【正文】 間和地點不再受環(huán)境限制；（4）實驗過程簡單直觀，功能齊全；（5）易做到技術(shù)的更新?lián)Q代；（6）實驗的精度高，可以避免實驗的一些環(huán)境誤差；（7）自動化和智能化程度高。本文不僅介紹了各個實驗的原理和制作過程，還詳細的介紹了LabVIEW軟件的基本功能和使用方法，對LabVIEW的初學者具有一定借鑒的作用，具體內(nèi)容分為四個章節(jié)：第一章主要講解了選題的研究背景、國內(nèi)外的研究情況、建立信號處理實驗室的意義及其主要研究內(nèi)容；第二章介紹了虛擬儀器和LabVIEW軟件的概念、特點、使用工具和操作方法；第三章分別介紹了十個獨立實驗臺的原理和前后面板的制作方法及相關LabVIEW知識：，經(jīng)過FFT變換之后，得出信號的和幅值圖和相位圖。通過觀察波形的變化，加深對這一定義的理解。，介紹了二維脈沖經(jīng)過二維FFT變換后得到的頻譜圖。，介紹了加入均勻白噪聲的基本信號的FFT變換，以及變換后經(jīng)過3種可選的平均模式和2種加權(quán)模式后的頻譜圖。，介紹了傳遞函數(shù)的對數(shù)坐標圖是什么樣的。第2章 虛擬儀器及LabVIEW 虛擬儀器概述隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)及大規(guī)模集成電路技術(shù)的快速發(fā)展，在儀器技術(shù)領域發(fā)生了翻天覆地的變化。虛擬儀器最大的特點是它具有靈活性，用戶可以在使用時根據(jù)需要添加或刪除儀器的功能，從而滿足各種環(huán)境下的各種需求，并且能夠充分的利用計算機內(nèi)豐富的軟硬件資源，突破了傳統(tǒng)儀器在表達、傳送、儲存和數(shù)據(jù)處理等方面的限制。用它進行原理探究、設計、測試并且實現(xiàn)儀器的操作系統(tǒng)時，可以極大的提高工作效率。在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，工程師也可以利用LabVIEW軟件進行生產(chǎn)的調(diào)試，監(jiān)控各個產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。LABVIEW的程序由各種不同的模塊組成，根據(jù)模塊執(zhí)行的方式不同，我們把程序的結(jié)構(gòu)分為三類：順序結(jié)構(gòu)、并發(fā)結(jié)構(gòu)和分布結(jié)構(gòu)。 LabVIEW的編程環(huán)境 運行LabVIEW本設計采用LabVIEW2011的破解版，在安裝LabVIEW2011并破解之后，在開始菜單里就會自動生成LabVIEW2011的快捷方式，雙擊來啟動它。 啟動時的界面 啟動后界面 前面板打開新的vi或者現(xiàn)有的vi時，將顯示vi的前面板窗口。 程序框圖在設計前面板之前，我們需要設計儀器的程序框圖，也就是我們說的程序框圖。連線是用來連接各程序模塊，從源端口向目的端口單向傳遞數(shù)據(jù)的通道，傳遞不同數(shù)據(jù)類型時，會有不同的顏色和線形與之相匹配。 程序框圖 工具選板LabVIEW的工具選板，提供了VI程序設計時所需的基本工具?？丶x板包括了創(chuàng)建前面板所需的所有輸入控件和顯示控件?？丶x板包括新式、經(jīng)典、系統(tǒng)、Express方式等控件，以及其他可選擇安裝的工具包和用戶自定義的工具包。函數(shù)選板中包含了創(chuàng)建程序框圖時所需要的所有vi和函數(shù)。 函數(shù)選板操作者使用控件選板和函數(shù)選板，都可以使用其中的搜索功能，只要操作者對將要用控件有所熟悉，便可以用過搜索功能的搜索到所用模塊。第3章基于LabVIEW的信號處理平臺設計 信號處理實驗平臺的主界面設計本次畢業(yè)設計是基于LabVIEW軟件制作一個信號處理實驗平臺，實驗平臺主要分三個部分：時域分析模塊、頻域分析模塊及信號處理模塊。 平臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 主界面設計及引用說明設計本實驗平臺的主界面包括以下幾個部分：首先是用了母校XXXX大學的風景照作為實驗平臺的主背景；然后是以“信號處理實驗室”、“XXXX大學”等字樣作為實驗平臺的標題，添加方法就是利用工具選板中的編輯文本；最后是添加了十一個文本按鈕控件，同時更改按鈕中的文字，把他們變成對應的實驗項目名稱。實驗者可以點擊“說明”按鈕，從而進入下一層VI，然后了解實驗內(nèi)容的相關知識。條件結(jié)構(gòu)位于函數(shù)選板中的結(jié)構(gòu)子選板中，從結(jié)構(gòu)選板中可以選取條件結(jié)構(gòu)。即便對有限長的離散信號作傅立葉變換，也應該把它看作為經(jīng)過了周期延拓后而成為的周期信號，再對其作變換。設x(n)是一個長度為M的有限長序列，那么我們定義x(n)的N點離散傅立葉的變換為：Xk=DFTxn=n=0N1xnWNkn 0≤k≤N1 =x0WN0+x1WNk+x2WN2k?+xN1WNN1k (31)上述公式31我們把他稱之為DFT的直接計算方法。對于N個k值：復數(shù)乘法N2次加上復數(shù)加法N(N1)次，小計為N(2N1)次的復數(shù)運算。N個點的DFT計算量是2N2，N2點的DFT計算量是N22，因此，我們可以減少DFT計算的點數(shù)來減少DFT的計算量。（FFT）的算法,把N點DFT的計算量由N2次復數(shù)乘法降為N2log2N次復數(shù)乘法，大大減少了運算量。其基本功能是可以產(chǎn)生4種基本波形（正弦波、三角波、方波、鋸齒波），并且能夠調(diào)節(jié)他們的幅值、頻率、相位、方波占空比、采樣、偏移量等。其功能是：通過基本信號發(fā)生器生成的可選四種波形（正弦波、三角波、方波、鋸齒波）并看到他們的原始信號波形圖，通過FFT變換之后，可以觀察它們的幅值圖和相位圖。其中還設置有重新平均按鈕，可以重新開始平均過程。功率譜的概念是針對功率有限的信號（能量譜分析可分析能量有限的信號），所表現(xiàn)的則是單位頻帶中信號的功率隨頻率的變化情況。通過研究功率譜密度，可以幫助了解信號的功率的分布情況，確定信號的頻帶等。功率譜實際上是振幅譜的平方。隨機信號是時域無限信號，不具備可積分條件，因此不可直接進行傅立葉變換。amp。在實驗臺的前面板，我們可以調(diào)節(jié)原始信號的頻率及幅值，并且可以看到信號的原始波形和變換之后的功率譜和振幅譜波形。振幅譜實驗平臺界面我們可以看到每種基本波形的功率譜和振幅譜做何種變化。amp。倒頻譜函數(shù)CF(q)（Power Cepstrum）的數(shù)學表達式為： CFq=FlogSxf2 (32)CF(q)叫做功率倒頻譜，也可以稱之為對數(shù)功率譜的功率譜。為了反映出基本的相位信息，分離后可以恢復出原始信號，因此又提出一種復倒譜的運算方法。 倒譜實驗臺的設計前面的小節(jié)，我們已經(jīng)介紹過功率譜的制作方法，由倒譜的定義可知，倒譜是功率譜的對數(shù)的反傅立葉變換。它們給出了信號從原始信號轉(zhuǎn)變至倒譜過程的各個波形態(tài)。之后介紹下While循環(huán)，在本次設計之中，所有的實驗臺包括說明文件，都用了While循環(huán)，因而While循環(huán)在LabVIEW設計中是個非常重要的環(huán)節(jié)。While循環(huán)重復執(zhí)行代碼片段一直到條件接線端接收到某一個特定的布爾值為止。在只有電阻R、電感L和電容C元件的交流電路中，電路兩端的電壓與其中電流相位一般是不同的。研究諧振的目的就是要認識這種客觀的現(xiàn)象，并在科學和應用技術(shù)上充分利用諧振的特征，同時又要預防它所產(chǎn)生的危害。