基于LabVIEW和MATLAB的频谱分析仪设计.PDFVIP

固 《计量与洲斌桂术)2007牟第34卷第9期 ontheVirtual InstrumentBasedonLabVIEWandMATIAB Design SpectrumAnalysis 陈华丽 (武汉科技大学，湖北武汉430081) 统频谱分析仪的功能，且具有鏖好的扩展性和人机界面。 关键词：囝彤化编程；频谱分析仪；虚拟仪器 1引言 谱分析仪的前面板。 信号处理几乎涉及到所有的工程技术领域，面频 2．2基于MATLAB的后台信号分析算法研制 谱分析又是信号处理中一个非常重要的分析手段。 一般的频学分析都依靠传统频谱分析仪来完成，价格 昂贵，体积庞大，不便于工程技术人员的携带。虚拟 频谱分析仪改变了原有频谱分析仪的整体设计思路， 用软件代替了硬件，使工程技术人员可以用一部笔记 本电脑到现场就可轻松完成信号的采集、处理及频谱 分析。 在工程领域中，LabVIEW和MATLAB是倍受程序 图l频谱分析仪的前面板 开发人员青睐的两种语言，剐于一些需要做大量数据 运算处理的复杂应用以及某些复杂的频谱分析算法 仪器流程的设计是根据仪器功能要求，利用虚拟 LabVIEW显得有些力不从心。而MATLAB不能实现仪器开发平台所提供的子模板，确定程序的流程图和 端口操作和实时控制，在界面方面也稍逊一筹。在实 主要的处理方法。不同的处理方法构造不同的虚拟 际工程应用中将二者结合起来取长补短，具有非常实 仪器，流程设计是虚拟仪器设计巾的重点。 用的价值。本文将重点介绍基于LabVIEW和MAT— LAB的虚拟频谱分析仪的设计。 2基于LabVIEW和MATLAB的虚拟频谱分析仪的 设计 2．1基于LabVIEW的前台用户界面设计 信号分析模块的前面板设置了一个Waveform Graph控件进行波形显示，显示对信号进行各种分析 的结果。分析仪能够同时进行时域分析和频域分析， 时域分析包括微分、积分、卷积、自相关和互相关，频 图2信号额谱分析仪的流程图 域分析包括F丌、Hilbert变换、小波变换、Hartley变换 和IFFT变换，时域分析和频域分析可根据实际需要进 (1)滤波器设置 行扩展。该仪器还具有人机对话的功能，前面板上设 实际中对模拟信号进行采样，需根据模拟信号的 置了一组数字控件，可以输入或选择一些必要的参 最高截止频率，按照采样定理的要求选择采样频率， 数，如滤波器的截止频率、采样频率、采样点数、窗函 即琅22琅，但考虑到信号的频谱不是锐截止的，因此 数类型以及窗函数长度。当然，前面板还可以根据需 需要在采样之前加一保护性的低通滤波器，滤去高于 琅／2的一些无用的高频分量，以及滤去其它的一些杂 要设置更多的Graph控件和数字控件。图1为信号频 万方数据 胨毕菥：基于LsSVlEW扣MATLAB的颠谱分析敷设计 盈 散信号。 (2)加窗设置 伏，10Hz波形电压有效值为1．414伏，见图4。 在实用的信号采样系统中，只能取得一部分局限 性的信号记录。但是在实时系统中，局限的信号记录 将产生与原始的连续信号具有不同谱特征的短而粗 的波形。这些不相符的特征会产生谱信息的泄漏，造 成实时系统的谱特征有别于原始的连续时间谱特征。 谱泄漏的数量取决于信号不连贯的程度，可以使用平 滑窗，减轻每个采样周期边界上信号不连贯的程度。 它包括一个与时域信号相乘的一个定长的窗，该窗幅