基于LabVIEW的信号幅值特征值求取系统设计
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引 言
LabVIEW有两个基本窗口,前面板窗口和流程图窗口,前面板窗口用于设置控制对象和显示对象,相当于常规仪器的显示屏幕或指针;流程图窗口用于编写和显示程序的图形源代码,相当于语言编程中的语句,它由各种能够完成一定功能的模块通过连接线连接而成。
信号特征值以一个数值表示信号的某些时域特征,是对测试信号最简单直观的时域描述。在测试系统中往往用一些模拟仪器表来指示信号的特征值。将测试信号采集到计算机后,可以在测试虚拟仪器中进行信号特征值处理,并在其前面板上直观地表示出信号的特征值,可以给虚拟仪器的使用者提供一个了解测试信号变化的快速途径。现就基于LabVIEW对周期信号及随机信号幅值特征值求取系统进行设计
。
1 信号幅值特征值分析
1.1 周期信号的幅值特征值
周期信号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指在一个周期内信号x(t)可能出现的最大绝对瞬时值,即:xp=|x(t)|max。
峰-峰值xp-p是指在一个周期内信号最大瞬时值xmax与最小瞬时值xmin之差的绝对值,即xp-p=|xmax-xmin|。
信号的峰值和峰一峰值给出了信号变化的极限范围,是选择测试装置的量程和动态范围的依据。
(2)均值μx
周期信号的均值
它代表信号的平均功率。
2 LabVIEW实现信号幅值特征值求取
2.1 LabVIEW实现周期信号幅值特征值求取
用Express VI中的幅值和电平测量VI最为简单有效。它的达到路径是函数→信号分析→幅值和电平测量
如图1所示。
参数对话框中共划分4个区域,分别是要求进行的幅值特征值求取的项目、当前信号幅值特征值求取的结果、输入信号预览窗口和加窗后信号预览窗口。其中,最重要的是幅值特征值求取的项目设置。
用Express信号发生器产生一个仿真信号,其参数设置如图2所示。这是个具有直流偏置和泊松噪声干扰的三角波信号。用幅值和电平测量检测其能够检测的所有幅值特征值的测试VI的前后面板示图,如图3所示。
2.2 LabVIEW实现随机信号幅值特征值求取
幅值和电平测量主要针对周期信号进行处理,因此,它可以求取的参数中没有包括随机信号和标准差。但可以引入Express VI中的配置统计
它与信号幅值和电平测量位于同一个模板上,如图4所示。
现在用Express信号发生器产生一个仿真信号,其参数设置如图2所示。这是个具有直流偏置和泊松噪声干扰的三角波信号。配置统计检测其能够检测的所有幅值特征值的测试VI的前后面板示意图,如图5所示。
参数对话框共划分了五个区域,分别是要求进行的幅值特征值统计的项目、当前信号幅值特征值统计的结果、输入信号窗口和统计极值以及统计采样特征。其中,最重要的是幅值特征值统计项目的设置。现求取随机信号幅值特征值,则选取均方根,标准差,方差即可。
3 信号的测量分析
通过信号发生器产生一个仿真信号,可以设定仿真信号的某些参数,如信号的信号类型、频率、幅值、偏移量等参数值。此外,还可以改变噪声类型:二项分布噪声,高斯白噪声,泊松噪声等。通过对配置仿真信号参数的调节设定,观察LabVIEW对其特征值做出相应的变化,能有效直观地从多方面验证分析结果。例如,上文给出一个直流偏置和泊松噪声干扰的三角波信号,则可以通过Express VI前面板看到当前信号的某些特征值的大小。
4 结 语
通过实测证明了系统测试分析结果的可靠性。利用该系统可以方便地进行现场测试与分析,提高了测试效率和结果的精确度,且摆脱了传统测试分析仪器功能单一,成本高,不便于携带的缺点。