按照電路連接的不同，有串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振兩種，在這里，我們討論串聯(lián)諧振的特性。 RLC串聯(lián)諧振電路，其電路的阻抗為：Zω=R+jωL1ωC(37)阻抗的幅角和模分別為：Z(ω)=R2+(ωL1ωL)2(38), φω=arctanωL1ωCR(39)從而容易寫出它的電流頻率特性是：Iω=UZ(ω)=UR2+(ωL1ωC)2(310)當ω=ω0=1LC時，電流達到了極大值，這個時候整個電路中的阻抗和純電阻的阻抗相等，電壓和電流同相，這就是串聯(lián)諧振現(xiàn)象。將計算到的Iωω曲線送至XY圖上繪制。本畢業(yè)設計中也采用了這一方法。（3）切換到自定義模式下，在所添加裝飾上的右鍵菜單中選擇“從文件導入…”，在彈出的對話框中選擇橫方向的電阻圖片導入。 搭建好的電路圖 2DFFT實驗 二維傅立葉變換的概念對于二維信號，二維傅立葉變換的定義為：Fu,v=∞∞∞∞f(x,y)ej2π(ux+vy)dxdy(311)逆變換為：fu,v=∞∞∞∞f(u,v)ej2π(ux+vy)dudv(312)二維的離散傅立葉變換為：Fm,n=1Ni=0N1k=0N1f(i,k)ej2π(miN*nkN)(313)逆變換為：fi,k=m=0N1n=0N1F(m,n)ej2π(miN*nkN)(314)二維信號是可以用圖像的形式來表達的，一維的信號傅立葉變換以及圖像的傅立葉變換原理是同樣的，同樣也有快速的算法，在這里不進行討論。這樣進行計算之后，圖像的虛部和實部里面包含的就是中間數(shù)據(jù)了。這樣以來，通過傅立葉變換后得出的頻譜圖，也稱為功率圖。從帶有正弦干擾的信號移頻到原點的頻譜圖上，我們可以看得出，除了中心以外存在以某一點為中心，還有對稱分布的亮點，而這些集合就是噪音干擾產(chǎn)生的，這時候就可以非常直接的通過在該位置放置濾波器來消除干擾。在主界面中，我們可以通過調(diào)節(jié)二維脈沖的寬度和高度，還有橫向和縱向的位移來顯示經(jīng)過2DFFT變換的圖像。，將vi的前面板或程序框圖中右上角的顯示連線版打開。在程序框圖中點擊“右鍵→選擇vi→”。本次頻移實驗的原理，是給一個初始信號疊加一個新的信號，從而使信號的頻率增加，頻譜發(fā)生變化，頻譜移動的規(guī)律更加清晰可觀。當兩個信號的頻率增大時，頻譜的峰值間距越遠，反之越近。但是信號往往不都是單一的，而是多種信號摻合而成的，所以我們對信號分析之前往往要經(jīng)過處理，例如對信號進行多次采樣后平均，濾波掉噪聲信號等等。 頻域平均實驗臺 頻域平均實驗臺的程序框圖 奈奎斯特圖（Nyquist）頻率特性是一種復變函數(shù)，相頻特性φ(ω)和幅頻特性A(ω)也是輸入信號頻率ω的函數(shù)。 比例環(huán)節(jié)的極坐標圖積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為：Gs=1s (317)因此其頻率特性為：Gjω=1jω=j1ω (318)我們?nèi)≥敵鱿禂?shù)為1，輸入系數(shù)為4和0。因此這個頻率特性為：Gjω=ωn2ω2+j2ξωnω+ωn2=ωn2(ωn2ω2j2ξωnω)(ωn2ω2)2+4ξ2ωn2ω2 (324)我們?nèi)≥敵鱿禂?shù)為1，輸入系數(shù)為1。調(diào)用MATLAB的語句如下：num=[a1 a2 a3 a4]。grid on程序設定了分子分母各有4個可修改的系數(shù)。有兩種方法可以向腳本節(jié)點中輸入MATLAB的腳本。在制作的過程當中，我們需要為MATLAB腳本中的變量添加一個輸入輸出的變量。 伯德圖（Bode）伯德圖是指通過對未知的系統(tǒng)輸入一系列頻率不相同的正弦信號，通過測量輸出信號的相位和幅值，能夠得到對應不同頻率下該系統(tǒng)對輸入信號的幅值和相位的作用，因而得到系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。