20xx基于labview的虛擬頻譜儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)畢業(yè)論文-wenkub
2025-01-13 22 本頁(yè)面
【正文】 同功能的儀器，以實(shí)現(xiàn)不同的測(cè)量和控制功能。
圖21 虛擬軟件體系結(jié)構(gòu) LabVIEW 簡(jiǎn)介 LabVIEW知識(shí)簡(jiǎn)介 LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是由美國(guó)國(guó)家儀器（NI）公司編寫(xiě)開(kāi)發(fā)的。LabVIEW軟件版本所提供的圖形控件在研究開(kāi)發(fā)人員之間用的大部分是一致的[3]，這使得編程語(yǔ)言更加具有可讀性，如下圖22所示為L(zhǎng)abVIEW的初始界面: 圖22 LabVIEW的初始界面 LabVIEW的基本程序構(gòu)成 LabVIEW的核心是VI。我們可以利用軟件具備的各種功能和控件來(lái)設(shè)計(jì)我們的前面板?？丶g的數(shù)據(jù)信息就通過(guò)數(shù)據(jù)線在功能控件模塊之間傳遞。前面板提供了信號(hào)生成模塊，可以通過(guò)其屬性內(nèi)容選擇輸入的仿真信號(hào)[5]，例如方波信號(hào)，正弦波信號(hào)，三角波信號(hào)等，類似的選擇還有濾波器的選擇，而且在前面板可以對(duì)信號(hào)的頻率和幅值進(jìn)行調(diào)節(jié)。這樣一個(gè)具有測(cè)試功能的虛擬儀器頻譜儀就完成了。對(duì)任何一個(gè)事物的描述都需要從多個(gè)方面進(jìn)行描述才能把該事物與其他事物區(qū)分開(kāi)來(lái)。時(shí)域分析是指信號(hào)隨時(shí)間變化而變化的分析，頻域分析是指在坐標(biāo)上顯示信號(hào)的頻率變化。
信號(hào)頻譜分析的方法 在工作中我們用頻譜分析儀來(lái)分析信號(hào)的頻譜，頻譜儀有模擬式和數(shù)字式[8]兩種工作模式。很多周期函數(shù)信號(hào)都可以展開(kāi)成正交函數(shù)來(lái)線性組合成無(wú)窮級(jí)數(shù)，如正交函數(shù)集是三角函數(shù)集或者指數(shù)函數(shù)集,則可把它展開(kāi)成為傅立葉級(jí)數(shù)，一般表達(dá)式為： （33） 直流分量幅值為： （34） 各余弦分量幅值為： （35） 各正弦分量幅值為： （36） 周期信號(hào)的三角函數(shù)展開(kāi)式的另一種形式為： （37） 直流分量幅值為： （38） 各頻率分量幅值為： （39） 各頻率分量的相位為 （310） 式中，T—周期，；基波圓頻率；f0—基波頻率；。
每條譜線只會(huì)出現(xiàn)在基波頻率的諧波頻率處。LabVIEW還提供了FFT圖標(biāo)可供用戶直接使用來(lái)進(jìn)行頻譜分析。于是處在離散譜之間信號(hào)頻譜就被丟掉，用這種方法只能算出信號(hào)連續(xù)頻譜中N個(gè)抽樣點(diǎn)處的值，而漏掉一些頻譜，所以它不能完全代表頻譜的分布，像個(gè)柵欄一樣，所以把這種現(xiàn)象稱為柵欄效應(yīng)。
軟件部分的設(shè)計(jì) 前面板的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)是應(yīng)用LabVIEW2020版本。用戶可以通過(guò)該模塊來(lái)設(shè)置所需要輸入的仿真信號(hào)，例如，加噪聲的正弦波、方波、三角波等。且可對(duì)信號(hào)幅值的峰值、功率的峰值進(jìn)行數(shù)字顯示。
控制仿真信號(hào)的幅值和頻率以及濾波器的采樣頻率、幅值的功能。
圖41 虛擬頻譜分析儀前面板 5，顯示濾波器濾波后的波形的高低電平和幅值。濾波器模塊可以輸入設(shè)定濾波器的采樣頻率、幅值、周期和濾波類型。
打開(kāi)LABVIEW設(shè)計(jì)軟件的程序框圖窗口，進(jìn)入程序框圖的設(shè)計(jì)界面，由于我們已經(jīng)完成了前面板的設(shè)計(jì)，所以在程序框圖中會(huì)顯示程序前面板已經(jīng)選擇的控件，但是它們的圖標(biāo)是不同的，所以要注意區(qū)分。
