虚拟仪器实验报告材料实验一LabVIEW中地信号分析报告与处理

wordword/word实验一LabVIEW中的信号分析与处理实验目的：熟悉各类频谱分析VI的操作方法；熟悉数字滤波器的使用方法；熟悉谐波失真分析VI的使用方法。实验原理：1、信号的频谱分析是指用独立的频率分量来表示信号；将时域信号变换到频域，以显示在时域无法观察到的信号特征，主要是信号的频率成分以与各频率成分幅值和相位的大小，LabVIEW中的信号都是数字信号，对其进展频谱分析主要使用快速傅立叶变换(FFT)算法：·“FFTSpectrum(Mag-Phase).vi〞主要用于分析波形信号的幅频特性和相频特性，其输出为单边幅频图和相频图。·“FFT.vi〞以一维数组的形式返回时间信号的快速傅里叶运算结果，其输出为双边频谱图，在使用时注意设置FFTSize为2的幂。·“AmplitudeandPhaseSpectrum.vi〞也输出单边频谱，主要用于对一维数组进展频谱分析，需要注意的是，需要设置其dt〔输入信号的采样周期〕端口的数据。2、数字滤波器的作用是对信号进展滤波，只允许特定频率成份的信号通过。滤波器的主要类型分为低通、高通、带通、带阻等，在使用LabVIEW中的数字滤波器时，需要正确设置滤波器的截止频率〔注意区分模拟频率和数字频率〕和阶数。3、“HarmonicDistortionAnalyzer.vi〞用于分析输入的波形数据的谐波失真度〔THD〕，该vi还可分析出被测波形的基波频率和各阶次谐波的电平值。实验内容：(1)时域信号的频谱分析设计一个VI，使用4个SineWaveform.vi〔正弦波形〕生成频率分别为10Hz、30Hz、50Hz、100Hz，幅值分别为1V、2V、3V、4V的4个正弦信号〔采样频率都设置为1kHz，采样点数都设置为1000点〕，将这4个正弦信号相加并观察其时域波形，然后使用FFTSpectrum(Mag-Phase).vi对这4个正弦信号相加得出的信号进展FFT频谱分析，观察其幅频和相频图，并截图保存。(2)数字滤波器VI的使用对步骤(1)中由4个正弦波形相加得出的时域波形，再叠加上一个幅值为5V的白噪声波形〔采样频率都设置为1kHz，采样点数都设置为1000点〕，使用FFTSpectrum(Mag-Phase).vi观察其频谱，然后使用一个巴特沃斯带通滤波器滤除其中的10Hz、30Hz和100Hz的频率成份，观察滤波之后的时域波形，并分析其频谱，截图保存。(3)谐波失真分析假设波形x(t)为使用1个SineWaveform.vi〔正弦波形〕生成的23(t)进展谐波失真分析，观察基波频率、谐波失真度THD和各阶次谐波电平〔最高3次谐波〕，截图保存。〔4〕曲线拟合在对量程为10MPa的压力传感器进展标定时，传感器输出电压值与压力值之间的关系如题下表所示，请使用曲线拟合VI〔Linearfit.vi，在“数学〞模板中〕求出电压与压力之间的最小二乘关系式，并给出均方误差。测量次数I12345压力xi〔MPa〕245810电压yi〔V〕四、实验报告在实验步骤〔2〕-②中，能否使用带通滤波器完全滤除白噪声信号？请简述原因；答：不能，因为白噪声的频谱是无限宽的，接近50Hz的局部不能被带通滤波器滤除，因此采用该方法无法完全滤除噪声。滤波器的阶数对滤波效果有何影响？该如何设置