• 基于LabVIEW虛擬信號(hào)頻譜分析儀的設(shè)計(jì) (1)———基于LabVIEW虛擬信號(hào)頻譜分析儀的設(shè)計(jì) (1)

           0  引言

      隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,利用軟件進(jìn)行信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛,已開(kāi)發(fā)的用于虛擬儀器的數(shù)字信號(hào)處理和圖像處理軟件的功能也日益強(qiáng)大。數(shù)字信號(hào)處理是指采用數(shù)字系統(tǒng)方法對(duì)離散的數(shù)字序列描述信號(hào)進(jìn)行處理的一種方法,與傳統(tǒng)的模擬信號(hào)處理方法相比,它具有高度的穩(wěn)定性、靈活性、精確性,能實(shí)現(xiàn)高精度和大動(dòng)態(tài)范圍的信號(hào)分析,因此具有顯著的優(yōu)越性。而數(shù)字信號(hào)處理方法的運(yùn)用又是虛擬儀器平臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)的重要組成部分。由于NI公司的LabVIEW包含有信號(hào)分析和處理函數(shù)庫(kù)部分。因此,利用LabVIEW提供的信號(hào)分析函數(shù)庫(kù),配合已開(kāi)發(fā)的數(shù)字示波器即可實(shí)現(xiàn)虛擬信號(hào)頻譜分析儀的信號(hào)處理功能,其信號(hào)的分析側(cè)重于對(duì)信號(hào)頻譜的分析以及濾波處理。

      1  系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案

      本設(shè)計(jì)的虛擬頻譜分析儀即可以對(duì)虛擬信號(hào)發(fā)生器所產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行頻譜分析。也可以對(duì)通過(guò)信號(hào)調(diào)理器,基于PCI總線的DAQ卡組成的采集系統(tǒng)所采集到的外部信號(hào)進(jìn)行頻譜分析。其中,在對(duì)外部信號(hào)進(jìn)行頻譜分析時(shí),外界被測(cè)信號(hào)首先傳送到信號(hào)調(diào)理電路,且由信號(hào)調(diào)理電路對(duì)它進(jìn)行放大、濾波、隔離等處理后,再經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,以將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),然后由軟件對(duì)被測(cè)試信號(hào)進(jìn)行頻譜分析和處理,最后得到測(cè)試結(jié)果,并按要求將它們顯示或儲(chǔ)存起來(lái)。

      本文所設(shè)計(jì)的虛擬頻譜分析儀的前面板圖如圖1所示。這一種虛擬頻譜分析儀能夠提供一個(gè)高精度的頻譜分析功能,并且可以同時(shí)觀察輸入信號(hào)的頻域顯示。但該虛擬頻譜分析儀受數(shù)據(jù)采集卡采樣速率的限制,其頻率范圍僅為0~50kHz,用戶可以通過(guò)改變采樣速率和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度來(lái)選擇頻率分辨率。在虛擬頻譜分析儀的設(shè)計(jì)中可以通過(guò)程序直接讀出基波頻率和峰值大小,并將它們顯示在面板上,用戶參考這個(gè)值可以手動(dòng)調(diào)整采樣速率的大小和顯示圖形中X、Y軸的坐標(biāo)來(lái)觀察所需要的頻譜圖,因此操作更加直觀、簡(jiǎn)便。信號(hào)頻譜分析儀的主要數(shù)據(jù)處理工作就是對(duì)待分析信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換,然后分析其頻譜特性,并顯示計(jì)算結(jié)果。

      2虛擬頻譜分析儀的軟件設(shè)計(jì)

      虛擬頻譜分析儀的軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示。   

      2.1數(shù)據(jù)采集模塊

      數(shù)據(jù)采集模塊采用子VI AI Acquire Waveform.vi來(lái)控制PCI-1200數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集操作,并對(duì)采集進(jìn)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析。參數(shù)設(shè)置模塊可以設(shè)置的參數(shù)主要包括:設(shè)備與通道,緩沖區(qū)大小,采樣點(diǎn)數(shù),觸發(fā)控制,掃描率,顯示方式。頻譜分析模塊是由加窗函數(shù)模塊、功率譜轉(zhuǎn)換模塊、功率譜單位轉(zhuǎn)換模塊、功率頻率峰值檢波子模快組成。

     
     
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