05_Labview第六讲.pptVIP

《LabVIEW编程及虚拟仪器设计》 电机系 黄松岭 电话o）Email: huangsling@tsinghua.edu.cn 本节课内容 一、信号分析与处理 二、局部变量和全局变量 三、属性节点 一、信号分析与处理 一、信号分析与处理 一、信号分析与处理 一、信号分析与处理 一、信号分析与处理 一、信号分析与处理 一、信号分析与处理 一、信号分析与处理 一、信号分析与处理 一、信号分析与处理 一、信号分析与处理 一、信号分析与处理 一、信号分析与处理 一、信号分析与处理 一、信号分析与处理 二、局部变量和全局变量 二、局部变量和全局变量 二、局部变量和全局变量 三、属性节点 三、属性节点 三、属性节点 练习：模出一个频率可调的带白噪声的方波信号，模入此信号并提取其基波信号。 谢 谢！ * 第六讲：信号处理和其它高级应用 信号分析与处理的重要性在于，无法直接从采集的数据得到有用的信息。必须消除噪音干扰、纠正设备故障而破坏的数据，或者补偿环境影响，如温度和湿度等。 LabVIEW提供了很多信号处理的Express VI。这些VI是常用的，都由基本函数构成。在Function-All Function-Analyze下，可以看到更多的函数。 Functions-Signal Analysis 随着版本的演变出现了三种类型的函数：基本函数、Waveform函数以及Express VI型的函数。 Functions-All Functions-Analyze FFT变换例子 产生一个周期信号，然后对它做FFT，可以得到其幅度和相位频谱。 Functions- Signal Analysis -Simulate Signal Functions-Signal Analysis -Spectral Measurements 测量时采集到的信号是一个时域的波形，但是在时域分析工具较少，所以我们往往把问题转换到频域来处理。基本的方法是FFT，由它派生出许多应用函数。 幅度谱有泄露，这是因为样本数有限，且不够多。增加样本数情况会改善。 FFT变换例子 加窗 计算机只能处理有限长度的信号，原信号x(t)要以T(采样时间或采样长度)截断，即有限化，也称为加“矩形窗”或“不加窗”。矩形窗将信号突然截断，这在频域造成很宽的附加频率成分，这些附加频率成分在原信号x(t)中其实是不存在的，称为频谱泄露。泄露使得原来集中在f0上的能量分散到全部频率轴上。 为了减少泄露，人们尝试用过渡较为缓慢的、非矩形的窗口函数，称为加窗。 泄露带来许多问题： ①使频率曲线产生许多“皱纹”，频率分辨率降低； ②如信号为两幅值一大一小频率很接近的正弦波合成，幅值较小的一个信号可能被淹没。 ③f0附近曲线过于平缓，无法准确确定f0的值。 加窗 在实际应用中如何选择窗函数一般说来是要仔细分析信号的特征以及最终你希望达到的目的，并经反复调试。窗函数有利有弊，使用不当还会带来坏处。 使用窗函数的原因很多： 规定测量的持续时间。 减少频谱泄漏。 从频率接近的信号中分离出幅值不同的信号。 Examples\Analysis\Windxmpl.lib\Window Comparison.vi。 从频率接近的信号中分离出幅值不同的信号 加窗 Examples\Analysis\Windxmpl.lib\Window Comparison.vi。 Chirp信号及其频谱 Chirp信号，又称为线形调频信号，它的数学表达式是： 　　　　　　F(t)=sin(a*t2+b*t) 适当调节参数a和b，可以得到在某一频率范围内频率连续变化的一个“正弦”信号，LabVIEW提供了这个函数。 All Functions\Analyze\Signal Processing\Signal Generation\Chirp Pattern.vi。 例子：调用Chirp函数，并且观察它的时域和频域特性。 Chirp信号及其频谱 F(t)=sin(a*t2+b*t) 数字滤波 数字滤波是信号处理的重要内容，在某些方面它已经可以取代模拟滤波器，尤其在一些需要灵活性和编程能力的领域中。与模拟滤波器相比，数字滤波器具有下列优点： 可以用软件编程； 稳定性高，可预测； 不会因温度、湿度的影响产生误差，不需要高精度元件； 很高的性能价格比。 滤波例子：用Simulate Signal函数发生一个幅值为1，频率为10Hz的方波信号，并且在它上面叠加幅值为0.1的白噪声，这个信号送给滤波器Filter处理，希望得到基波信号，显示滤波前后的信号。 数字滤波 相关处理 时域分析中相关是很重要的，利用自相关