虚拟仪器设计-电子科技大学.ppt

《虚拟仪器》－ 3 电子科技大学自动化学院 虚拟仪器课程组 zhanhq@uestc.edu.cn 3.3 信号波形的时域测量和处理 3.3.1信号的幅值特征值 1．周期信号的幅值特征值 周期信号的幅值特征常以峰值、峰—峰值、均值、均方值和有效值来表示。 （1）峰值 和峰-峰值 峰值 是指在一个周期内信号可能出现的最大绝对瞬时值，即 峰-峰值 是指在一个周期内信号最大瞬时值 与最小瞬时值 之差的绝对值,即 信号的峰值和峰-峰值给出了信号变化的极限范围，是选择测试装置的量程和动态范围的依据。 （2）均值 周期信号的均值表示信号变化的中心趋势，是信号的常值分量。 （3）均方值和有效值 周期信号属于功率信号，其能量无限，平均功率反映了信号的功率大小 平均功率的平方根就是信号的有效值 ,即 2.随机信号的幅值特征值 各态历经随机信号的幅值特征值包括均值、方差、均方值等。 均值是指各态历经随机信号的样本函数 在观测时间T上的平均值，即 方差 描述随机信号的幅值波动程度。用样本函数 偏离均值 的平方均值表示,即 由定义可知，方差的量纲与均值的量纲不同。为达到两者一致，常用的是方差的平方根，也称标准偏差或标准差，它是分析随机信号的重要参数。信号波动的范围愈大，则也愈大。可见，标准差描述了随机信号的动态分量。 均方值 描述随机信号的强度，它是样本函数的平方平均值，即 它有明确的物理含义，代表信号的平均功率。 工程上，常用均方值的平方根 来等效信号的当量幅值大小，称 为有效值或均方根值。 3. 在LabVIEW中实现信号幅值特征值求取 最简单有效的方式是用Express VI中的Amplitude and Level Measurements．VI。 它的到达路径是Functions →Signal Analysis或All Functions → Analyze → Waveform Measurements。图标是 。 Amplitude and Level Measurements．VI的参数设置对话框，如图3-17所示。 Amplitudeand Level Measurements．vi中可以进行的幅值特征值求取项目及其对应参数含义列于表3-5中。 现在看一个用Amplitude and Level Measurements．vi进行特征值求取的例子。 用Express信号发生器产生一个仿真信号，其参数设置如图3-18所示。这是一个具有直流偏置和噪声干扰的正弦信号。 3.3.2 信号的时间特征值 周期和频率是周期信号或准周期信号特有的时间特征值； 周期信号的周期和频率分别反映了周期信号波形重复出现的时间间隔和出现的频率，它们互为倒数关系。 在LabVIEW中，能够求取信号频率和周期的ExpressⅥ是Timing and Transition Measurements．Vi 。 它的到达路径是Functions → Signal Analysis或All Functions → Analyze → Waveform Measurements。 表3-6 Timing and Transition Measurements.vi设置参数含义 可以求取周期信号频率和周期参数的ExpressⅥ还有专门用于寻找最大幅值谐波信号分量参数的Tone Measurements. vi ； 用Spectral Measurements. vi 可以通过谱分析的方法获得周期信号的频率，但如果仅仅求取时间参数，用这个Ⅵ就过于浪费了。 用 这3个VI可以专门针对多谐信号进行幅值和频率测量。 用 这3个波形Ⅵ可以测量不规则信号在一个周期中的波形参数：从其图标中可以很明显地看出来，这3个Ⅵ分别求取的是一个波形的瞬态幅值信息、时间轴信息和类似于峰—峰值的参数。 3.3.3信号的相位特征值 相位也是周期信号特有的特征值参数。它实际上表示了一段时间量在周期信号的一个波形周期中所占的比例。 设信号的初始点相对于标准正弦或余弦信号的时间差为 ，信号周期为 ，则其初始相位角 。两个同频周期信号的初始相位角之差即为其