NI中的高级内置和信号分析

中国(中国)|联系你好，马秀。注销|MyNI|车站内的信购物车产品行业和应用程序资源和服务NI在线社区大学事件和培训表单顶部表单底部所有产品和服务NI LabVIEW产品信息高级分析NI LabVIEW高级嵌入式分析和信号处理观看2分钟演示原始数据并不总是立即传达有用的信息。通常，用户需要转换信号、消除噪声干扰、更正设备故障损坏的数据或补偿环境影响(例如温度和湿度)。为此，信号处理作为信号分析、解释和操作，几乎是任何类型工程应用的基本要求。LabVIEW软件的完整分析功能使您可以处理各种信号，而不必浪费时间在不兼容的工具之间移动数据。目录自由选择最适合分析的方法内置函数的扩展库验证算法轻松定制通过信号生成功能简化开发使用其他工具扩展分析NI LabVIEW平台中函数的完整列表返回页首自由选择最适合分析的方法用户可以通过多种方式将分析包括在包含LabVIEW的应用程序中。通常，用户希望使用最合适的决策方法作为分析结果。通过在线分析加快决策速度在线分析表明，数据接受同一应用程序的分析和收集。如果应用程序可以根据传入数据的特性监视信号和更改行为，则用户需要在收集数据的过程中进行分析。用户可以测量和分析信号的特定方面，使应用程序适合特定情况，并激活相应的执行参数，以将数据保存到磁盘或提高采样率。这只是一个例子，但需要数以千计的应用程序，能够根据各种条件做出适当的决定。适应性也是必需的，分析算法只能在添加到应用程序中时实现。通常，决策基于数据自动化。也就是说，逻辑构建在应用程序中以处理特定动作。例如，如果温度超过阈值或振动水平太高，工厂监控系统将提示打开一个指示灯。但是，并非所有基于采集数据的决定都是自动进行的。为了确保系统按预期运行，用户通常需要监视运行。不应记录数据、从文件或数据库中提取数据或脱机分析数据。也就是说，收集数据时必须确定问题。此时，应用程序必须处理获得的数据，并以最合适的方式处理、简化、标准化和显示数据。LabVIEW中用于对话的内置套件，可以在生成的应用程序中为运营人员或用户提供选项。例如，如果温度太高，工作人员可以敦促工作人员采用指定的工作，然后按“确定”(OK)或“继续”(Continue)按钮继续应用程序。无论决策是内置逻辑还是人类用户，LabVIEW都提供了分析和数学规则，使数据收集功能和显示功能完全结合。这使得在任何类型的应用程序中构建都很容易。用户不必根据各种各样的工具麻烦地为数据指定不同的格式。LabVIEW还提供了执行逐点的分析程序。这些领域是专门为满足实时应用程序中联机分析的需要而设计的。逐点分析会带来更接近输入信号的智能逐点分析是联机分析的子集。结果是在获得单个抽样而不是一组抽样后计算的。这种分析对于处理提供高速单点数据收集的控制过程是必要的。点到点方法简化了设计、实施和测试过程，因为应用程序流与应用程序监视和控制的实际环境中的自然流非常相似。图1 .基于阵列的分析的逐点分析通过简单的点到点分析，收集和分析过程接近控制点。因为收集和决策之间的延迟降至最低。为了进一步减少这种收集延迟，请将分析部署到现场可编程门阵列(FPGA)芯片、数字信号处理(DSP)芯片、嵌入式控制器、专用CPU和ASIC上。将强大的算法和规程添加到应用程序后，可以减少猜测，创建智能处理，以便在运行时分析结果，提高效率，并将实验或处理性能与输入变量反复关联。通过脱机分析查看数据使用分析规程时，联机分析并不总是正确的方法。如果收集数据时不需要用户决定，则可以执行脱机分析。离线分析应用程式的目的通常是透过多个资料集的相互关联，识别变数的原因和影响。这些分析在数据收集后执行，因此用户不受数据收集的时序和内存的限制。要执行这些分析，您只需要足够的计算资源。这为分析提供了一些好处。首先，离线分析提供了强大的数据交互，使您可以实际查看原始数据和分析结果。直方图、趋势分析和曲线拟合都是常见的离线分析任务。此外，考虑到处理大量数据需要大量的时间处理信号处理算法，在线收集的瓶颈不再受到关注。在LabVIEW中存储和重新传输适用于更多分析的数据通常，用户需要将二进制、文本或自定义格式的数据传输到文件。