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基于LabVIEW的数字信号处理技术应用.pdf
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基于LabVIEW的数字信号处理技术应用.pdf
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基于 LabVIEW 的数字信号处理技术的应用
摘 要
本文介绍了数字信号处理的一种方便易用的实现方法 ——利用
LabVIEW 这种虚拟仪器软件。在文章中描述了 LabVIEW 这种语言的基本
情况和主要特点,并且还简单地介绍了数字信号处理基础的基本容。
本次设计是把数字信号处理通常用的复杂的算法转化为简单易懂的
图形化编程语言—— LabVIEW,利用它可以将计算量大、复杂难懂的波
形和数学公式的计算过程变为可视的、直观的信号及信号的参数。
在本文的信号处理过程中,充分利用了 LabVIEW 中的 Sine
Wave.vi、Sine Pattern 等信号生成 VI,代替了实际中采集的信号;并
且利用了 Real FFT.vi 实现了傅立叶变换( DFT)的快速算法 FFT;同
时还利用了 LabVIEW 中 FIR 滤波器的 VI,快速实现了滤波。
本次设计的整个过程简单易懂,即使是不会使用编程语言的人也会
很容易的学会并利用。它可以让学生自己动手做相关的实验,全面理解
数字信号处理的设计、计算、信号波形及实验结果等容。
关键词:
数字信号处理, LabVIEW,傅立叶变换;窗函数;滤波
The application of DSP Technology by labVIEW Language
Abstract
Wang Ruihua
DAOSHI
This article introduces a kind of convenient method for
DSP — — using Labview which is a kind of virtual instrument
software.This article depicts basic instance and chief
characteristic of Labview language , and introduce basic
content based on DSP.
This design turns commonly used complex arithmetic into
graphics interchange format program language — Labview which
is simply understood. This design turns undee and math formula
which have abundant account capacity and complex into
videwable and intuitionistic signal and signal parameter.This
can help signal prossesing save a lot of time. Signal
prossesing in this article fully used signal in LABVIEW such
as sine Wave.vi 、Sine Pattern to produce VI,take the place of
collected signal in true; and use Real FFT.vi to carry out FFT
which is fast arithmetic of DFT.It can be easily
implemented;at the same time this design use VI in FIR filter
rejector of Labview and. implement filter wave fleetly.
The full process of this design is easy understood ,even
if a person who can not use programme language can study and
utilize it easily. It can help student to do relevant
experiment, fully understand design,calculation,signal wave
and the result of experiment and so on .
Keywords
:DSP,LabVIEW ,DFT
目录
第一章 绪论 .................................................... 4
1.1 课题背景 ................................................... 4
1.2 LabVIEW的出现 .............................................. 4
1.3 国外研究状况及发展前景 ..................................... 4
1.4 课题容的实现 ............................................... 5
第二章 LabVIEW简介 ............................................. 6
2.1 LabVIEW可视化编程的出现 .................................... 6
2.2 LabVIEW 虚拟仪器集成环境 ................................... 6
2.3 LabVIEW的主要特点 .......................................... 7
2.3.1虚拟仪器优势所在 .......................................... 7
2.3.2 LabVIEW语言的优势 ........................................ 7
