《LabVIEW_820程序设计从入门到精通》随书教学及习题(基础篇部分)第13章_数学与信号处理教程.ppt

第13章 数学分析与信号处理 引子 LabVIEW作为自动化测试、测量领域的专业软件，其内部集成了600多个分析函数，用于信号生成、频率分析、概率、统计、数学运算、曲线拟合、插值、数字信号处理等等各种数据分析应用。 此外，LabVIEW还提供了附加工具软件专业应用于某些信号处理应用中，如声音与振动、机器视觉、RF/通信测量、瞬态/短时持续信号分析等等。 本章内容 13.1 数学分析 13.1.1 图形化编程与数学分析 13.1.2 基本数学函数 13.1.3 线性代数 13.1.4 曲线拟合 13.1.7 概率与统计 13.1.9 常微分方程 13.1.12 MathScript 本章内容 13.2 数字信号处理 13.2.1 信号发生 13.2.3 波形测量 13.2.5 频域分析 13.2.7 数字滤波器 13.2.8 逐点分析库 13.1.1 图形化编程与数学分析 LabVIEW具有强大的数学分析能力 13.1.1 图形化编程与数学分析 13.1.2 基本数学函数 基本数学函数分为12类：三角函数、指数函数、双曲线函数、门函数、离散数学函数、贝塞尔函数、γ函数、超几何分布函数、椭圆积分、指数函数、误差函数和椭圆抛物函数。 13.1.3 线性代数 强大的矩阵运算能力 13.1.3 线性代数 例13.2 解线性方程组Ax=b,其中 13.1.4 曲线拟合 二维曲线拟合就是根据输入数据的坐标（xi,yi），即X数组和Y数组，找出yi和xi的函数关系y=f(x)。对于不同的对象，有不同的拟合方法： 线性拟合（Linear Fit）、指数拟合(Exp fit)、幂拟合(Power Fit)、高斯拟合（Gauss Peak Fit）、对数拟合（Logarithm Fit）、多项式拟合（Polynomial Fit）、最小二乘法拟合(Gen. LS Lin. Fit)和非线性拟合（Nonlinear Curve Fit）等等。 13.1.4 曲线拟合 例13.3 最小二乘法曲线拟合举例 利用最小二乘法拟合曲线，将因变量y与自变量x的关系表达为 本例中： 假设猜测函数为： 13.1.4 曲线拟合 其中： 下面我们通过最小二乘法拟合函数 General LS Linear Fit.vi 来求解回归系数 13.1.7 概率与统计 13.1.7 概率与统计 例13.5 概率与统计函数举例 该例中首先通过Gaussian White Noise.vi产生一个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。 13.1.7 概率与统计 13.1.9 常微分方程 13.1.9 常微分方程 13.1.9 常微分方程 例13.7 常微分方程数值解举例 设河边点O的正对岸为点A，河宽OA＝h，两岸为平行直线，水流速度为a，有一鸭子从点A游向点O，设鸭子（在静水中）的游速为b（ba）,且鸭子游动方向始终朝着点O.求鸭子游过的迹线方程。 13.1.9 常微分方程 通过分析得到迹线微分方程： 使用ODE Runge Kutta 4th Order.vi函数求解 13.1.9 常微分方程 13.1.12 MathScript MathScript是LabVIEW 8以后版本推出的面向数学的文本编程语言，它带有交互式的窗口和可编程的接口。通过MathScript，喜欢文本编程的用户可以在LabVIEW中编写并执行MATLAB式的文本代码（.m文件）并能与图形化编程无缝结合。 新的MathScript包含了600多个数学分析与信号处理函数，并增加和增强了丰富的图形功能。 13.1.12 MathScript 使用MathScript的方法有两种： 使用MathScript交互式窗口；通过交互式窗口，你可以像使用MATLAB一样执行命令、编译运行.m脚本文件、查看运行结果等。 在程序框图中使用MathScript节点。 13.1.12 MathScript 使用MathScript交互式窗口 13.1.12 MathScript 运行结果 13.1.12 MathScript 在程序框图中使用MathScript节点 13.1.12 MathScript 13.2 数字信号处理 高效、灵活、强大的数字信号处理能力 13.2 数字信号处理 13.2.1 信号发生 波形发生函数可以用来模拟产生你需要的各种波形。 LabVIEW有两个信号发生函数面板，其中Waveform Generation用于产生波形数据类型表示的波形信号，Signal Generation用于产生一维数组表示的波形信号。 13.2.1 信号发生 Wavefo