圖42 程序框圖 仿真信號(hào)生成模塊 LabVIEW的函數(shù)庫(kù)中有豐富的仿真信號(hào)，如方波、正弦波、三角波等。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，包含了一個(gè)仿真信號(hào)生成模塊，在該模塊中有正弦+均勻的白噪聲、方波、三角波。濾波器實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)允許特定頻率的信號(hào)通過(guò)而阻斷其他頻率的信號(hào)的選頻電路，在設(shè)計(jì)中可以應(yīng)用它的這種特性[13]來(lái)處理其他各種干擾信號(hào)的干擾。其中，左圖是加均勻白噪聲的方波，右圖是經(jīng)過(guò)低通濾波器濾波后的信號(hào)波形。同樣的我們還可以顯示波形的電平，這里的電平顯示用到了電平顯示模塊和數(shù)組顯示模塊，因?yàn)槲覀兛梢远啻螌?duì)波形進(jìn)行測(cè)量所以用到的是數(shù)組顯示模塊，如圖47所示。經(jīng)過(guò)頻譜分析后得到的功率譜如圖410所示，幅值譜如圖411所示。要做成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我首先要對(duì)虛擬儀器有一個(gè)較深刻的理解，虛擬儀器的核心思想、背景和發(fā)展都是要知道的，其次是我做本畢業(yè)設(shè)計(jì)所要用到的知識(shí)，比如上面有很多控件，是需要我有一些硬件基礎(chǔ)的，還有里面的編程思維和其他文本語(yǔ)言有相似之處，把這些結(jié)合起來(lái)，我就可以做虛擬頻譜儀了，做虛擬頻譜儀首先要做的是軟件功能的實(shí)現(xiàn)，在軟件功能實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中還出現(xiàn)了一些問(wèn)題，比如波形參數(shù)控制不合理，有些控件用的方法不對(duì)，考慮問(wèn)題不周到等等，這些都在我查資料和分析程序框圖的情況下逐步解決了，在軟件功能初步實(shí)現(xiàn)以后，我所要做的就是寫(xiě)畢業(yè)論文了，我在寫(xiě)畢業(yè)論文過(guò)程中，結(jié)合所學(xué)知識(shí)，盡量把論文寫(xiě)得合理規(guī)范，并且也加深了我對(duì)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也可以再次完善我的軟件設(shè)計(jì)，從而讓整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)更加完美。由虛擬頻譜儀的設(shè)計(jì)過(guò)程可以看出，基于LabVIEW的虛擬頻譜儀的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)是很直觀的，用戶可以通過(guò)自己的需求，調(diào)用軟件中不同的功能模塊，組建自己想要的儀器，這對(duì)使用者，尤其是個(gè)人使用是非常方便的。虛擬儀器頻譜儀界面容易控制，操作方便，還降低了成本，方便用戶的修改與保存。
參考文獻(xiàn) [1] 袁淵，古軍，虛擬儀器基礎(chǔ)教程[M].西安電子科技大學(xué)出版社，2002. [2] National Instruments Corporation .LabVIEW user’s ,18 [3] 劉君華，：西安電子科技大學(xué)出版社，2020 [4]侯國(guó)屏，王坤，[M].北京：清華大學(xué)出版社，2020 [5] 黃松嶺： [6] 余成波，陶紅艷：信號(hào)與系統(tǒng)（第二版） [7] 康華光.：模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）[M]高等教育出版社 [8] 李瑋，基于中頻數(shù)字化的虛擬射頻頻譜分析儀的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)：[碩士學(xué)位論文]武漢理工大學(xué) 34 [9] 丁玉美，： [10] Kaichao Yao. Virtual Spectrum Analyzer Design a
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