第三章 数字信号处理基础..................................... 8
3.1数字信号处理系统 ............................................ 8
3.1.1数字信号处理的特点 ........................................ 8
3.1.2数字信号处理的应用 ........................................ 9
3.1.3数字信号处理的发展方向 .................................... 9
3.2 傅立叶变换 ................................................ 10
3.2.1离散傅立叶变换 ........................................... 10
3.2.2快速傅立叶变换 ........................................... 13
第四章 利用LabVIEW实现信号处理 ................................ 14
4.1 信号的产生 ................................................ 14
4.2波形VI和模板VI ............................................. 17
4.3练习快速傅立叶变换(FFT) .................................. 18
4.3.1双边FFT .................................................. 22
4.3.2单边FFT .................................................. 24
4.3.3功率谱 ................................................... 24
4.4平滑窗简介 ................................................. 24
4.4.1平滑窗及谱泄露 ........................................... 25
4.4.2窗函数的应用 ............................................. 26
4.4.3窗函数的特征 ............................................. 26
4.4.4滤波 ..................................................... 26
结论 .......................................................... 33
致 34
参考文献 35
第一章 绪论
1.1 课题背景
数字信号处理是(DSP)从 20 世纪 60 年代以来,随着信息学科和计算机学
科的高速发展起来的一门新兴学科,是电子信息工程、通讯等专业的一门重要的
专业课,特别是现代信息技术、通讯技术、计算机技术迅速发展的今天,这一学
科愈来愈显示出它的重要地位,它在各个领域都有着重要的应用。由于对信号波
形的理解在 DSP 中有十分重要的意义,为了全面理解数字信号处理的设计、计
算、信号波形以及分析结果,就要求有一种方法能够更突出地显示出 DSP 中各种
信号波形之间的关系。
1.2 LabVIEW 的出现
在 DSP 技术运用的过程中,会遇到大量复杂的表达式、公式、算法、波
形、频谱等,这些从直观上有时并不好理解,希望可开出一些直观的图形化的方
法来帮助处理。LabVIEW 本身又是一门非常有特色的图形化编程语言(也称 G 语
言),它在工业、学术界和政府实验中,广泛用做开发数据采集系统、仪器控制
软件和分析软件结构的标准语言,对于科学研究和工程应用来说是很理想的语
言。在数字信号处理方面,它利用了 LabVIEW 以多种方式支持信号和系统的特
性,在信号生成、信号处理等过程中使用 LabVIEW,使 LabVIEW 成为分析信号和
系统的很好的环境。并且还利用了 LabVIEW 的动态连续跟踪方式,可以连续、动
态地观察程序中的数据极其变化情况,是对数字信号的处理变得更快捷、更有
效。
1.3 国外研究状况及发展前景
最近,随着科技的不断发展,LabVIEW 的发展是很快的。并且在软件方面以
及在信号处理方面都有了很大的进步。目前在国外已有各种各样的 LabVIEW 外接
成套工具应市,利用这些成套工具,可以进行围更加广泛的各种应用软件开发作
业。
LabVIEW 外接成套工具,目前备有以下几个品种。
(1)LabVIEW 测试执行成套工具:这套工具,是用于自动测试的多用途
LabVIEW 程序包,可以控制各种制造测试应用软件的测试顺序。
(2)信息处理综合程序包:在这一成套工具中,包含有:虚拟动态信息分析
工具,时间—频率相关分析成套工具,数字滤波器设计成套工具,第三倍频程分
析成套工具。
(3)PID 控制成套工具:这一套工具,可以为 LabVIEW 增添高级控制算法。
利用这一程序包,可以简便地建立直接控制系统。
(4)LabVIEW 图像控制成套工具:这一套工具,可以为 LabVEIW 增添虚拟仪器
的图像控制程序及程序库。利用这一程序包,可以编制出特殊的新前面板显示图
形。
采用 LabVIEW 及上述成套工具进行测量控制作业的行业及领域有 :航空航
宇、尖端研究、农业、应用研究等。此外,新近又推出可以取人图像信息并进行
分析的硬件和虚拟仪器,所以,在测量控制以外的应用软件开发领域中,也正在
得到日益广泛的应用。
1.4 课题容的实现
实现 LabVIEW 的数字信号处理就是利用 LabVIEW 可以以多种方式支持信号和
系统的特点,将从系统中生成的时域表示的信号变换到以频域中去。这样就可将
用最大幅度、最大过调量、到达稳态的时间等表示的时域信号转换为用独立的频
率分量表示的频域信号,使以包含在其中的有用信息更为明显。
本文以下几章将介绍信号从产生到变换到分析处理的过程。
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