实验一利用LabVIEW控件进行结构化程序设计一、实验目标：1. 理解LabView的结构的基本概念2. 掌握LabView中特有的顺序结构和移位寄存器的基本使用方法3. 掌握LabView中公式节点的使用方法二、实验设备安装有LabVIEW的计算机。

三、实验要求和程序LabView中的结构中的For和While相当于别的语言中的各种循环语句，而顺序结构主要为了方便于进行和时间相关的编程。

本单元基本要求为循序渐进地学习和调试结构相关的内容,重点在于掌握LabView中进行循环和时间相关编程的方法。

1.使用For循环产生100个随机数。

在随机数产生的同时判定当前随机数的最大值和最小值。

有时称其为“流动的”最大值和最小值。

在前面板上显示流动最大值、最小值和当前的随机数。

循环中一定要包含Time Delay Express VI以便用户可以观看值随着For循环的运行而更新。

程序框图：前面板：2. 构建VI，每秒显示一个0到1之间的随机数。

同时，计算并显示产生的最后四个随机数的平均值。

只有产生4个数以后才显示平均值，否则显示0。

每次随机数大于0.5时，使用Beep.vi产生蜂鸣声。

【提示】虽然叙述简单，但实现不易，请注意：每秒产生一个随机数，我们可以使用用于定时的VI要计算最后四个数的平均，我们需要使用移位寄存器要注意顺序结构和移位寄存器的嵌套关系运行：当产生随机数小于4时：（平均值等于0）当产生随机数大于4：3、创建前面板有3个圆LED的VI。

运行程序时，第一个LED打开并保持打开状态。

1秒钟以后，第二个LED打开并保持打开状态；再过2秒钟，第三个LED打开并保持打开状态。

所有LED都保持打开状态3秒钟，然后程序结束。

（使用顺序结构）程序框图：前面板：实验二利用LabVIEW实现各种数学运算（数组，矩阵，代数）和字符串与逻辑运算一、实验目标：1. 理解LabView的数组和簇的基本概念2. 掌握数组的创建和使用3. 理解多态性的含义4. 掌握簇的创建和使用二、实验设备安装有LabVIEW的计算机。

三、实验要求和内容LabView中的数组和别的语言中数组的概念基本一致，但在LabView中数组是Control或者Indicator，也就是说，它是有界面的。

LabView中的簇类似于C语言中的stucture数据结构或C++中的Class类。

本单元基本要求为循序渐进地学习和调试数组和簇的相关内容。

1.创建子VI计算两个输入向量A和B内积。

要求程序能够判断两个向量的元素个数是否相等，相等则计算内积，否则利用beep.vi报警并且弹出对话框提示。

将VI计算结果和数学函数的计算结果做比较，仔细检查计算程序。

运行：1、元素个数不等2、元素个数相等2. 创建VI，计算并绘制二阶多项式y = Ax2 + Bx + C。

VI应使用前面板控件来输入系数A，B和C，并使用前面板控件输入点数N，计算x0到x N-1区间上的多项式。

在波形图上绘制y-x图形指示器。

【提示】首先需要写出N个点中每个点x坐标的计算公式然后利用多态性简化程序的编制（既把二项式的计算做成子VI，当输入单个值时输出单个值，输入数组时也输出数组）主程序框图：前面板：子VI：（Y=AX2+BX+C）[选做]3. 创建VI，包含一个由6个按钮组成的簇，这些按钮标签分别是Option1到Option6。

当VI执行时，VI将等待按钮之一被按下。

当按一个按钮时，使用Display Message To User Express VI指出所选择的选项。

重复以上过程直到按下Stop按钮。

确保加入Time Delay Express VI使用户有时间按按钮。

提示：可以使用Cluster to Array函数把布尔簇转换成布尔数组，簇中的每个按钮代表数组中的一个元素。

Search 1D Array函数从Cluster to Array函数创建的一维布尔值数组中搜索TRUE值。

数组中的任何元素为TRUE值表示用户单击了簇中的一个按钮。

Search 1D Array函数返回其在数组中找到的第一个TRUE值的索引值并将其传送到Case结构的选择器端子。

如果没有按过按钮，Search 1D Array函数返回索引值－1，执行空操作的－1分支执行。

While循环重复检查布尔簇控件的状态，直到按下Stop按钮。

运行：四、本单元应掌握的LabView技巧注意数组的处理和产生都可以借助循环结构，其关键点在于自动索引功能和移位寄存器的使用。

注意体会数组和簇的区别与联系，簇可以构成数组（即簇数组），而数组也可以是簇中的成员。

实验三图形化编程实现信号分析（一）时域相关分析一. 实验目的1.在理论学习的基础上，通过本实验加深对自相关分析和自功率谱分析的概念、性质、作用的理解。

2. 掌握用相关分析法测量信号中周期成分的方法。

二. 实验原理(1) 自相关相关是指客观事物变化量之间的相依关系，在统计学中是用相关系数来描述两个变量x，y之间的相关性的，即：式中：ρxy是两个随机变量之积的数学期望，称之为协方差或相关性，表征了x、y之间的关联程度；σx、σy分别为随机变量x、y的均方差，是随机变量波动量平方的数学期望。

如果所研究的随机变量x, y是与时间有关的函数，即x(t)与y(t)，这时可以引入一个与时间τ有关的量ρxy(τ)，称为相关系数，并有：式中假定x(t)、y(t)是不含直流分量(信号均值为零)的能量信号。

