基于labview的信号频域分析

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1、基于LabVIEW的信号频域分析第27卷第3期2005年5月泰山学院JOURNALOFTAISHANUNIVERSITYVO1.27NO.3May.2005基于LabVIEW的信号频域分析曹会国(山东科技大学机电学院266510,泰山学院物理与电了科学系，山东泰安271012)［摘要］通过基于LabVIEW语言的虚拟仪器的设计，对信号进行频域分析，相对于传统分析测试手段，既可省却硬件设备购置，又可实现快速化,形彖化.用户只需键入相应参数即可对被测信号进行频域分析，为信号分析和处理的学习，实践提供一种新的工具.［

2、关键词］信号分析和处理;频域分析;LabVIEW［中图分类号］TN911.7［文献标识码］A［文章编号］1672—2590(2005)03—0045—04信号分析和处理是信息科学的重要组成部分,20世纪80年代以来，它的基本理论,方法和技术，得到了迅猛的发展和广泛的应用，己经不仅仅是传统的无线电技术专业的基础知识,而成为许多专业的共同基础，更是测控技术与仪器，自动化技术等方面的科技人员必须掌握的专业理论之一.LabVIEW是LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbe

3、nch(实验室虚拟仪器集成环境)的简称，是美国国家仪器公司NI(Nationallnstiriments)的创新软件产品，被誉为科学家与工程师”的语言.虚拟仪器是LabVIEW的精髓,通过虚拟仪器的延伸与扩展，使LabVIEW的应用更加广泛採用LabVIEW语言编程,借助于PC强大的图形环境和在线帮助功能，建立图形化的”虚拟的”仪器面板，完成对信号的频域分析，充分发挥Lab.VIEW人机交互性好的特点，又可提高分析效率.1信号的频域分析信号的频域描述是以厂或汽二2）为横坐标变量来描述信号幅值，相位的变化规律.傅

4、里叶变换是信号处理与数据处理中一个重要分析工具,其意义在于将时域与频域信号联系了起来.通过频域分析将复杂的信号分解为各个单一的频率成分，因此一些在时域中难以分析的信号，在频域屮其特征可以看的一目了然.1.1快速傅里叶变换计算机只能对离散数列进行处理，在数字系统中将采样信号由时域变化到频域的算法是着名的离散傅里叶变换（DFT）.DFT建立了时域屮的信号采样与其频域表示法Z间的联系,但由于DFT运算工作量太大，在许多应用场合，普遍应用快速傅里叶变换（FFvr）.FFvr是DFT的一种简化快速算法丄abVIEW高级分

5、析程序中的频域子模板提供了丰富的时域和频域转换函数,其中有两种可以进行FFT的vl（虚拟仪器），即RealFFvrVI和ComplexFFvrVI.前者用于对实信号FFvi•，后者用于对复信号进行FFvr,但输出都是复数.由于大多数实际信号都是实数，因此大多数应用使用RealFFvrVI.RealFFvrvI模块作用如下.RealFFvr（实数快速傅里叶变换）VI:用以计算输入数据的FFvr,将时域信号转化为频域信号•输入为实数数组，输出结果为复数数组.1.2信号的频谱分析信号的频谱分析是频域分析的重要组成部分

6、・LabVIEW的AdvancedAnalysis库中有许多频谱分析的［收稿日期］2oo5—01—26【作者简介］曹会国（197o一・）,男，山东科技大学机电学院硕士研究生泰山学院物理系讲师46泰山学院第27卷功能模块程序•使用LabVIEW设计虚拟仪器自行产生信号进行分析，可以随时调整输入频率，幅度，合理选取采样间隔，使频谱分析精度得到一定保证.另外还可以根据需要进行谐波失真分析，了解系统是否存在一定的非线性度.2信号频域分析的LabVIEW实现根据需要,被测信号可能来自外部输入，也可以用LabVIEW设计相

7、应信号发生器来产生•这里以内部产生为例来说明信号频域分析的LabVIEW实现过程.基于LabVIEW的虚拟仪器的设计包括前面板（仪器面板）的设计和流程图（程序）的设计两个方面.2」信号发牛器流程图的设计首先利用LabVIEW设计一个信号发生器，以产生多个正弦波相叠加的时域信号作为被测信号•假设被测信号由三个时域信号正弦波相叠加而成,一个为频率为FlHz,幅值为Alv;一个频率为F2H.幅值为A2V;—个频率为F3Hz,幅值为A3V.设计过程很简单，从LabVIEW的功能模板（FunctionPalette）中找

8、到SinePattern.vi和Bundle函数.用三个SinePattern.vi产生三个正弦波;通过选择工具向下拖动Bundle函数图标，使输入增加为三个，以输入三个正弦波，产生被测吋域信号•如图1所示：生正琵硬二一F…——I1『…〜一…E1二Jli圈•••-••••图12.2被测信号频域分析流程图的设计信号发生器输出的信号分别送到RealFFvr和ArraySize函数，经相应