【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 住鼠標(biāo)不放，拖拽至合適位置后再松開鼠標(biāo)，即可將所需控件置于前面板窗口工作區(qū)。也可單擊選擇所需控件后，將光標(biāo)移至工作區(qū)適當(dāng)?shù)奈恢迷賳螕簦瑯涌梢詫⑺杩丶糜诠ぷ鲄^(qū)。 在已添加到前面板窗口工作區(qū)的控件上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇項(xiàng)目可以對(duì)該控件的參數(shù)進(jìn)行配置。 2).創(chuàng)建程序框圖 創(chuàng)建前面板后，前面板窗口中的空間在程序框圖窗口中對(duì)應(yīng)為接線端。在前面板窗口的主菜單選擇“窗口 —顯示程序框圖”（快捷鍵為 Ctrl+E），或者直接雙擊所添加的框圖對(duì)象，即可將前面板的設(shè)計(jì)界面切換到程序框圖窗口，即程序框圖的創(chuàng)建界面。 在該界面中將會(huì)自動(dòng)顯示函數(shù)選擇面板，從該面板中可以選擇或添加所需要的函數(shù)對(duì)象、變成對(duì)象等各種喝編程有關(guān)的函數(shù)對(duì)象。 在程序框圖窗口中創(chuàng)建于前面板對(duì)象相對(duì)應(yīng)的程序框圖時(shí)，需要在改程序框圖界面中添加節(jié)點(diǎn)對(duì)象和應(yīng)用連線連接各對(duì)象。 3).創(chuàng)建圖標(biāo) /連線板 (1)創(chuàng)建圖標(biāo) 創(chuàng)建 VI 圖 標(biāo)就是使用圖標(biāo)編輯器對(duì) VI 圖標(biāo)進(jìn)行編輯。在 VI 圖標(biāo)上單擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出的快捷菜單中選擇“編輯圖標(biāo)”，進(jìn)入圖標(biāo)編輯器窗口，即可使用圖標(biāo)編輯工具設(shè)計(jì)修改圖標(biāo)。 12 第 1 步：可以選擇保留 LabVIEW 自帶的圖標(biāo)圖形，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行修改；也可以通過(guò)菜單選項(xiàng)“編輯 —清除”，清除所有圖形，再在空白工作區(qū)編輯圖標(biāo)。 第 2 步：在圖標(biāo)編輯工具中單擊前景色或背景色，通過(guò)顏色宣辦設(shè)置前景色或背景色。 第 3 步：使用畫筆、直線、填充、矩形、填充矩形或文本工具，在編輯區(qū)內(nèi)添加前景顏色圖案組成圖標(biāo)。選擇畫筆、直線等工具，在圖形編輯區(qū)點(diǎn)擊或 拖動(dòng)可以添加前景顏色的圖案，再次點(diǎn)擊或拖動(dòng)則可刪除前景色。 第 4 步：圖標(biāo)編輯完成后，單擊圖標(biāo)編輯器右側(cè)的“確定”按鈕，保存幾經(jīng)編輯好的圖標(biāo)。 (2)創(chuàng)建連線板 在前面板窗口的 VI 圖標(biāo) 上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇“顯示連線板”，切換到連線板狀態(tài)。創(chuàng)建連線板包括選擇連線板接線端模式、設(shè)置連線板接線端、將連線板中接線端分配至前面板控件。 從連線板的右鍵快捷菜單選項(xiàng)“模式”中選擇一個(gè)連線板接線端模式。如果與前面板中的控件不匹配，可以通過(guò)連線板的右鍵快捷菜單中的“添加 /刪除接線端”來(lái)設(shè)置接線端，直至前面板 中的控件匹配。 將接線端分配至前面板控件上輸入控件和顯示控件的具體操作為：選擇連線工具（或使用自動(dòng)選擇工具），將光標(biāo)移至連線板接線端并單擊左鍵，表示將分配完成。此時(shí)連線板中接線端的顏色和控件數(shù)據(jù)類型一致。 