;何梦甜
2.基于LabVIEW9.0的虚拟频谱分析仪的设计 [J], 蔡周春;郭丹;周成
3.基于LabVIEW和FPGA的多功能虚拟频谱分析仪设计 [J], 潘红;李冶;郭睿楠;王义涛;陆浩
4.基于LabVIEW的多功能虚拟频谱分析仪的设计 [J], 王亚凡;张秉仁;闫立东
5.基于Labview的虚拟频谱分析仪的设计 [J], 孟丹;颜于凤;周逸媚;何荣杰
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。