【正文】 間和地點(diǎn)不再受環(huán)境限制；（4）實(shí)驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)單直觀，功能齊全；（5）易做到技術(shù)的更新?lián)Q代；（6）實(shí)驗(yàn)的精度高，可以避免實(shí)驗(yàn)的一些環(huán)境誤差；（7）自動(dòng)化和智能化程度高。本文不僅介紹了各個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理和制作過(guò)程，還詳細(xì)的介紹了LabVIEW軟件的基本功能和使用方法，對(duì)LabVIEW的初學(xué)者具有一定借鑒的作用，具體內(nèi)容分為四個(gè)章節(jié)：第一章主要講解了選題的研究背景、國(guó)內(nèi)外的研究情況、建立信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)室的意義及其主要研究?jī)?nèi)容；第二章介紹了虛擬儀器和LabVIEW軟件的概念、特點(diǎn)、使用工具和操作方法；第三章分別介紹了十個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)臺(tái)的原理和前后面板的制作方法及相關(guān)LabVIEW知識(shí)：，經(jīng)過(guò)FFT變換之后，得出信號(hào)的和幅值圖和相位圖。通過(guò)觀察波形的變化，加深對(duì)這一定義的理解。，介紹了二維脈沖經(jīng)過(guò)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(hào)的FFT變換，以及變換后經(jīng)過(guò)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(duì)數(shù)坐標(biāo)圖是什么樣的。第2章 虛擬儀器及LabVIEW 虛擬儀器概述隨著計(jì)算機(jī)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(lǐng)域發(fā)生了翻天覆地的變化。虛擬儀器最大的特點(diǎn)是它具有靈活性，用戶可以在使用時(shí)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(jì)算機(jī)內(nèi)豐富的軟硬件資源，突破了傳統(tǒng)儀器在表達(dá)、傳送、儲(chǔ)存和數(shù)據(jù)處理等方面的限制。用它進(jìn)行原理探究、設(shè)計(jì)、測(cè)試并且實(shí)現(xiàn)儀器的操作系統(tǒng)時(shí)，可以極大的提高工作效率。在產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，工程師也可以利用LabVIEW軟件進(jìn)行生產(chǎn)的調(diào)試，監(jiān)控各個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)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(yùn)行LabVIEW本設(shè)計(jì)采用LabVIEW2011的破解版，在安裝LabVIEW2011并破解之后，在開(kāi)始菜單里就會(huì)自動(dòng)生成LabVIEW2011的快捷方式，雙擊來(lái)啟動(dòng)它。 啟動(dòng)時(shí)的界面 啟動(dòng)后界面 前面板打開(kāi)新的vi或者現(xiàn)有的vi時(shí)，將顯示vi的前面板窗口。 程序框圖在設(shè)計(jì)前面板之前，我們需要設(shè)計(jì)儀器的程序框圖，也就是我們說(shuō)的程序框圖。連線是用來(lái)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(shí)，會(huì)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(shè)計(jì)時(shí)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(shí)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(duì)將要用控件有所熟悉，便可以用過(guò)搜索功能的搜索到所用模塊。第3章基于LabVIEW的信號(hào)處理平臺(tái)設(shè)計(jì) 信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的主界面設(shè)計(jì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是基于LabVIEW軟件制作一個(gè)信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要分三個(gè)部分：時(shí)域分析模塊、頻域分析模塊及信號(hào)處理模塊。 平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 主界面設(shè)計(jì)及引用說(shuō)明設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的主界面包括以下幾個(gè)部分：首先是用了母校XXXX大學(xué)的風(fēng)景照作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的主背景；然后是以“信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)室”、“XXXX大學(xué)”等字樣作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的標(biāo)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(gè)文本按鈕控件，同時(shí)更改按鈕中的文字，把他們變成對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱。