例：基本函数发生器产生仿真信号
波形操作 子模板
• 两个波形的加、 减、乘、除运 算 • 波形修整、规 一化、定标、 偏置、添加或 截取部分 • 得到波形的部 分参数等
波形文件操作子模板
• Export Waveform To Spreadsheet • Read Waveform from File • File Write Waveform to File
波形测量/信号处理子模板
• • • • • • • • • • • • • Basic Averaged DC-RMS 平均值和有效值 Averaged DC-RMS Extract Single Tone Information Harmonic Distortion Analyzer 谐波失真 SINAD Analyzer FFT Power Spectrum 功率谱 FFT Power Spectral Density功率密度谱 FFT Spectrum (Mag-Phase) 频谱 FFT Spectrum (Real-Im)频谱 频率响应函数 Frequency Response Function (Mag-Phase) Frequency Response Function (Real-Im) 互谱Cross Spectrum (Mag-Phase) 互谱Cross Spectrum (Real-Im)
• 若用硬件电路来进行分析与处理，其电路是复杂的、昂贵 的，甚至是不易实现的。
相同的高速A/D采集电路组成的示波器、交流电压表和频谱分析仪
虚拟仪器测试信号分析处理程序的基本内容
• 任何信号与系统的特征都可以用一组数据描述， 这种能描述信号与系统特征的数据被称为信号与 系统的数据特征。 • 通常，对作为时间函数的动态信号来说，要完整 地描述其特征至少要从幅值域、时（间）域、频 （率）域、时延域4个域进行分析。 • LabVIEW提供了从信号的产生、信号的运算、信 号处理：包括时域分析、频域分析、相关函数、 统计分析等功能。
实验内容：设计和运行符合以下要求的程序
• 1. 产生和显示正弦波、三角波、方波和锯齿波4 种离散波形，直流偏置、初相位、频率和幅度可 变，并且在产生的信号中加入高斯噪声，改变采 集率和采样点数。 • 2.求产生的信号的平均值、有效值，频率。 • 3.分别求峰值为1V，频率为100Hz的正弦波、三 角波、方波和锯齿波的各次谐波的幅度谱，说明 误差产生的原因。（确定采样频率、采样点数）。
波形产生子模板
• Basic Function Generator • Formula Waveform
• • • •
Sine Waveform Square Waveform Triangle Waveform Sawtooth Waveform
• Basic Multitone • Basic Multitone with Amplitudes • Multitone Generator • Uniform White Noise Waveform • Gaussian White Noise Waveform • Periodic Random Noise Waveform
LabVIEW中表示信号的专门数据类型——波形数据
• 定义:由时间起始值t0、Δt值（两个点的刻度间隔） 以及一维数组Y组合成的一个簇。
• 物理意义：
– （1）对被测的模拟信号，进行采样，A/D变换，采样 率为fs,由时间起始值t0，采样时间间隔Δt=1/fs，数组Y 为各个时刻的采样值。
（2）输出信号的波形数据：对一个要输出信号的波 形理论值，以采样率为fs进行采样，得到时间起 始值t0，采样时间间隔Δt=1/fs，数组Y为各个时刻 的采样数据，送给D/A转换器转换成符合波形要 求的信号输出。
– 对采集的数据通过测试软件进行标定，并在时间轴上把对应的数 据点显示出来，就构成了一台数字示波器； – 对采集的数据利用软件进行FFT变换，并把各频率分量幅值在频率 轴上显示出来，则构成一台频谱分析仪等。 – 通过信号分析与处理可求取信号的各种特征值，如峰值、真有效 值、均值、均方值、方差、标准差及频谱函数、相关函数、概率 密度函数等，可构成各种测试仪器。
例：求平均值和均方根值
• 离散信号的电压平均 值及峰值的数学表达 N 2 1 U N VK 式如下所示： K 1 • 电压有效值： 1 N U VK • 电压平均值： N K 1 在LABVIEW中计算 1 N U VK N K 1
信号的频谱分析
• 例：FFT分析 • df=10k/40=250Hz
《虚拟仪器》－11
补充 信号的产生和处理、分析 电子科技大学自动化学院 詹惠琴 zhanhq@
பைடு நூலகம்
虚拟仪器测试信号分析处理意义
• 一个仪器系统通常由三大部分组成：信号的获取与采集、 信号的分析与处理、结果的输出与显示，其中信号分析与 处理是构成测量仪器必不可少重要部分。 • 虚拟仪器最核心的思想，硬件实现的功能软件化，从而降 低系统成本，增强系统功能与灵活性。 • 在同一硬件平台上，调用不同的测试软件就可构成不同功 能的虚拟仪器。例如：
• 以可用数值型数组Y表示波形，相当于默认t0=0, Δt=1秒
信号的波形数据获得途径
• 1.对被测的模拟信号，进行采样，A/D变换，
采样率为fs,由时间起始值t0，采样时间间隔 Δt=1/fs，数组Y为各个时刻的采样值。 • 2.在LabVIEW中的波形产生函数得到的仿 真波形数据。
波形模板
• • • • • • • • Get Waveform Components Build Waveform Set Waveform Attribute Get Waveform Attribute Waveform Operations Waveform File I/O Waveform Measurements Waveform Generation