精通LabVIEW程序设计一书的LabVIEW在数字信号处理中的应用ppt课件

1、清华大学 张桐 2021.12l12.1 概述l12.2 波形和信号生成l12.3 信号时域分析l12.4 信号频域分析l12.5 信号变换l主要讲述LabVIEW的信号处置VI l主要内容l 常用信号生成、时域分析、频域分析l 各种常用信号的变换方法l学习目的l 了解数字信号处置的根本概念和进展相关实验。LabVIEW尤其适宜数字信号处置，主要优势有：具有良好的图形显示功能，可以以多样化的方式直观显示各种信号波形；图形化的编程方式，学习门槛较低，易于掌握，省去了许多烦琐的编程细节；拥有数量众多、功能齐全的各种信号分析与处置VI，供用户随意调用；具有良好的扩展性，经过附加工具包扩展，以及与其他

2、平台扩展。 典型数字信号的生成是数字信号处置中首先遇到的问题，准确快捷地产生符合所需参数的信号波形，是准确进展后续分析和处置的根底。 12.2.1 波形和信号生成相关的VI12.2.2 波形信号生成举例图12-2 波形生成VI库 图12-3 信号生成VI库 图12-4 根本函数发生器的连线板根本信号生成实例 详细步骤如下。新建“根本信号的生成.vi，运用基于While循环构造的框架实现本程序，添加一个While循环构造。在循环构造内放入“Basic Funciton Generator.vi，并为它的各个输入参数创建相应的输入控件，将它的输出参数“信号输出衔接到一个波形图进展显示。图12-6

3、公式波形VI的连线板图12-8 仿真信号Express VI的配置对话框图12-9 仿真恣意信号Express VI的配置对话框 信号时域分析是指在时间域上对信号的时域参数进展丈量和计算，从而提取出有助于研讨和分析的信号时域特性。 时域分析往往是对原始信号进展分析的第一个步骤，信号的时域特性往往也是运用其他方法进展分析的重要参考和根底。12.3.1 信号时域分析相关的VI 12.3.2 信号时域分析举例图12-10 波形丈量VI库图12-11 信号运算VI库直流分量与均方根值的丈量实例 图12-12 根本平均直流-均方根VI的连线板详细步骤如下。新建“直流分量与均方根值的丈量.vi，添加一个W

4、hile循环构造，以便延续地生成和察看信号波形。在While循环中放入混合单频与噪声波形VITones and Noise Waveform.vi，以生成两个不同频率的正弦波的叠加信号，并混有白噪声信号。添加“Basic Averaged DC-RMS.vi，并为“窗和“平均类型输入参数添加相应的控件，将它的“直流值和“均方根值输出参数捆绑后衔接到一个波形图表进展实时显示。图12-14 脉冲丈量VI的连线板图12-15 幅值和电平VI的连线板图12-16 “周期信号时域特性的丈量.vi的前面板和框图 图12-17 卷积VI的连线板一维实卷积图12-18 反卷积VI的连线板图12-19 “验证卷

5、积结合律.vi的前面板和框图 信号频域分析指将时域信号经过傅立叶变换等方法转换到频率域上，然后进展分析。一些从时域上无法处理的问题，往往从频域分析的角度可以得到有效的处理。 12.4.1 信号的FFT分析12.4.2 数字滤波器设计表12-4 与FFT相关的VI 详细步骤如下。1新建“运用FFT分析信号幅度谱和相位谱.vi，并添加混合单频与噪声波形VITones and Noise Waveform.vi用来生成两个不同频率、幅值和初相位的正弦波叠加信号，另外叠加均方根值为1的白噪声信号。2添加“FFT SpectrumMag-Phase.vi来分析所生成的原始信号，运用Hanning窗。 图

6、12-21 “实时幅度谱分析.vi的前面板和框图图12-22 谐波失真分析VI的连线板表12-5 与数字滤波器相关的VI详细步骤如下。1新建“带通滤波.vi，正弦波，叠加了另外两个干扰信号，以及均方根值为0.05的白噪声。这个信号运用“Tones and Noise Waveform.vi就可以模拟。2运用一个带通滤波器，使得滤波器的通带正好经过正常信号的频率，而阻带正好将干扰信号的频率滤除。3将滤波器参数设定为带通滤波，高低截止频率分别为300Hz和100Hz，IIR型滤波器。4为“带通滤波.vi的框图增添频谱分析VI，并在前面板上增添必要的波形图，对原始信号、滤波后信号及其幅度谱分别进展显

7、示 图12-24 滤波器Express VI的设置界面 图12-26 “带通滤波.vi的前面板和框图 图12-27 部分放大后的原始信号与滤波后信号波形比较图 数字信号处置实际及其技术从诞生开展到如今，随着处理各种信号处置问题的需求，曾经产生了许多信号变换方法，各种信号变换的本质实践上都是将原始的时域信号从各种不同角度进展转换，换一个视角去察看和分析信号中的隐藏信息。 12.5.1 信号变换相关的VI12.5.2 信号变换举例图12-28 信号变换VI库表12-6 信号变换VI库详细步骤如下。1新建“提取信号包络.vi，添加“Gaussian Modulated Sine Pattern.vi，以生成一个高斯调制正弦信号，对其各个参数幅值、中心频率、采样数、时延等创建各个输入控件，以便进展调理。2添加“Fast Hilbert Transform.vi计算信号的希尔伯特变换结果，并与原信号组成Hilbert变换对，计算出其复数的模值，就是原信号的上包络结果。3由