我們?nèi)≥敵鱿禂?shù)為4，輸入系數(shù)為0和1。在這里應當注意到，積分環(huán)節(jié)和微分環(huán)節(jié)的對數(shù)坐標圖（包括對數(shù)幅頻特性圖和對數(shù)相頻特性圖）都是關于橫坐標對稱的。：震蕩環(huán)節(jié)的頻率特性為：Gjω=1T2ω2+j2ξTω+1=ωn2ω2+j2ξωnω+ωn2 (329)我們?nèi)≥敵鱿禂?shù)為1，輸入系數(shù)為1。如果阻尼比越大，曲線的過度頻率范圍則越寬；阻尼比越小，曲線斜率變化就會越明顯。伯德圖的程序框圖中MATLAB調(diào)用代碼如下：num=[a1 a2 a3 a4]。grid on程序同樣設計了4個可修改的分子分母系數(shù)。無論任何周期信號，只要滿足狄利克雷條件（在一個周期內(nèi)，如果有間斷點存在，則間斷點的數(shù)目贏是有限個，極大值和極小值的數(shù)目應該是有限個，信號絕對可積）就可以分解成直流分量以及許多的正弦和余弦分量。一般說來。F(t)是個方波，他是由各級sin和cos函數(shù)所組成：fTt=a02+n=1∞(ancosnωt+bnsinnωt)(337)由于f(t)是偶函數(shù)，所以bn=0。程序框圖中頻率的設定，都是經(jīng)過多次試驗后，得出的一個定值，在這個頻率的下面，試驗圖形則可以顯示的最直觀，能更好分辨波形以及獲取參數(shù)。理論上來講，讓無限個諧振波形相疊加，就可以得到理想的波形了。輸入端指定將要循環(huán)的次數(shù)，該端子的數(shù)據(jù)表示類型是32位有符號的整數(shù)，如果輸入為0或者負數(shù)，則這個循環(huán)無法執(zhí)行并在輸出中顯示這個數(shù)據(jù)類型的默認值；輸出端顯示當前的循環(huán)次數(shù)，也同樣是32位有符號的整數(shù)，默認從0開始，依次增加1。在選擇器標簽中可以輸入單個值或者是數(shù)值列表和范圍。通過對虛擬儀器技術(shù)的開發(fā)與研究，解決并節(jié)省了各行各業(yè)的開支，提高的生產(chǎn)效率。這些問題是本次畢業(yè)設計中遇到的瓶頸。整合時域分析、頻域分析和信號處理三大模塊，本信號處理實驗平臺將是一個功能十分強大的高校虛擬信號處理實驗室，可以實現(xiàn)基本的信號處理有關實驗項目。從選題到搜索資料，從寫論文到反復修改，期間經(jīng)歷了煩躁，痛苦，驚喜，欣慰。正是由于你們的幫助和支持，我的畢業(yè)設計才會順利的完成，在此衷心的感謝你們。 Third, puter analyzes and displays the digital signal. Moreover, it can do feedback control through D/A transducer. The data acquisition system is multicenter and multiparameter structure. The main tasks of data acquisition and processing system are catching and recording signal. First, pressure signal should be transformed into electric voltage or current signal. Second, adjust signal through adjustment circuit. At last, the signal is transported into puter through data acquisition card.Interface of A/D transducer and puter are integrated in data acquisition card P