LabVIEW与多种标准文件格式兼容，但DataPlugins扩展了LabVIEW对数据文件的支持。用户可以使用DataPlugins说明各种类型的自定义文件格式，并告诉LabVIEW如何解释包含已存储数据的数据文件。无论是从硬件设备实时收集数据，还是直接打开文件获取数据，将信号处理应用于收集的数据的过程都是相同的。资料可携性盲侧触控预防使用LabVIEW，用户无需离开LabVIEW环境即可解决更多应用程序问题。在公司中，有时需要将数据导入其他工具以执行脱机分析或卷展栏。例如，要移植Microsoft Excel等程序，请将收集的数据保存为Excel可以理解的格式文件，然后在Excel中打开该数据。通常，要解释格式和应用程序之间文件兼容性的差异，所需的步骤是其他开发人员必须执行的任务。幸运的是，LabVIEW通过内置和附加工具帮助简化了这些通常很麻烦的步骤。LabVIEW提供了内置函数，可以将数据直接发送到Microsoft Excel并以兼容格式存储，还可以通过LabVIEW报告生成工具包帮助用户自动创建收集和分析代码的报告。为了增强数据的交互式分析，LabVIEW与NI DIAdem数据管理和交互式分析软件运行得很好。保存数据以节省时间要在屏幕上查看数据，数据收集和处理通常是不够的。有时，您可能需要保存收集的数据以供将来参考。难怪在硬盘和数据库中存储数百或数GB的数据。应用程序运行一次或数百次后，用户可以提取信息做出决定，比较结果，并相应地修改流程，直到获得满意的结果。无序地存储所有收集的数据，使得积累大量数据变得相对容易，无法管理。通过快速数据采集卡和足够的通道数，只需几毫秒就可以获得数千个值。NI PCI-6115 S系列数据收集(DAQ)卡每秒收集的原始数据超过57 MB。掌握所有数据的含义不是小事。工程师和科学家通常提交报告、绘制图形，然后使用经验数据确认所有评估和结论。缺乏正确的工具，任务困难，同时效率降低。LabVIEW使您可以在将数据保存到磁盘之前轻松进行重要的数据压缩和规格化，从而使您可以提取存储的数据，以便于分析或预览。重新取样、平均和数学转换，例如快速傅立叶变换(FFT)，该变换可将大量原始数据转换为更有用的结果，以供记录和将来参考。全面、可靠的功能将分析与数据收集和数据显示结合到单个应用程序中，在大多数软件开发环境中是不可能的。典型的软件包可以是信号处理库的通用编程语言不足、仅执行单个任务(即收集)的turnkey(特殊的现成)应用程序，以及对硬件和实际信号的有限支持的数值分析工具。很少能满足分析等测量系统的所有要求。因此，您可以花费时间在工具之间传输数据，并在中间数据格式之间转换。与专为数据收集或信号处理设计的软件开发工具不同，LabVIEW从开发阶段开始提供完全集成的解决方案，帮助用户在单个环境中同时收集和分析数据。图2 .使用ExpressVI显示已收集、分析并记录到文件中的各个VILabVIEW图形编程(一种工程用途的工具)和扩展的端到端信号处理和测量功能，极大地简化了测量和在线分析应用程序的开发。LabVIEW用户可以将这些函数集成到应用程序中，以智能地进行测量，并更快地获取数据。返回页首内置函数的扩展库LabVIEW包括850多个内置信号处理、分析和数学函数，可简化不同类型应用程序的开发。这些函数从基于高级配置的辅助对象扩展到低级程序块，从而使您可以组合完整的自定义算法。这些广泛的函数使您可以在需要时灵活地应用所需的算法。使用Express VI分析交互式配置基于配置的Express VI最简单地将在线测量分析和信号处理添加到LabVIEW应用程序中。将Express VI添加到方块图时显示的对话可帮助您配置所需的分析。这减少了将分析和信号处理算法添加到应用程序中的困难。包含许多信号分析Express VI和LabVIEW的几种低级信号处理功能，它们为LabVIEW开发提供了配置方法。图3 .信号分析调色板显示适用于信号处理的广泛Express VI使用Express VI，您可以在交互查看各种分析算法设置时立即查看配置对话框的结果。例如，振幅和电平测量Express VI执行多电平测量，如DC、rms、最大和最小峰值、峰值计算、周期平均和周期平均平方根。