實(shí)驗(yàn)者可以點(diǎn)擊“說(shuō)明”按鈕，從而進(jìn)入下一層VI，然后了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的相關(guān)知識(shí)。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(duì)有限長(zhǎng)的離散信號(hào)作傅立葉變換，也應(yīng)該把它看作為經(jīng)過(guò)了周期延拓后而成為的周期信號(hào)，再對(duì)其作變換。設(shè)x(n)是一個(gè)長(zhǎng)度為M的有限長(zhǎng)序列，那么我們定義x(n)的N點(diǎn)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(jì)算方法。對(duì)于N個(gè)k值：復(fù)數(shù)乘法N2次加上復(fù)數(shù)加法N(N1)次，小計(jì)為N(2N1)次的復(fù)數(shù)運(yùn)算。N個(gè)點(diǎn)的DFT計(jì)算量是2N2，N2點(diǎn)的DFT計(jì)算量是N22，因此，我們可以減少DFT計(jì)算的點(diǎn)數(shù)來(lái)減少DFT的計(jì)算量。（FFT）的算法,把N點(diǎn)DFT的計(jì)算量由N2次復(fù)數(shù)乘法降為N2log2N次復(fù)數(shù)乘法，大大減少了運(yùn)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(guò)基本信號(hào)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(hào)波形圖，通過(guò)FFT變換之后，可以觀察它們的幅值圖和相位圖。其中還設(shè)置有重新平均按鈕，可以重新開(kāi)始平均過(guò)程。功率譜的概念是針對(duì)功率有限的信號(hào)（能量譜分析可分析能量有限的信號(hào)），所表現(xiàn)的則是單位頻帶中信號(hào)的功率隨頻率的變化情況。通過(guò)研究功率譜密度，可以幫助了解信號(hào)的功率的分布情況，確定信號(hào)的頻帶等。功率譜實(shí)際上是振幅譜的平方。隨機(jī)信號(hào)是時(shí)域無(wú)限信號(hào)，不具備可積分條件，因此不可直接進(jìn)行傅立葉變換。amp。在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的前面板，我們可以調(diào)節(jié)原始信號(hào)的頻率及幅值，并且可以看到信號(hào)的原始波形和變換之后的功率譜和振幅譜波形。振幅譜實(shí)驗(yàn)平臺(tái)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(xué)表達(dá)式為： CFq=FlogSxf2 (32)CF(q)叫做功率倒頻譜，也可以稱之為對(duì)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(fù)出原始信號(hào)，因此又提出一種復(fù)倒譜的運(yùn)算方法。 倒譜實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)前面的小節(jié)，我們已經(jīng)介紹過(guò)功率譜的制作方法，由倒譜的定義可知，倒譜是功率譜的對(duì)數(shù)的反傅立葉變換。它們給出了信號(hào)從原始信號(hào)轉(zhuǎn)變至倒譜過(guò)程的各個(gè)波形態(tài)。之后介紹下While循環(huán)，在本次設(shè)計(jì)之中，所有的實(shí)驗(yàn)臺(tái)包括說(shuō)明文件，都用了While循環(huán)，因而While循環(huán)在LabVIEW設(shè)計(jì)中是個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。While循環(huán)重復(fù)執(zhí)行代碼片段一直到條件接線端接收到某一個(gè)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(rèn)識(shí)這種客觀的現(xiàn)象，并在科學(xué)和應(yīng)用技術(shù)上充分利用諧振的特征，同時(shí)又要預(yù)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(dāng)ω=ω0=1LC時(shí)，電流達(dá)到了極大值，這個(gè)時(shí)候整個(gè)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(jì)算到的Iωω曲線送至XY圖上繪制。本畢業(yè)設(shè)計(jì)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(dǎo)入…”，在彈出的對(duì)話框中選擇橫方向的電阻圖片導(dǎo)入。 搭建好的電路圖 2DFFT實(shí)驗(yàn) 二維傅立葉變換的概念對(duì)于二維信號(hào)，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(hào)是可以用圖像的形式來(lái)表達(dá)的，一維的信號(hào)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(jìn)行討論。這樣進(jìn)行計(jì)算之后，圖像的虛部和實(shí)部里面包含的就是中間數(shù)據(jù)了。這樣以來(lái)，通過(guò)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(hào)移頻到原點(diǎn)的頻譜圖上，我們可以看得出，除了中心以外存在以某一點(diǎn)為中心，還有對(duì)稱分布的亮點(diǎn)，而這些集合就是噪音干擾產(chǎn)生的，這時(shí)候就可以非常直接的通過(guò)在該位置放置濾波器來(lái)消除干擾。