分母部分是一个常量，分子部分是时移τ的函数，反映了二个信号在时移中的相关性，称为相关函数。

因此相关函数定义为：或如果 x(t)=y(t)，则称为自相关函数，即：(2)自功率谱随机信号的自功率谱密度S x （ƒ）与自相关函数R x （τ）是一傅立叶变换对，即S x （ƒ） = R x （τ）=自相关函数和自功率谱函数分别在时间域和频率域描述了一个信号自身波形不同时刻的相关性（或相似程度），揭示了信号波形的结构特性，通过自相关和自功率谱分析我们可以发现信号中许多有规律的东西。

为工程应用提供了重要信息，特别是对于在噪声背景下提取有用信息，更显示了它的实际应用价值。

三. 实验仪器和设备计算机若干台,labVIEW 虚拟仪器平台 1套. 四. 实验步骤及内容1. 打开labVIEW 中的"自相关分析"和"互相关分析"实验脚本，进行信号自谱、自相关和互相关分析实验。

2. 分别选择labVIEW 自谱和自相关分析实验中的信号通道一和通道二的正弦和白噪声按钮，产生正弦和白噪声信号，然后点击多通道信号发生器上的"合成"按钮，产生迭加白噪声的正弦信号，分析和观察上述信号进行自谱和自相关分析后的结果。

3. 同样方式产生其他类型的信号，观察分析结果。

4. 实验所附主程序文件名：互相关.vi 自相关.vi五.实验运行结果：ττπd e R ft j x ⎰∞∞--2)(τπd e f S ft j x ⎰∞∞-2)(（二）频谱分析一. 实验要求1.在理论学习的基础上，通过本实验熟悉典型信号的波形和频谱特征，并能够从信号频谱中读取所需的信息。

2.了解信号频谱分析的基本方法及仪器设备。

二. 实验原理1.典型信号及其频谱分析的作用正弦波、方波、三角波和锯齿波和指数信号是实际工程测试中常见的典型信号，这些信号时域、频域之间的关系很明确，并且都具有一定的特性，通过对这些典型信号的频谱进行分析，对掌握信号的特性，熟悉信号的分析方法大有益处，并且这些典型信号也可以作为实际工程信号分析时的参照资料。

本实验利用labVIEW虚拟仪器平台可以很方便的对上述典型信号作频谱分析。

2.频谱分析的方法及设备信号的频谱可分为幅值谱、相位谱、实频谱、虚频谱等等。

对信号作频谱分析的设备主要是频谱分析仪，它把信号按数学关系作为频率的函数显示出来，其工作方式有模拟式和数字式二种。

模拟式频谱分析仪以模拟滤波器为基础，从信号中选出各个频率成分的量值；数字式频谱分析仪以数字滤波器或快速傅立叶变换为基础，实现信号的时-频关系转换分析。

傅立叶变换是信号频谱分析中常用的一个工具，它把一些复杂的信号分解为无穷多个相互之间具有一定关系的正弦信号之和，并通过对各个正弦信号的研究来了解复杂信号的频率成分和幅值。

信号频谱分析是采用傅立叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f)，从而帮助人们从另一个角度来了解信号的特征。

时域信号x(t)的傅氏变换为：式中X(f)为信号的频域表示，x(t)为信号的时域表示，f为频率。

本实验利用labVIEW平台上搭建的频谱分析仪来对信号进行频谱分析。

由虚拟信号发生器产生一个典型波形的电压信号，用频谱分析仪对该信号进行频谱分析，得到频谱特性数据。

分析结果用图形在计算机上显示出来。

3. 巴特沃斯滤波器巴特沃斯滤波器拥有最平滑的频率响应，在截止频率以外，频率响应单调下降。

在通带中是理想的单位响应，在阻带中响应为零。

滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其它频率成分。

在测试装置中，利用滤波器的这种选频作用，可以滤除干扰噪声或进行频谱分析。

根据滤波器的选频作用分为：1) 低通滤波器从0～f2频率之间，幅频特性平直，它可以使信号中低于f2的频率成分几乎不受衰减地通过，而高于f2的频率成分受到极大地衰减。

2) 高通滤波器与低通滤波相反，从频率f1～∞，其幅频特性平直。

它使信号中高于f1的频率成分几乎不受衰减地通过，而低于f1的频率成分将受到极大地衰减。

3) 带通滤波器它的通频带在f1～f2之间。

它使信号中高于f1而低于f2的频率成分可以不受衰减地通过，而其它成分受到衰减。

4) 带阻滤波器与带通滤波相反，阻带在频率f1～f2之间。

它使信号中高于f1而低于f2的频率成分受到衰减，其余频率成分的信号几乎不受衰减地通过。

三. 实验仪器和设备计算机若干台，LabVIEW虚拟仪器平台1套。

四. 实验步骤及内容1. 打开"频率响应函数与数字滤波"程序，进行频域分析实验。

2. 分别选择前面板中的信号通道一和通道二为不同频率的正弦信号，产生正弦和白噪声信号，然后点击多通道信号发生器上的"合成"按钮，产生迭加白噪声的正弦信号，分析和观察上述信号进行自谱和自相关分析后的结果。

3. 同样方式产生其他类型的信号，观察分析结果。

4. 在程序中滤波分析之前增添加窗操作，选择"矩形窗"、"汗宁窗"、"哈宁窗"、"三角窗"、“指数窗” 中的不同窗函数，分析和观察信号加窗以后的时域波形与分析结果的变化。

5. 调整滤波器类型及其参数。