Labwindows/CVI 信号分析与处理

第六章 信号处理与分析

６．１　概述

数字信号在我们周围无所不在。因为数字信号具有高保真、低噪声和便于信号处理的

优点，所以得到了广泛的应用，例如电话公司使用数字信号传输语音，广播、电视和高保

真音响系统也都在逐渐数字化。太空中的卫星将测得数据以数字信号的形式发送到地面接

收站。对遥远星球和外部空间拍摄的照片也是采用数字方法处理，去除干扰，获得有用的

信息。经济数据、人口普查结果、股票市场价格都可以采用数字信号的形式获得。因为数

字信号处理具有这么多优点，在用计算机对模拟信号进行处理之前也常把它们先转换成数

通过分析和处理数字信号，可以从噪声中分离出有用的信息，并用比原始数据更全面

的表格显示这些信息。下图显示的是经过处理的数据曲线。

用于测量的虚拟仪器(VI)

用于测量的虚拟仪器(VI)执行的典型的测量任务有：

 计算信号中存在的总的谐波失真。

 决定系统的脉冲响应或传递函数。

 估计系统的动态响应参数，例如上升时间、超调量等等。

 计算信号的幅频特性和相频特性。

 估计信号中含有的交流成分和直流成分。

 计算出来的频谱是单边的（single_sided），范围从直流分量到 Nyquist 频率

(二分之一取样频率)。（即没有负频率出现）

 需要时可以使用窗函数，窗是经过刻度地，因此每个窗提供相同的频谱幅度

峰值，可以精确地限制信号的幅值。

一般情况下，可以将数据采集 VI 的输出直接连接到测量 VI 的输入端。测量 VI 的输出

又可以连接到绘图 VI 以得到可视的显示。

有些测量 VI 用来进行时域到频域的转换，例如计算幅频特性和相频特性、功率谱、网

路的传递函数等等。另一些测量 VI 可以刻度时域窗和对功率和频率进行估算。

本章我们将介绍测量 VI 中常用的一些数字信号处理函数。

LabVIEW 的流程图编程方法和分析 VI 库的扩展工具箱使得分析软件的开发变得更加

①．Signal Generation（信号发生）：用于产生数字特性曲线和波形。

②．Time Domain（时域分析）：用于进行频域转换、频域分析等。

③．Frequency Domain（频域分析）：

④．Measurement（测量函数）：用于执行各种测量功能，例如单边 FFT、 频 谱 、

比例加窗以及泄漏频谱、能量的估算。

⑤．Digital Filters（数字滤波器）：用于执行 IIR、FIR 和非线性滤波功能。

⑥．Windowing（窗函数）：用于对数据加窗。

在后面几节中，你将学习如何使用分析库中的 VI 创建函数发生器和简单实用的频谱分

析仪，如何使用数字滤波器，窗函数的作用以及不同类型窗函数的优点，怎样执行简单的

曲线拟合功能，以及其他一些内容。可以在 labview\examples\analysis 目录中找到一些

演示程序。

６．２　信号的产生

 产生用于 D/A 转换的信号

在 LabVIEW 6i 中 提 供 了 波 形 函 数 ， 为 制 作 函 数 发 生 器 提 供 了 方 便 。 以

Waveform>>Waveform Generation 中的基本函数发生器（Basic Function Generator.vi）为例，

其图标如下：

参数说明：

offset：波形的直流偏移量，缺省值为 0.0。数据类型 DBL

reset signal：将波形相位重置为相位控制值且将时间标志置为 0。缺省值为 FALSE.

signal type：产生的波形的类型，缺省值为正弦波。

status ：缺省值为 FALSE，发生错误时变为 TRUE。

code ：错误代码，缺省值为 0。

source ：在大多数情况下是产生错误的 VI 或函数的名称，缺省值为一个空串。

sampling info ：一个包括采样信息的簇。共有 Fs 和#s 两个参数。

Fs ：采样率，单位是样本数/秒，缺省值为 1000。

#s ：波形的样本数，缺省值为 1000。