基于LabVIEW 8．5的信號(hào)幅值特征值求取系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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LabVIEW是基于圖形編譯(Graphics，G)語(yǔ)言的虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、信號(hào)生成、信號(hào)處理、輸入／輸出控制等功能。與傳統(tǒng)編程采取的文本語(yǔ)言相比，LabVIEW使用G語(yǔ)言編程，界面更加友好直觀(guān)，是一種直覺(jué)式圖形程序語(yǔ)言。它有兩個(gè)基本窗口，前面板窗口和流程圖窗口，前面板窗口用于設(shè)置控制對(duì)象和顯示對(duì)象，相當(dāng)于常規(guī)儀器的顯示屏幕或指針；流程圖窗口用于編寫(xiě)和顯示程序的圖形源代碼，相當(dāng)于語(yǔ)言編程中的語(yǔ)句，它由各種能夠完成一定功能的模塊通過(guò)連接線(xiàn)連接而成。
信號(hào)特征值以一個(gè)數(shù)值表示信號(hào)的某些時(shí)域特征，是對(duì)測(cè)試信號(hào)最簡(jiǎn)單直觀(guān)的時(shí)域描述。在測(cè)試系統(tǒng)中往往用一些模擬儀器表來(lái)指示信號(hào)的特征值。將測(cè)試信號(hào)采集到計(jì)算機(jī)后，可以在測(cè)試虛擬儀器中進(jìn)行信號(hào)特征值處理，并在其前面板上直觀(guān)地表示出信號(hào)的特征值，可以給虛擬儀器的使用者提供一個(gè)了解測(cè)試信號(hào)變化的快速途徑。現(xiàn)就基于LabVIEW對(duì)周期信號(hào)及隨機(jī)信號(hào)幅值特征值求取系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
1 信號(hào)幅值特征值分析
1．1 周期信號(hào)的幅值特征值
周期信號(hào)的幅值特征值常以峰值、峰-峰值、均值、均方值和有效值表示。
(1)峰值xp和峰-峰值xp-p
峰值xp指在一個(gè)周期內(nèi)信號(hào)x(t)可能出現(xiàn)的最大絕對(duì)瞬時(shí)值，即：xp=|x(t)|max。
峰-峰值xp-p是指在一個(gè)周期內(nèi)信號(hào)最大瞬時(shí)值xmax與最小瞬時(shí)值xmin之差的絕對(duì)值，即xp-p=|xmax-xmin|。
信號(hào)的峰值和峰一峰值給出了信號(hào)變化的極限范圍，是選擇測(cè)試裝置的量程和動(dòng)態(tài)范圍的依據(jù)。
(2)均值μx
周期信號(hào)的均值
表示信號(hào)變化的中心趨勢(shì)，是信號(hào)的常值分量。
(3)均方值pav和有效值xrms
周期信號(hào)屬于功率信號(hào)，其能量無(wú)限，平均功率
它反映了信號(hào)功率的大小。
平均功率的平方根就是信號(hào)的有效值xrms，即：
1．2 隨機(jī)信號(hào)的幅值
(1)均值μx是指各態(tài)歷經(jīng)隨即信號(hào)的樣本函數(shù)x(t)在觀(guān)測(cè)時(shí)間T上的平均值，即：
它表示隨機(jī)信號(hào)的常值分量，是隨機(jī)信號(hào)波動(dòng)的中心值，描述了隨機(jī)信號(hào)的靜態(tài)分量。
(2)方差σx2描述隨機(jī)信號(hào)的幅值波動(dòng)程度。用樣本函數(shù)x(t)偏離均值μx的平方均值表示，即：
它是分析隨機(jī)信號(hào)的重要參數(shù)。信號(hào)波動(dòng)的范圍愈大，則σx電愈大。可見(jiàn)，標(biāo)準(zhǔn)差σx描述了隨機(jī)信號(hào)的動(dòng)態(tài)分量。
(3)均方值ψx2描述隨機(jī)信號(hào)的強(qiáng)度，它是樣本函數(shù)x(t)的平均值，即：
它代表信號(hào)的平均功率。
2 LabVIEW實(shí)現(xiàn)信號(hào)幅值特征值求取
2．1 LabVIEW實(shí)現(xiàn)周期信號(hào)幅值特征值求取
用Express VI中的幅值和電平測(cè)量VI最為簡(jiǎn)單有效。它的達(dá)到路徑是函數(shù)→信號(hào)分析→幅值和電平測(cè)量
如圖1所示。
參數(shù)對(duì)話(huà)框中共劃分4個(gè)區(qū)域，分別是要求進(jìn)行的幅值特征值求取的項(xiàng)目、當(dāng)前信號(hào)幅值特征值求取的結(jié)果、輸入信號(hào)預(yù)覽窗口和加窗后信號(hào)預(yù)覽窗口。其中，最重要的是幅值特征值求取的項(xiàng)目設(shè)置。
用Express信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)仿真信號(hào)，其參數(shù)設(shè)置如圖2所示。這是個(gè)具有直流偏置和泊松噪聲干擾的三角波信號(hào)。用幅值和電平測(cè)量檢測(cè)其能夠檢測(cè)的所有幅值特征值的測(cè)試VI的前后面板示圖，如圖3所示。
評(píng)論