信号处理与分析
信号处理与分析
1、概述 本章将介绍数字信号处理的基本知识,并 介绍由上百个数字信号处理和分析的Ⅵ构成 的LabⅥEW分析软件库 目前,对于实时分析系统,高速浮点运算 和数字信号处理已经变得越来越重要 通过分析和处理数字信号,可以从噪声中 分离出有用的信息,并用比原始数据更全 面的表格显示这些信息。下图显示的是经 过处理的数据曲线
1、概述 • 本章将介绍数字信号处理的基本知识，并 介绍由上百个数字信号处理和分析的VI构成 的LabVIEW分析软件库。 • 目前，对于实时分析系统，高速浮点运算 和数字信号处理已经变得越来越重要。 • 通过分析和处理数字信号，可以从噪声中 分离出有用的信息，并用比原始数据更全 面的表格显示这些信息。下图显示的是经 过处理的数据曲线
升AH+H+A+AA
V的典型的测量任务有: 计算信号中存在的总的谐波失真。 决定系统的脉冲响应或传递函数。 估计系统的动态响应参数,例如上升时间 超调量等等。 计算信号的幅频特性和相频特性。 ·估计信号中含有的交流成分和直流成分 这些用于测量的虚拟仪器是建立在数据采集 和数字信号处理的基础之上
VI的典型的测量任务有 ： • 计算信号中存在的总的谐波失真。 • 决定系统的脉冲响应或传递函数。 • 估计系统的动态响应参数，例如上升时间、 超调量等等。 • 计算信号的幅频特性和相频特性。 • 估计信号中含有的交流成分和直流成分。 这些用于测量的虚拟仪器是建立在数据采集 和数字信号处理的基础之上
Labview信号处理特性: ·输入的时域信号被假定为实数值。 ·输出数据中包含大小、相位,并且用合适的单位 进行了刻度,可用来直接进行图形的绘制。 计算出来的频谱是单边的( single sided),范围 从直流分量到 Nyquist频率(二分之一取样频率)。 (即没有负频率出现) 需要时可以使用窗函数,窗是经过刻度地,因此 每个窗提供相同的频谱幅度峰值,可以精确地限 制信号的幅值
LabVIEW信号处理特性： • 输入的时域信号被假定为实数值。 • 输出数据中包含大小、相位，并且用合适的单位 进行了刻度，可用来直接进行图形的绘制。 • 计算出来的频谱是单边的（single_sided），范围 从直流分量到Nyquist频率(二分之一取样频率)。 （即没有负频率出现） • 需要时可以使用窗函数，窗是经过刻度地，因此 每个窗提供相同的频谱幅度峰值，可以精确地限 制信号的幅值
V中常用的数字信号处理函数 Analyze-Signal Processing子模板 ①. Signal Generation(信号发生):用于产生数字特性 曲线和波形。 FOSi gal Processing ·②. Time domain(时域分析): 恩FH 用于进行频域转换、频域分析等。 Filters w(t) ③. Frequency Domain(频域分析) ·④. Measurement(测量函数):用于执行各种测量功能 例如单边FFT、频谱、比例加窗以及泄漏频谱、能量的 估算。 ⑤. Digital Filters(数字滤波器):用于执行R、F|R和 非线性滤波功能。 ⑥. Windowing(窗函数):用于对数据加窗
VI中常用的数字信号处理函数 Analyze-Signal Processing子模板 • ①．Signal Generation（信号发生）：用于产生数字特性 曲线和波形。 • ②．Time Domain（时域分析）： – 用于进行频域转换、频域分析等。 • ③．Frequency Domain（频域分析）： • ④．Measurement（测量函数）：用于执行各种测量功能， 例如单边FFT、 频谱、比例加窗以及泄漏频谱、能量的 估算。 • ⑤．Digital Filters（数字滤波器）：用于执行IIR、FIR 和 非线性滤波功能。 • ⑥．Windowing（窗函数）：用于对数据加窗
2、信号的产生 本节将介绍怎样产生标准频率的信号,以 及怎样创建模拟函数发生器。参考例子见 examples lanalysisIsig×mp|b。 信号产生的应用主要有 当无法获得实际信号时,(例如没有DAQ 板卡来获得实际信号或者受限制无法访问 实际信号),信号发生功能可以产生模拟 信号测试程序。 产生用于DA转换的信号
2、信号的产生 • 本节将介绍怎样产生标准频率的信号，以 及怎样创建模拟函数发生器。参考例子见 examples\analysis\sigxmpl.llb。 信号产生的应用主要有： • 当无法获得实际信号时，（例如没有DAQ 板卡来获得实际信号或者受限制无法访问 实际信号），信号发生功能可以产生模拟 信号测试程序。 • 产生用于D/A转换的信号
基本函数发生器 ·在LabⅥEW中提供了波形函数,为制作函 数发生器提供了方便。以 Waveform Waveform generation中的基本函数发生器 ( Basic function generator vi)为例,其 图标如下: offset reset signal signal type frequency amplitur signal out hase phase out error out error In sampling into d巾 / cycle(
基本函数发生器 • 在LabVIEW 中提供了波形函数，为制作函 数发生器提供了方便。以Waveform - Waveform Generation中的基本函数发生器 （Basic Function Generator.vi）为例，其 图标如下：
基本涵数发生器示例 信号类型 波形 esine wave DBL 频率0z)采样信息 5.00 Fs 幅值 n2.00k 信号类型 0.0 率画 偏置电压31.00k 福值D 0.00 相画 相位 占空比(% 0.o0.1o0.200.300.400.50 信息 0.00 n)50.00 Time 比
基本函数发生器示例
3、标准频率数字频率 ·在模拟状态下,信号频率用Hz或者每秒周期数为单位。但 是在数字系统中,通常使用数字频率,它是模拟频率和采 样频萃的比值,表达式如下: 数字频率=模拟频率/样频率 ·这种数字频率被称为标准频率,单位是周期数/采样点。 ·有些信号发生Ⅵ使用输入频率控制量f,它的单位和标准频 率的单位相同:周期数/每个采样点,范围从0到1,对应 实际频率中的0到采样频率fs的全部频率。它还以10为周 期,从而令标准频率中的11与0.1相等。例如某个信号的 采样频率是奈奎斯特频率(fs/2),就表示每半个周期采 样 (也就是每个周期釆样酉次)与之对应的标准频 率是12周期数/采样点,也就是0.5周期数/采样点。标准 频率的倒数1表示一个周期内采样的次数。 ·如果你所使用的Ⅵ需要以标准频率作为输入,就必须把频 率单位转换为标准单位:周期数/采样点
３、标准频率 - 数字频率 • 在模拟状态下，信号频率用Hz或者每秒周期数为单位。但 是在数字系统中，通常使用数字频率，它是模拟频率和采 样频率的比值，表达式如下： • 数字频率＝模拟频率/采样频率 • 这种数字频率被称为标准频率，单位是周期数/采样点。 • 有些信号发生VI使用输入频率控制量f，它的单位和标准频 率的单位相同：周期数/每个采样点，范围从0到1，对应 实际频率中的0到采样频率fs的全部频率。它还以1.0为周 期，从而令标准频率中的1.1与0.1相等。例如某个信号的 采样频率是奈奎斯特频率（fs/2），就表示每半个周期采 样一次（也就是每个周期采样两次）。与之对应的标准频 率是1/2 周期数/采样点，也就是0.5 周期数/采样点。标准 频率的倒数1/f表示一个周期内采样的次数。 • 如果你所使用的VI需要以标准频率作为输入，就必须把频 率单位转换为标准单位：周期数/采样点