二、編輯 VI 在前面板和程序框圖窗口中。使用工具欄和工具板中的工具，可以對(duì) VI 進(jìn)行編輯。 1).選擇單個(gè)對(duì)象 在工具選板中選擇定位工具 ，將光標(biāo)置于目標(biāo)對(duì)象上并單擊，如果對(duì)象周圍出現(xiàn)流動(dòng)虛線選框，則表示該對(duì)象已被選中。 2).選擇對(duì)個(gè)對(duì)象 使用定位工具 選擇多個(gè)對(duì)象有兩種方法。一種是：在需要的對(duì)象外的空白 區(qū)域，按住鼠標(biāo)左鍵并向右下方拖拽，畫出一個(gè)虛線框。此時(shí)，虛線框中的多個(gè)對(duì)象被 13 選中。這種方法也用于選擇單個(gè)對(duì)象。 另一種方法是：按住 shift鍵不放，再用鼠標(biāo)逐個(gè)單擊要選擇的對(duì)象，直至所有對(duì)象均被選中；若要去掉選擇的某個(gè)對(duì)象，只需再單擊該對(duì)象一次。用這種方法選擇時(shí)需要注意，在整個(gè)過(guò)程中，都要按住 shift鍵不放，直到選擇完畢。 3).改變單個(gè)對(duì)象大小 使用定位工具 將光標(biāo)置于目標(biāo)對(duì)象上，目標(biāo)對(duì)象兩側(cè)或四周出現(xiàn)小方框，哪個(gè)方向出現(xiàn)小方框就表示目標(biāo)可以向那個(gè)方向改變大小。 4).對(duì)齊和分布對(duì)象 選中多個(gè)對(duì) 象，再用工具欄中的對(duì)齊對(duì)象工具 和分布對(duì)象工具 來(lái)調(diào)整對(duì)象的對(duì)齊方式和分布方式。 5).改變多個(gè)對(duì)象大小 使用前面板工具欄中的調(diào)整對(duì)象大小的工具 ，可以調(diào)整對(duì)個(gè)對(duì)象的大小。 6).組合、鎖定對(duì)象 使用排序工具 中的“組合”選項(xiàng)可以將多個(gè)對(duì)象組合成為一個(gè)對(duì)象，以便于對(duì)這些對(duì)象進(jìn)行同步操作。如果對(duì)象的所有操作均已執(zhí)行完畢，使用“鎖定”選項(xiàng)可以鎖定對(duì)象，以避免誤操作。對(duì)被鎖定的對(duì)象不能再進(jìn)行任何操作；如果要進(jìn)行修改，需要先使用“解鎖”選項(xiàng)解除鎖定狀態(tài)，才能進(jìn)行下一步操作。 三、運(yùn)行調(diào)試 VI 創(chuàng)建或編輯完一個(gè) VI 對(duì) 象后，需要通過(guò)調(diào)試來(lái)排除 VI 對(duì)象中的問(wèn)題。完成調(diào)試后，可以通過(guò)運(yùn)行來(lái)檢查所編寫 VI 的功能。 1).運(yùn)行 VI 在運(yùn)行 VI 程序之前，必須要保證 VI 程序沒(méi)有語(yǔ)法錯(cuò)誤且處于可運(yùn)行的狀態(tài)。 VI處于可運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，工具欄中的運(yùn)行按鈕顯示為 。在創(chuàng)建程序框圖連線時(shí)提到，如果 VI 程序中有斷線， VI 是不可執(zhí)行的；要使 VI 能夠運(yùn)行，必須保證 VI 程序中的所有節(jié)點(diǎn)和前面板接線端都連接正確。 在 VI 斷開的情況下，單擊 按鈕或選擇主菜單“查看 —錯(cuò)誤列表”，彈出“錯(cuò)誤列表”對(duì)話框，可以查找原因。在錯(cuò)誤列表框?qū)υ捒蛑袉螕簟帮@示錯(cuò)誤”或雙擊某 14 個(gè)錯(cuò)誤描述，可高亮顯示程序框圖或前面板中包含該錯(cuò)誤的區(qū)域。 導(dǎo)致 VI 斷開的常見(jiàn)的原因有： （ 1）數(shù)據(jù)類型不匹配或存在沒(méi)有連接的連線端，導(dǎo)致程序框圖中含有斷線。 （ 2）必須連接的程序框圖接線端沒(méi)有連線。