基于LabVIEW的信号分析与处理系统的设计，陈薇，，本文介绍了图形化编程语言LABVIEW的特点，设计了基于LABVIEW的频谱分析与信号处理软件，该软件能够通过串行通信、数据采集卡或声卡完�
取国利技论文在线 程序结构框图 程序的总结构框图显示出了各间的逻辑关系。按信号产生部分,信号滤波、加窗处 理部分,信号频谱分析、功率分析部分,信号存储读取部分从左到右排列,程序结构看起来 目了然,如图所示。 体单运回鹰显 图系统总结构框图 信号的获取 在本信号分析系统中,信号的获取有两种方式,一是由波形函数产生信号,二是通过声 卡采集信号。用户可根据不同需要进行选择。本文只介绍利用波形函数产生的信号 信号产生由前面板的两个通道输入,可以分别产生可供选择的四种泼形:方波、止弦波、 角波、锯齿波。两通道的频率、幅值、都可以自己手动设置,号外两通道都还可以加入了 高斯白噪声。本设计中把原始信号做成了子,以便设计中调用。子的前面板如图所 通道1 通道2 通道1输出 :波 正弦波 通道1频率通道2频率 00 0,00 通道输出 通道1幅值 通道a幅值901.00 00 0,00 采样频率黑样点数不样用期 0000 1024 1. 5E 通道音幅通道2噪音幅度 0.00 0.00 图子的前面板 取国利技论文在线 程序框图如图所示: 样点教 通1 俑幅卣 E 0 踊道出 DBLI 逍道幅值 通道2出 追2噪音幅,熨匚 采样 罘样周 图子的稈序框图 子程序的具体制作过程为 新建一个,按照图改置好前面板。 按照图设计好程序框图。 编辑了图标,打开前面板,双击右上角图标,或在右上角图标的右键弹出菜单中 选择 弹出个图标编辑器,在编辑器中创建自己喜爱或易于查询的图标,其用法 与 系统中的画笔类似。本设计在编辑器中的图标设计如图所示 Icon edito e Edit Felp M1kb沿hite ③18 256 16 Cancel 图子的图标设计 设置子输出输入端口。本子中,把它设置为输入,输出的。采样频率 设置为 采样点数设置为。输入端口包括:通道波形选择、通道频率、通 道幅值、通道噪音幅值、遥道波形选择、通道频率、通道幅值、通道噪音幅值、 采样频率。输出端口包括:通道信号输出、通道信号输出、采样周期。 命名与保存。将此子命名并保存为信号源,以后便可以在总程序直接调用这个子 信号源所调用的各种子函数结构图,如图所小 取国利技论文在线 图信号源结构图 信号的预处理 只有强大的信号分析与处理功能。系统获得旳采样信号和薮据必须经过一定 的数学分析和处理后才能得到需要的结果。 将数据采集和测试分析中的常用数学 与信号分析处理算法程序集成在起,提供了先进的教学与信号分析环境,分别在 子模板信号处玛 子模板内 对数字信号进行预处理有两种方法,数字滤泼和窗函数。本文只讲述对数字信号进行预 处理的数字滤波方法。这一部分采用结构,可提供种滤波器选择,包括:巴特沃大 滤波器、切比雪大滤波器、切比雪夫型滤波器、贝赛尔滤波器。另外,还提供了滤波器 类型选择,滤波器截止频率和阶数都可做调整 如图为滤波器前面板的设计,图为滤波器的程序框图。图为滤波器调用的各种子 的结构图。 通道1输入 通道1输出 0106334 -78.4 通道2输A 通道2出 94.2 选择滤波器 滤波器阶次 巴特沃斯 米样频率 x轴坐标 1 0000 0s.0 图滤波器前面板 取国利技论文在线 通道1入 道狗田 通五2衔日 轴竺构 滤波器阶次 图滤波器程序框图 图E 图滤波器结构图 处理后的信号波形如图所示 处理后信号波形 0.0 A 250.0 -500,0- 0.000.020.040.060.080.10 图处理后波形 信号的分析 频谱分析 可以通过频谱图观察信号的基波与谐波的频率分布情况。处理后信号的频谱图如图 所示。方波的基波为 以 为对称中心有一个完整的尖峰,在约处有 个较小的谐波。正弦波处个完整的尖峰,无明显的谐波分量 取国利技论文在线 l25.U 频遣 100 75.0 0 25,0 /Hz ∩ ALI 10n 图信号的频谱图 功率谱分析 可以通过信号功率谱观察信号在各个频率点上的功率分布。功率分布其功率谱如图 所示 功率语 >滤波器截止频率 100.0 〕.0 100.0 300.0 图信号的功率谱 功率谱的程序框图如图所示。 △ 图功率谱的程序框图 信号存储与读取 本设计集成了泼形保存和读取功能。用户可以根据需要保存和读取信号波形,对信号的 分析研究十分便利。保存文件的格式为格式。 存储与读取部分的稈序框图如图所示: 合亡后亡合后 DTEC T 图波形的存储与读取程序 取国利技论文在线 总结 虚拟仪器是计算机软件技术、通信技术和测量技术相结合的产物,它的出现使得测试技 术进入了新纪元。本文介绍了虚拟仪器及相应的软件开发平台 给出了基于 开发信号的分析与处理软件的方法和步骤。 木文提出的基于 的频谱分析与信号处理软件,该软件由信号的产生模块、信号 的预处珄模块、信号分析模块及信号的存储与读取模块等四部分组成。信号的产生模块可以 由声卡获取信号或由波形产生函数产生信号。波形产生函数可以同时产生两路信号,频率 匾值可调;信号的预处理模垬提供滤波功能;信号的分析模垬可对处理后的信号进行频谱分 析和功率谱分析;信号存储与读取模块可把信号存储为文本方式,并能对这种格式进行读取。 四个部分紧密结合成为一个整体系统,能较好地完成对信号的采集、分析处理和存储读取 参考文献 刘君华,郭会军,赵向阳等基于 的虚拟仪器设计北京:电子工业出版 汪海生 基础教程北京:电子工业出版社 石川,张琳娜,刘武发基于 的数据采集与信号处理系统的设计机械设计与制造, 蔡国英,张宏群基于 的信号产生与分析系统理论与方法, 李冰,曲宝,刘金辉基于 的虚拟频谱分析仪设计煤矿机板, 作者简介: 陈薇,女, 年生,硕士研究生,中国矿业大学,主要研究方向是无线传感器网终、人 智能。