实验二实验虚拟频谱分析仪的设计.docVIP

实验二 实验虚拟频谱分析仪的设计 一．实验目的 掌握虚拟仪器整体设计方法，熟悉数据采集和IVI仪器驱动器，掌握信号分析常用算法，设计虚拟频谱分析仪。 二．实验仪器和软件平台 名称 数量 备注 PC机 一台 预装Windows 2000和LabVIEW等 信号发生一 Labjack U12数据采集控制器 一套 用于连接信号发生与PC机 USB接口线 一根 LabVIEW7.1 一套 装入PC机 分析仪的一般分析功能.1 时间域分析　时间域（时域）分析是最直观也是第一步的分析从时域分析中既可做出一些原始判断，又可确定进一步分析的方向和目标。.2 幅值域分析　幅值域分析一般用直方图表示.3 频率域分析之一——频谱分析　将时域信号变换成频域信号再分析称为频谱分析。由于时域信号分为连续信号和离散信号，连续信号又可分为绝对可积平方可积和均方可积；离散信号又可分为绝对可和、科方可和和均方可和，故对应的频谱也可分为多种。.4 频率域分析之二——频响函数　　频率响应函数FRF(Frequency Response Function)是分析仪最常用的分析功能它可作为原始数据提供给应用者作模态分析或在曲线拟合时使用分析仪的特殊分析功能.1 倒频谱分析　输入x(t)和输出y(t)的关系用公式y(t)=x(t)×h(t)表示系统自然也包括传递途径此时x(t)为信号源振源或声源h(t)为路径特性y(t)为传递后失真的信号失真包括衰减、频散、反射和回波等。　　倒频谱在力学、声学等各方面得到以下应用　　1)把信号源和路径分离得到信号源原始波和路径特性(例如传递路径的长度)有多个传递路径时还能加以区分。　　2)去除回波或回声。带多次回波的原始信号可理解为原始信号与一系列δ函数卷积当传递路径较近时回波与原始波形叠加混淆了原始波形的形状利用倒频谱可去掉回波。　　3)把复杂的频谱中各种信频分开。例如某种机器有两个不同转速的轴产生了两个不同的基频和大量倍频。设f1=30Hz,f2=31Hz,则谱图中将出现频率为30,31,60,62,90,93,...一大堆波峰利用倒频谱就可将它们清晰地分离开来。同理倒频谱也可分离各种边带频率。　　.2 希尔伯特变换　　希尔伯特变换又简称希氏变换在信号的包络检测、系统的非线性分析、相关分析等方面都有重要的用途希氏变换将信号从时域变到时域或从频域变到频域,以时域变换为例公式为　　时域单边信号傅立叶谱的实部和虚部互为希氏变换。渐近稳定的LTI(线性非时变)系统其单位脉响函数h(t)为绝对可积的单边函数其傅立叶变换即频响函数的实部和虚部Rr[H(f)]和Im[H(f)]互为频域希氏变换。利用这个特性可以判断系统是否存在非线性。求出频响函数后对其实部(或虚部)作希氏变换再与实测的虚部(或实部)做重叠比较如两者有差异则为非线性,差异越大非线性越严重。分析仪的辅助功能　　.1 加窗　　时域加窗可减少泄漏频域加窗可去除波形中毛刺(平滑)一些时域窗矩形窗海窗、平顶窗指数窗等,注意每种窗都是既有优点、又有缺点。　　矩形窗的功能仅为以采样时间为窗长度截断原始信号它的泄漏较大仅用于无泄漏场合。　　海窗用于减少泄漏,缺点在于频域主瓣比矩形窗主瓣宽,确定峰值频率时误差较大。加海窗会降低峰值高度。　　平顶窗平顶窗主要用于提高分析仪的幅值读数精度。输入一个峰值已知的正弦波用平顶窗在频域读数就可发现它的读数最接近于真正峰值。平均　　平均的目的在于：　　1)随机噪声污染的确定性信号,通过平均提高倍噪比。　　2)对纯随机信号,通过平均提高置信度。实验步骤编写设计方案设计虚拟前面板设计框图程序调试程序进一步完善前面板并对程序属性进行设置。