利用LabVIEW实现信号处理.doc

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1、利用LabVIEW实现信号处理摘要信号处理几乎涉及到所有的工程技术领域，而频谱分析正是信号处理中的一个非常重要的分析手段。一般的频谱分析都依靠传统频谱分析仪来完成，价格昂贵，体积庞大，不便于工程技术人员携带。而基于LabVIEW设计的虚拟频谱分析仪，用软件代替硬件，价格低，便于工程技术人员完成现场信号的采集、处理及频谱分析。现今最有代表性的图形化编辑软件——LabVIEW，用之模拟从DAQ板卡中采集到一路带有均匀白噪声的正弦信号，显示其波形，并分析、显示其幅频特性曲线以及相频特性曲线。另外本文还根据LabVIE

2、W中的子程序，实现了语音信号的录音与播放。关键词虚拟仪器数据采集总线LabVIEW1.1LabVIEW简介LabVIEW(laboratoryvirtualinstrumentengineeringwokbench——实验室虚拟仪器工程平台)的概念,是直观的前面板与流程图式的编程方法的结合,是构建虚拟仪器的理想工具。LabVIEW和仪器系统的数据采集、分析、显示部分一起协调工作,是简化了而又更易于使用的基于图形化编程语言G的开发环境。LabVIEW集成了很多仪器硬件库,如GPIB/VXI/PXI/基于计算机的仪

3、器、RS232/485协议、插入式数据采集、模拟/数字/计数器Ｉ/Ｏ、信号调理、分布式数据采集、图像获取和机器视觉、运动控制、PLC/数据日志等。与传统的编程方式相比,使用LabVIEW设计虚拟仪器,可以提高效率4～10倍。同时,利用其模块化和递归方式,用户可以在很短的时间内构建、设计和更改自己的虚拟仪器系统。1.2用LabVIEW设计虚拟仪器的步骤LabVIEW编程一般要经过以下几个步骤。1、总体设计：根据用户需求，进行VI总体结构设计，确定面板布局与程序流程，并保证所使用的虚拟仪器硬件在LabVIEW函数库

4、中有相应的驱动程序。2、前面板设计：在LabVIEW的前面板编辑窗口内，利用工具模板和控件模板进行VI前面板的设计。3、方框图编程：在LabVIEW的方框图编辑窗口内，利用工具模板和函数模板进行方框图编程。4、程序调试：单击前面板编辑窗口或方框图编辑窗口工具条中的运行按钮，执行VI程序；同时可利用LabVIEW工具模板中的断点工具和探针工具调试缩编程序。2.1LabVIEW与信号处理信号处理是LabVIEW的一个重要组成部分它提供了大量的信号处理库函数，即VI，从信号的生成或采集，进行FFT变换，到作各种谱分析

5、等都有现成的VI调用，对于通用信号的分析或精度要求不高时，利用其现成的VI就已经能够满足要求。但当用于处理复杂信号时，其精度远达不到要求。LabVIEW是一比较开放的编程环境，它提供了代码接口节点（CIN）和调用库函数（CLF）等功能，方便了用户直接调用由其它语言编成的可执行程序。结合工程实际，编制了信号处理频谱校正的部分程序。利用LabVIEW的CIN接点功能，加入频谱校正三种新方法，大幅度提高了处理复杂信号的精度，使其完全满足工程分析需要。2.2利用LabVIEW实现信号处理的目的意义信号处理，作为对信号的

6、分析、解释和操作，是几乎各类工程应用中的基本需求。借助LabVIEW软件完整的分析功能，无需浪费时间移动不相容工具之间的数据，无需编写自己的分析规程，就能处理各类信号。想在屏幕上查看数据，单凭数据的采集和处理往往是不够的。您有时需要保存采集的数据以备今后参考；在硬盘和数据库中存储数百或数千兆字节的数据也并不稀奇。应用程序运行了一次乃至上百次后，用户继而可以提取信息以便作出决定、比较结果、对过程做适当的修改，直到获得满意的结果。盲目存储所有采集的数据，使累积大量数据相对容易，以至其变得无法管理。借助快速数据采集卡

7、和足量的通道数，只需数毫秒就能获取数千个值[NIPCI-6115S系列数据采集(DAQ)卡每秒采集超过57MB的原始数据]。搞清所有数据的意义并不是一项琐碎的任务。工程师和科学家一般会提出报告，创建图形，并最终用经验数据来证实任何评估和结论。缺乏正确的工具，任务艰巨的同时，还导致效率下降。借助LabVIEW，在将数据存储到磁盘前，可先轻松执行重要的数据压缩和规范化，这样在提取已保存的数据做进一步分析或预览时，就显得更容易。重采样、平均和数学变换，如：快速傅立叶变换(FFT)，可将大量原始数据转换为更有用的结果以

8、便记录和今后参考。有别于仅为数据采集或信号处理设计的软件开发工具，LabVIEW从开发时就提供完全集成的解决方案，帮助用户在单一环境中同时采集并分析数据。2.3带有白噪声的正弦信号分析本节采用LabVIEW编写一个VI程序，模仿从DAQ板中采集一信号，假设该信号为带有均匀白噪声的正弦信号，其中正弦信号的幅度值为1V，白噪声信号的峰值为0.2V。从DAQ板卡中采集信号后，采用传统示波器的