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《虚拟仪器》－11 电子科技大学自动化学院 詹惠琴 zhanhq@uestc.edu.cn 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： 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。 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。 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。 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 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 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-