图4 .大小和级别度量Express VI的配置窗口同样，过滤器Express VI提供了配置数字过滤器(例如低通、高通、带通和带阻)的工具。在Express VI的配置对话框中，高阻塞频率和低阻塞频率、杉木(limited pulse response)过滤器的选项卡数、无限脉冲响应(IIR)过滤器(Butterworth、Chebyshev、anti-)图5 .配置窗口，筛选对象Express VI分析数据的典型挑战是处理多个具有不同采样率但需要接受关联信号的过程。但是，用户可以对Express VI进行排序和重新采样，以收集两个或多个信号，并对通过各种采样率和收集参数获得的信号进行排序和重新采样。此Express VI提供了用于选择收集类型、排序间隔和重新采样属性(基于最小dt、自定义dt或参考信号)的工具。图6 .Express VI排序和重新采样的配置窗口LabVIEW还包括实现以下高级功能：的Express VI光谱测量扭曲测量单频率测量振幅和色阶测量信号时间和瞬态特性测量拟合曲线统计卷积和相关性模拟信号信号复盖区域和边界排序和重新取样可靠的分析功能可节省时间LabVIEW还包含用于执行特定分析任务的完整低级信号分析库。此VI分为信号处理和数学两大类。信号处理库中的函数适用于过滤器、信号生成、信号分析、转换、波形调理、波形生成、波形测量、窗口添加。仅过滤器VI子集具有用于Bessel、Butterworth、Chebyshev、椭圆、fir plus window、reverse Chebyshev等的过滤器VI。数学库中的函数适用于其他表达式、曲线拟合、几何图元、积分、插值、线性代数、优化、多项式、概率和统计。低电平信号分析库的示例是频谱分析库，如图7所示。图7 .频谱分析选择器该板的一个典型VI是自功率谱VI，它计算时域信号的单向和缩放的自功率谱。用户可以立即使用VI，无需从头开始开发功率谱代码，从而节省了大量时间。要查看或编辑包含VI的代码(例如自身功率谱)(如图8所示)，可以双击方框图图标以访问相应的方框图，从而立即查看源代码。图8 .自动功率谱VI方框图这个分析库有20年的可靠使用历史。NI继续将资金投入图形数学和信号处理库，添加新函数以及单核和多核性能。在LabVIEW中，将数学方法与基于自然文本的数学相结合使用LabVIEW的用户在开发算法、分析结果或处理信号时，可以自由选择用于分析的首选语法。LabVIEW是图形编程语言的典型开发环境。m文件的本地编译器还提供了面向数学的文本编程。使用m文件脚本语法并包含800多个用于数学、信号处理、分析和控制的常用函数的LabVIEW MathScript编译器。LabVIEW MathScript RT模块通过使用两个界面安装LabVIEW MathScript编译器来自定义。用于运行m文件的LabVIEW的附加工具。通过MathScript窗口交互查看数据LabVIEW MathScript窗口显示您自己的。提供了一个交互界面，可帮助您下载、保存、设计和运行m文件。那个设计适合概念探索。要实现此目的，可以使用命令行界面一次输入一个命令，也可以在简单的文字编辑器窗口中创建批处理脚本。图9显示了LabVIEW MathScript窗口。用户可以通过选择“工具”“MathScript”窗口从LabVIEW菜单中访问。图9 .LabVIEW MathScript窗口是自定义的。适合与m文件交互LabVIEW MathScript窗口以图形和文本等多种形式提供即时反馈。您可以使用各种绘图命令在LabVIEW MathScript窗口中生成图形，如图10所示。图10 .通过LabVIEW MathScript创建的绘图窗口示例用户可以使用MathScript生成各种图：如下所示栏(2d和3d)等高线(2d和3d)错误栏羽毛图栅格蛋糕极剧山点表面树瀑布这些制图功能可协助您视觉化显示资料的结果，以确定分析领域的输出。有关使用MathScript交互式窗口开发算法的详细信息。通过LabVIEW图形代码和MathScrip