有些節(jié)點(diǎn)或子 VI 的一些輸入或輸出接線端必須連接，不能置空。 （ 3）子 VI 處于斷開狀態(tài)，或在程序框圖上放置子 VI 后有對(duì)子 VI 的連線板進(jìn)行了修改而沒(méi)有更新。 除了 VI 程序斷開問(wèn)題外，運(yùn)行中還有可能出現(xiàn)警告。如果 VI 中含有警告且錯(cuò)誤列表窗口中的 “ 顯示警告 ” 復(fù)選框被勾選，工具欄將包含警告按鈕。警告并不妨礙 VI運(yùn)行，它僅 幫助用戶避免 VI 中可能存在的問(wèn)題。 2).調(diào)試 VI 若在運(yùn)行 VI 后得到了非預(yù)期數(shù)據(jù)，或希望更多的了解程序框圖數(shù)據(jù)流可以利用調(diào)試技術(shù)了解程序運(yùn)行的過(guò)程，以發(fā)現(xiàn)并糾正 VI 或程序框圖數(shù)據(jù)流的問(wèn)題。 a,高亮顯示執(zhí)行過(guò)程 單擊程序框圖工具欄中的高亮顯示執(zhí)行過(guò)程按鈕 ，可以查看程序框圖的動(dòng)態(tài)執(zhí)行過(guò)程。該工具通過(guò)沿連線移動(dòng)的圓點(diǎn)顯示數(shù)據(jù)在程序框圖上從一個(gè)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的過(guò)程。使用高亮顯示執(zhí)行過(guò)程的同時(shí)，結(jié)合單步執(zhí)行，可以查看 VI 中的數(shù)據(jù)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的全過(guò)程。 b,保存連線值 單擊程序框圖工具欄中的保 存連線值按鈕 ，可以再程序運(yùn)行時(shí)保存流過(guò)連線的數(shù)據(jù)流的值。 c ,單步執(zhí)行 單步執(zhí)行可以查看 VI 運(yùn)行時(shí)程序框圖上的每個(gè)執(zhí)行步驟。單步執(zhí)行按鈕僅在單步執(zhí)行模式下影響 VI 或子 VI 的運(yùn)行，在運(yùn)行模式下不影響 VI 的運(yùn)行。 單擊程序框圖工具欄中的開始單步執(zhí)行按鈕 和開始單步執(zhí)行按鈕 按鈕進(jìn)入單步執(zhí)行模式。將光標(biāo)移至單步步入、單步步過(guò)活單步步出按鈕上，可以看到一個(gè)提示框，提示框中描述了單擊按鈕后下一步的執(zhí)行情況。 d,探針 15 使用探針工具可以查看流過(guò)連線的數(shù)據(jù)。在程序框圖工具板中選擇探針數(shù)據(jù)按鈕，將光標(biāo)放置在對(duì)象上，或 右鍵單擊連線從彈出的快捷菜單中選擇“自定義探針 —通用探針”，即可使用通用探針。 e ,斷點(diǎn) 使用工具板中的斷點(diǎn)工具 可以再程序框圖上的 VI、節(jié)點(diǎn)或連線上設(shè)置一個(gè)斷點(diǎn)，使程序運(yùn)行到斷點(diǎn)時(shí)暫停執(zhí)行。 在連線上設(shè)置斷點(diǎn)后，數(shù)據(jù)流過(guò)該連線后程序?qū)和?zhí)行。在程序框圖上設(shè)置一個(gè)斷點(diǎn)，是程序框圖在所有節(jié)點(diǎn)執(zhí)行后暫停執(zhí)行。 VI 暫停于某個(gè)節(jié)點(diǎn)或連線上的斷點(diǎn)時(shí)，程序框圖窗口將作為當(dāng)前窗口彈出，同時(shí)一個(gè)選取框?qū)⒏吡溜@示含有斷點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)或連線。將光標(biāo)移動(dòng)到斷點(diǎn)上時(shí)，斷點(diǎn)工具光標(biāo)的黑色區(qū)域變成白色 [4]。 頻譜分析函數(shù)的設(shè)計(jì) 程序框圖最外層是一個(gè) while 循環(huán)，保證輸出波形的連續(xù)性。