第3章3-2频率周期测量和频谱分析

1、虚拟仪器设计虚拟仪器设计第1页虚拟仪器设计虚拟仪器设计第2页f0Time axis display measured by oscilloscopeMeasured by spectrum analyzerFrequency axis displayf1f2f3f3f2f1AmplitudeTimeFrequencyFrequencyAmplitudeAmplitudeTimef0 = f1 + f2 + f3虚拟仪器设计虚拟仪器设计第3页)7sin715sin513sin31(sin4)(ttttAtf虚拟仪器设计虚拟仪器设计第4页虚拟仪器设计虚拟仪器设计第5页 dtetfjFtj )()(

2、其反变换或逆变换为：其反变换或逆变换为： 1( )()2j tf tF jed频谱频谱虚拟仪器设计虚拟仪器设计第6页 FFT分析仪原理及组成 输入信号首先经过可变衰减器以提供不同的幅度测量范围，然后经低通滤波器除去仪器频率范围之外的高频分量。接下来对信号进行时域波形的采样和量化，转变为数字信息。最后由微处理器利用FFT计算波形的频谱，并将结果显示出来。虚拟仪器设计虚拟仪器设计第7页虚拟仪器设计虚拟仪器设计第8页22()()()()()()()()arctan()X KR Kj I KA KX KRKIKI KKR K幅度谱：（相位谱：虚拟仪器设计虚拟仪器设计第9页虚拟仪器设计虚拟仪器设计第10

3、页虚拟仪器设计虚拟仪器设计第11页虚拟仪器设计虚拟仪器设计第12页 （3）泄漏或截断误差 计算机可处理的长度总是有限的，而信号的长度可以是无限长的，这样在处理信号时必然就进行了长度上的截断，截断方法是：将无限长的信号乘以窗函数(Window function)。 信号被截断以后，其频谱等于原信号的频谱和窗函数频谱的卷积，其频谱会发生畸变，原来集中的能量会被分散到一个比较宽的频带中去，这种现象称之为泄漏。 减小泄漏或截断误差减小泄漏或截断误差虚拟仪器设计虚拟仪器设计第13页虚拟仪器设计虚拟仪器设计第14页虚拟仪器设计虚拟仪器设计第15页虚拟仪器设计虚拟仪器设计第16页虚拟仪器设计虚拟仪器设计第1

4、7页虚拟仪器设计虚拟仪器设计第18页虚拟仪器设计虚拟仪器设计第19页虚拟仪器设计虚拟仪器设计第20页图3-43 a) FFT分析vi的前面板虚拟仪器设计虚拟仪器设计第21页图3-43 b) FFT分析vi的后面板 选择的信号为三角波，频率为1kHz，采样频率为40kHz，采样点数为40点，正好1个周期，计算出的频谱频率范围为020kHz，频率间隔为1kHz（40kHz/40点），频谱表示了从1kHz20KHz的基波分量和高次谐波分量。虚拟仪器设计虚拟仪器设计第22页a)单通道幅值相位频谱计算b)多通道幅值相位频谱计算c)单通道实部虚部频谱计算d)多通道实部虚部频谱计算图3-44 波形VI中频谱

5、分析VI的端口图虚拟仪器设计虚拟仪器设计第23页图3-54 概率与统计函数面板虚拟仪器设计虚拟仪器设计第24页虚拟仪器设计虚拟仪器设计第25页虚拟仪器设计虚拟仪器设计第26页例：对高斯噪声进行统计分析虚拟仪器设计虚拟仪器设计第27页 首先通过Gaussian White Noise. vi产生一个2000点的满足高斯分布的随机数序列，然后通过Create Histogram和Statistic两个Express VI对该随机序列进行分析。b）后面板虚拟仪器设计虚拟仪器设计第28页图3-56曲线拟合的函数面板虚拟仪器设计虚拟仪器设计第29页虚拟仪器设计虚拟仪器设计第30页虚拟仪器设计虚拟仪器设计第31页虚拟仪器设计虚拟仪器设计第32页图3-58线性代数函数面板虚拟仪器设计虚拟仪器设计第3