第8章-波形运算

第8章--波形运算第一页，共33页。8.1波形生成8.1.1基本函数发生器产生并输出指定类型的波形。该VI会记住前一个波形的时间标识，并从前一个时间标识后面继续增加时间标识。它将根据信号类型、采样信息、占空比及频率的输入量来产生波形。“波形生成”子选板基本函数发生器节点第一页第二页，共33页。8.1.2课堂练习——生成基本信号演示基本函数发生器节点产生不同形式的信号波形。前面板图程序框图8.1.3公式波形公式波形VI第二页第三页，共33页。8.1.4课堂练习——生成公式信号前面板程序框图8.1.5正弦波形产生正弦信号波形。该VI是重入的，因此可用来仿真连续采集信号。如果重置信号输入端为FALSE，接下来对VI的调用将产生下一个包含n个采样点的波形。如果重置信号输入端为FALSE，该VI记忆当前VI的相位信息和时间标识，并据此来产生下一个波形的相关信息。第三页第四页，共33页。8.1.6基本混合单频产生多个正弦信号的叠加波形。所产生的信号的频率谱在特定频率处是脉冲而其他频率处是0。根据频率和采样信息产生单频信号。单频信号的相位是随机的，它们的幅值相等。最后这些单频信号进行合成。正弦波形VI基本混合单频VI第四页第五页，共33页。8.1.7课堂练习——生成混合信号演示基本混合单频VI产生不同形式的信号波形。前面板程序框图第五页第六页，共33页。8.1.8仿真信号ExpressVI可模拟正弦波、方波、三角波、锯齿波和噪声。该VI还存在于“函数选板”→“Express”→“信号分析”子选板中。仿真信号ExpressVI仿真信号ExpressVI添加噪声后以图标形式显示ExpressVI配置仿真信号窗口第六页第七页，共33页。8.1.9课堂练习——生成带噪声仿真信号演示仿真信号ExpressVI产生不同形式的信号波形。程序前面板程序框图8.2信号生成目前，对于实时分析系统，高速浮点运算和数字信号处理已经变得越来越重要。这些系统被广泛应用到生物医学数据处理、语音识别、数字音频和图像处理等各种领域。数据分析的重要性在于，消除噪声干扰，纠正由于设备鼓掌而遭到破坏的数据，或者补偿环境影响。1．测量任务2．测试信号3．信号生成函数第七页第八页，共33页。“信号生成”选板8.2.1基于持续时间的信号发生器产生信号类型所决定的信号。基于持续时间的信号发生器VI的节点图标和端口定义。信号频率的单位是Hz（周期/秒），持续时间单位是秒。采样点数和持续时间决定了采样率，而采样率必须是信号频率的2倍（遵从乃奎斯特定律）。如果乃奎斯特定律没有满足，必须增加采样点数，或者减小持续时间，或者减小信号频率。基于持续时间的信号发生器第八页第九页，共33页。8.2.2课堂练习——生成正弦信号演示持续时间的信号发生器VI产生不同形式的信号。程序前面板程序框图8.3基本波形函数第九页第十页，共33页。与其他基于文本的编程语言不同，在LabVIEW中有一类被称为波形数据的数据类型，这种数据类型更类似与“簇”的结构，由一系列不同数据类型的数据构成，但是波形数据由具有与“簇”不同的特点，例如它可以由一些波形发生函数产生，可以作为数据采集后的数据进行显示和存储。波形子选板波形显示控件第十页第十一页，共33页。8.3.1获取波形成分获取波形成分函数可以从对一个已知波形获取其中的一些内容，包括波形的起始时刻t，采样时间间隔dt，波形数据Y和属性attributes。获取波形成分函数的图标和端口获取波形成分函数的使用的程序框图8.3.2创建波形创建波形函数用于建立或修改已有的波形，当上方的波形端口没有连接数据时，该函数创建一个新的波形数据。当波形端口连接了一个波形数据时，函数根据输入的值来修改这个波形数据中的值，并输出修改后的波形数据。第十一页第十二页，共33页。获取波形属性函数的使用的前面板创建波形函数的图标和端口创建波形并获取波形成分的程序框图第十二页第十三页，共33页。创建波形并获取波形成分的前面板8.3.3设置波形函数和获取波形函数设置波形函数是为波形数据添加或修改属性的。当“名称”输入端口指定的属性已经在波形数据的属性中存在时，函数将根据“值”端口的输入来修改这个属性。当“名称”端口指定的属性名称不存在时，函数将根据这个名称以及“值”端口输入的属性值为波形数据添加一个新的属性。设置波形函数的图标和端口获取波形属性函数的图标和端口第十三页第十四页，共33页。8.3.4索引波形数组函数索引波形数组函数是从波形数据数组中取出由索引输入端口指定的波形数据。当从索引端口输入一个数字时，此时的功能与数组中的索引数组功能类似，即通过输入的数字就可以索引到想得到的波形数据；当输入一个字符串时，索引函数按照波形数据的属性来搜索波形数据。索引数组函数的图标和端口8.3.5获取波形子集函数起始采样/时间端口用于指定子波形的起始位置，持续期端口用于指定子波形的长度；开始/持续期格式端口用于指定取出子波形时采用的模式，当选择相对时间模式时表示按照波形中数据的相对时间取出时间，当选择采样模式时按照数组的波形数据(Y)中的元素的索引取出数据。第十四页第十五页，共33页。获取波形子集的图标和端口取已知波形的子集的程序框图8.3.6Express函数ExpressVI是从LabVIEW7Express开始引入的。从外观上看，ExpressVI的图标很大。1．仿真信号。2．仿真任意信号。仿真信号ExpressVI仿真信号ExpressVI添加噪声后“Express”VI以图标形式显示ExpressVI第十五页第十六页，共33页。配置仿真信号窗口仿真任意信号ExpressVI改变仿真任意信号VI的显示样式配置仿真任意信号窗口第十六页第十七页，共33页。8.4强度图和强度图表强度图和强度图表使用一个二维的显示结构来表达一个三维的数据。它们之间的差别主要是刷新方式不同。本节将对强度图和强度图表的使用方法进行介绍。8.4.1强度图强度图前面板上的颜色梯度指示器默认超界时的颜色增加刻度定义超界颜色第十七页第十八页，共33页。8.4.2课堂练习——设计颜色表设计一个颜色表，要求有上下溢出的颜色显示。程序框图前面板显示8.4.3强度图表与强度图一样，强度图表也是用一个二维的显示结构来表达一个三维的数据类型，它们之间的主要区别在于图像的刷新方式不同：强度图接收到新数据时，会自动清除旧数据的显示；而强度图表会把新数据的显示接续到旧数据的后面。也就是波形图表和波形图的区别。第十八页第十九页，共33页。设置图表历史长度强度图表的使用第十九页第二十页，共33页。8.5三维图形在很多情况下，把数据绘制在三维空间里会更形象和更有表现力。大量实际应用中的数据，例如某个平面的温度分布、联合时频分析、飞机的运动等，都需要在三维空间中可视化显示数据。三维图形可令三维数据可视化，修改三维图形属性可改变数据的显示方式。三维图形第二十页第二十一页，共33页。8.5.1三维曲面图