在主界面中，我們可以通過(guò)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(lái)顯示經(jīng)過(guò)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(kāi)。在程序框圖中點(diǎn)擊“右鍵→選擇vi→”。本次頻移實(shí)驗(yàn)的原理，是給一個(gè)初始信號(hào)疊加一個(gè)新的信號(hào)，從而使信號(hào)的頻率增加，頻譜發(fā)生變化，頻譜移動(dòng)的規(guī)律更加清晰可觀。當(dāng)兩個(gè)信號(hào)的頻率增大時(shí)，頻譜的峰值間距越遠(yuǎn)，反之越近。但是信號(hào)往往不都是單一的，而是多種信號(hào)摻合而成的，所以我們對(duì)信號(hào)分析之前往往要經(jīng)過(guò)處理，例如對(duì)信號(hào)進(jìn)行多次采樣后平均，濾波掉噪聲信號(hào)等等。 頻域平均實(shí)驗(yàn)臺(tái) 頻域平均實(shí)驗(yàn)臺(tái)的程序框圖 奈奎斯特圖（Nyquist）頻率特性是一種復(fù)變函數(shù)，相頻特性φ(ω)和幅頻特性A(ω)也是輸入信號(hào)頻率ω的函數(shù)。 比例環(huán)節(jié)的極坐標(biāo)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(gè)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(yǔ)句如下：num=[a1 a2 a3 a4]。grid on程序設(shè)定了分子分母各有4個(gè)可修改的系數(shù)。有兩種方法可以向腳本節(jié)點(diǎn)中輸入MATLAB的腳本。在制作的過(guò)程當(dāng)中，我們需要為MATLAB腳本中的變量添加一個(gè)輸入輸出的變量。 伯德圖（Bode）伯德圖是指通過(guò)對(duì)未知的系統(tǒng)輸入一系列頻率不相同的正弦信號(hào)，通過(guò)測(cè)量輸出信號(hào)的相位和幅值，能夠得到對(duì)應(yīng)不同頻率下該系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)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(yīng)當(dāng)注意到，積分環(huán)節(jié)和微分環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖（包括對(duì)數(shù)幅頻特性圖和對(duì)數(shù)相頻特性圖）都是關(guān)于橫坐標(biāo)對(duì)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(guò)度頻率范圍則越寬；阻尼比越小，曲線斜率變化就會(huì)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(shè)計(jì)了4個(gè)可修改的分子分母系數(shù)。無(wú)論任何周期信號(hào)，只要滿足狄利克雷條件（在一個(gè)周期內(nèi)，如果有間斷點(diǎn)存在，則間斷點(diǎn)的數(shù)目贏是有限個(gè)，極大值和極小值的數(shù)目應(yīng)該是有限個(gè)，信號(hào)絕對(duì)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(shuō)來(lái)。F(t)是個(gè)方波，他是由各級(jí)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(shè)定，都是經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)后，得出的一個(gè)定值，在這個(gè)頻率的下面，試驗(yàn)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(lái)講，讓無(wú)限個(gè)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(hào)的整數(shù)，如果輸入為0或者負(fù)數(shù)，則這個(gè)循環(huán)無(wú)法執(zhí)行并在輸出中顯示這個(gè)數(shù)據(jù)類型的默認(rèn)值；輸出端顯示當(dāng)前的循環(huán)次數(shù)，也同樣是32位有符號(hào)的整數(shù)，默認(rèn)從0開(kāi)始，依次增加1。在選擇器標(biāo)簽中可以輸入單個(gè)值或者是數(shù)值列表和范圍。通過(guò)對(duì)虛擬儀器技術(shù)的開(kāi)發(fā)與研究，解決并節(jié)省了各行各業(yè)的開(kāi)支，提高的生產(chǎn)效率。這些問(wèn)題是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到的瓶頸。整合時(shí)域分析、頻域分析和信號(hào)處理三大模塊，本信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)將是一個(gè)功能十分強(qiáng)大的高校虛擬信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)室，可以實(shí)現(xiàn)基本的信號(hào)處理有關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。從選題到搜索資料，從寫論文到反復(fù)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(shè)計(jì)才會(huì)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