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虛擬信號頻譜分析儀
閱讀�5507時間�2011-01-06 17:24:01

  虛擬頻譜分析儀即可以對虛擬信號�(fā)生器所�(chǎn)生的信號進行頻譜分析。也可以對通過信號�(diào)理器,基于PCI總線的DAQ卡組成的采集系統(tǒng)所采集到的外部信號進行頻譜分析。其�,在對外部信號進行頻譜分析時,外界被測信號首先傳送到信號�(diào)理電�,且由信號調(diào)理電路對它進行放大、濾�、隔離等處理后,再經(jīng)�(shù)�(jù)采集卡進行A/D�(zhuǎn)�,以將模擬信號轉(zhuǎn)換為�(shù)字信號,然后由軟件對被測試信號進行頻譜分析和處�,得到測試結(jié)果,并按要求將它們顯示或儲存起來�

摘要

  基于NI公司的LavVIEW圖形化實驗室虛擬儀器工程平�,給出了一種運用于高校教學的虛擬信號頻譜分析儀的設(shè)計方�,同時介紹了該虛擬信號頻譜分析儀的硬件構(gòu)成和軟件�(shè)計思想及程序流�,并分析了�(shè)計和實現(xiàn)過程中需要注意的問題�

  隨著計算機技�(shù)的迅速發(fā)展,利用軟件進行信號處理技�(shù)的應(yīng)用日益廣�,已開發(fā)的用于虛擬儀器的�(shù)字信號處理和圖像處理軟件的功能也日益強大。數(shù)字信號處理是指采用數(shù)字系�(tǒng)方法對離散的�(shù)字序列描述信號進行處理的一種方�,與傳統(tǒng)的模擬信號處理方法相�,它具有高度的穩(wěn)定性、靈活�、精確性,能實�(xiàn)高精度和大動�(tài)范圍的信號分�,因此具有顯著的�(yōu)越�。而數(shù)字信號處理方法的運用又是虛擬儀器平臺測控系�(tǒng)的重要組成部�。由于NI公司的LabVIEW包含有信號分析和處理函數(shù)庫部�。因此,利用LabVIEW提供的信號分析函�(shù)�,配合已開發(fā)的數(shù)字示波器即可實現(xiàn)虛擬信號頻譜分析儀的信號處理功�,其信號的分析側(cè)重于對信號頻譜的分析以及濾波處理�

分析功能

  這一種虛擬頻譜分析儀能夠提供一個高精度的頻譜分析功�,并且可以同時觀察輸入信號的頻域顯示。但該虛擬頻譜分析儀受數(shù)�(jù)采集卡采樣速率的限制,其頻率范圍僅�0�50kHz,用戶可以通過改變采樣速率和數(shù)�(jù)長度來選擇頻率分辨率。在虛擬頻譜分析儀的設(shè)計中可以通過程序直接讀出基波頻率和峰值大�,并將它們顯示在面板�,用戶參考這個值可以手動調(diào)整采樣速率的大小和顯示圖形中X、Y軸的坐標來觀察所需要的頻譜�,因此操作更加直觀、簡�。信號頻譜分析儀的主要數(shù)�(jù)處理工作就是對待分析信號進行傅立葉變�,然后分析其頻譜特�,并顯示計算�(jié)��

�(shù)�(jù)采集模塊

  �(shù)�(jù)采集模塊采用子VI AI Acquire Waveform.vi來控制PCI-1200�(shù)�(jù)采集卡進行�(shù)�(jù)采集操作,并對采集進來的數(shù)�(jù)進行頻譜分析。參�(shù)�(shè)置模塊可以設(shè)置的參數(shù)主要包括:設(shè)備與通道,緩沖區(qū)大小,采樣點�(shù),觸�(fā)控制,掃描率,顯示方�。頻譜分析模塊是由加窗函�(shù)模塊、功率譜�(zhuǎn)換模�、功率譜單位�(zhuǎn)換模塊、功率頻率峰值檢波子??旖M��

其他模塊

  加窗函數(shù)模塊

  加窗函數(shù)模塊可由Scaled Time Domain Windows.vi模板來完成。該模板有兩個輸入和兩個輸出端。首先從輸入端輸入一個時域信�,再進行窗體類型的選�,可根據(jù)實際情況選擇不加�、漢寧窗、漢明窗、布萊克曼窗、平頂窗�8種窗�,輸出一個已加窗的時域信�,這樣便可以減少窗口效�(yīng)帶來的柵欄效�(yīng)和泄漏問��

  功率譜轉(zhuǎn)換模�

  功率譜轉(zhuǎn)換模塊的功能是用Auto Power Spectrum.vi模板來實�(xiàn),該模塊有四個端口,分別是時域信號輸入端,時域間隔dt輸入端,頻域信號輸出�,頻域間隔d瀚出�。該模塊的功能是實現(xiàn)信號由時域向頻域的轉(zhuǎn)��

  功率譜單位轉(zhuǎn)換模�

  功率譜單位轉(zhuǎn)換模塊的功能是由Spectrum Unit Conversion.vi模板來實�(xiàn),該模塊�7個輸入端�2個輸出端。輸入端有頻譜類型的選擇,可以選擇功率譜、幅度譜、增益。對�(shù)/線性的選擇類型有:線�、dB、dBm。輸出顯示單位選擇可選擇的單位有:有效�、峰峰值、有效值的平方、峰峰值的平方�。輸出端是輸出頻譜和輸出頻譜單位�

  頻率峰值檢波子模塊

  頻率峰值檢波子模塊的功能是由Power&Frequency Estimate.vi模板來實�(xiàn),該模塊�5個輸入端�2個輸出端。輸入端有功率譜輸入、峰值頻率輸入、頻率間�、以峰值頻率為中心的頻率搜索點�(shù)及窗常數(shù)。輸出端由頻率峰值輸出和頻率峰值能量輸出組�。該模塊用來求出頻譜的頻率峰值及峰值頻率點的功率估��

  顯示模塊

  顯示模塊可以選擇頻譜曲線顯示或時域信號顯�,還可以根據(jù)需要進行線性或?qū)�?shù)顯示�

  諧波峰值點測量模塊

  通過諧波峰值點測量模塊可讀出一次諧�、二次諧�、三次諧波峰值點的頻率值和功率值�

  �(shù)�(jù)讀取存儲模�

  �(shù)�(jù)讀取存儲模塊的功能是利用LabVIEW中豐富的文件操作函數(shù)�,采用數(shù)�(jù)表文件方式對實驗�(shù)�(jù)進行讀寫操作。此頻譜分析儀也可以通過用Web來發(fā)布HTML文件的方式使本地或遠程計算機瀏覽到該頻譜分析儀的程序面�,從而實�(xiàn)系統(tǒng)的遠程監(jiān)控功��

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