三维曲面图用于显示三维空间的一个曲面。在前面板放置一个三维曲面图时，程序框图将出现两个图标。经典选板ActiveX三维曲面图、新式选板中的三维曲面图三维曲面的图标和端口正弦信号的三维曲面图第二十一页第二十二页，共33页。三维曲面图的错误使用曲面z=sin(x)cos(y)三维曲面图的错误使用三维曲面图的旋转操作第二十二页第二十三页，共33页。三维曲面图特性的选择CWGraph3D控件的属性设置对话框三维显示设置对话框灯光设置对话框第二十三页第二十四页，共33页。添加了光影效果的三维曲面图网格平面设置对话框Plot项对话框图形的显示风格Surf+Line显示风格光标的添加添加了光标的三维曲面图第二十四页第二十五页，共33页。8.5.2三维参数图

上一小节介绍了三维曲面的使用方法，三维曲面可以显示三维空间的一个曲面，但在显示三维空间的封闭图形时就无能为力了，这时就需要使用三维参数图了。经典选板ActiveX三维参数图、新式选板中的三维参数图的三维参数曲面的图标和端口8.5.3课堂练习——三维球面绘制单位球面，球面的参数方程为：x=cosαcosβ（8-1）y=cosαsinβ（8-2）z=sinβ（8-3）程序框图前面板显示第二十五页第二十六页，共33页。8.5.4三维曲线图三维曲线图是用于显示三维空间中的一条曲线。经典选板ActiveX三维曲线图、新式选板中的三维线条图三维曲线的图标及其端口三维的余弦曲线绘制螺旋线的程序框图螺旋线的直接显示第二十六页第二十七页，共33页。经过特性设置后的螺旋线设置属性浏览器窗口8.5.5极坐标图极坐标图实际上是一个图片控件，极坐标的使用相对简单。第二十七页第二十八页，共33页。极坐标图的前面板和程序框图极坐标图的图标和端口8.5.6课堂练习——数学函数的极坐标图设置数学函数ρ=sin3α的极坐标图。使用极坐标图绘制ρ=sin3α第二十八页第二十九页，共33页。8.6课堂实例——使用ExpressVI生成曲线本例首先产生一个仿真信号，然后通过创建XY图，在XY图中显示一