波形進(jìn)入后，首先進(jìn)入一個(gè)選擇結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)內(nèi)部是窗函數(shù) [10]，可以選則合適的窗函數(shù)，各種窗函數(shù)的性能各不相同，表 31 是五種窗口性能的比較。 表 31 五種窗口性能的比較 窗口名稱 主瓣寬度 第一旁瓣對(duì)主瓣的幅度 設(shè)計(jì)濾波器阻帶最小衰減 矩形窗 4/N 13db 21db 漢寧窗 8/N 31db 44db 漢明窗 8/N 41db 53db 布萊克曼窗 10/N 57db 74db 凱塞窗 12/N 57db 80db 對(duì)窗口的要求有 ： 窗譜的主瓣寬度盡可能窄，是所設(shè)計(jì)的濾波器有較陡的過(guò)渡帶。 窗譜最大的旁瓣相對(duì)于主瓣盡可能的小，使所設(shè)計(jì)的濾波器的幅頻特性中尖峰和振蕩減少，阻帶衰減增大。 在選擇窗時(shí)，盡可能按照上述要求。 對(duì)隨機(jī)信號(hào)用 FFT 算法求出傅里葉頻譜，可以分別表示譜的實(shí)部和虛部，那么也可以得到信號(hào)幅度譜的表達(dá)式以及相位表達(dá)式 [11]。 )k(R = 2k2k ba ）（）（ ? (31) 16 ）（ k? =arc tan)()(kkab (32) 諧波分析重點(diǎn)在于測(cè)量周期信號(hào)波形的畸變情況。諧波分析需要測(cè)量的值包括總諧波失真 THD、基波信號(hào)相對(duì)噪聲或諧波信號(hào)的均方根比例。 諧波失真 THD 是諧波分量的幅值和基波幅值的相對(duì)量。假如基波的幅值是 A1,而二次諧波的幅值是 A2,三次諧波的幅值是 A3......N 次諧波的幅值是 AN，總的諧波失真THD 為： THD=122322 ......A AAA N??? (33) 用百分?jǐn)?shù)表示的諧波失真 (%THD)為： %THD=100*122322 ......A AAA N??? (34) 對(duì)于周期信號(hào) f (t), 因 f (t)= tjnF ?????? ?n n (35) 可得到 P= dt)]t(f[1lim 222T ????TTT=F 20 + 21n n ||2??? F (36) 所以對(duì)周期信號(hào)可以用功率譜描述其功率特性。 對(duì)于非周期功率信號(hào)，可以定義一個(gè)功 率密度函數(shù) )(?D ,即單位頻率的信號(hào)功率。從而信號(hào)的總功率為 dffDDP )2(d)(21 ?? ?????? ?? ???? (37) 若信號(hào) )(tf 的頻譜函數(shù)為 )(?jF ，則由怕賽瓦爾定??? djFdttf 22 |)(|21|)(|? ???? ????可知 ? ?? ????? ?? 2 2 22 |)(|2 1|)(|l i m TTT dTjFdttfP ??? (38) 比較式 (37)和式 (38) 有 TjFDT2|)(|l i m)( ????? (39) 17 對(duì)于非周期功率信號(hào)可用功率譜密度函數(shù) )(?D 描述其功率的頻率特性，并稱之為功率譜函數(shù)。 基于 LabVIEW 的虛擬頻譜分析儀信號(hào)發(fā)生器模塊 虛擬頻譜分析儀器的總體設(shè)計(jì)方案如圖 31，虛擬頻譜分析儀是由數(shù)據(jù)采集卡[12]、計(jì)算機(jī)和在其上運(yùn)行的 LabVIEW 開發(fā)應(yīng)用軟件組成，如圖所示。 圖 31 虛擬頻譜分析儀器的總體設(shè)計(jì)方案 虛擬頻譜分析儀利用數(shù)據(jù)采集卡的模擬輸入和模擬輸出兩個(gè)功能，用模擬輸出功能產(chǎn)生所需的激勵(lì)信號(hào)，并將其加到被測(cè)網(wǎng)絡(luò)上，再用兩個(gè)模擬輸入通道將激勵(lì)信號(hào)和網(wǎng)絡(luò)輸出端的響應(yīng)信號(hào)同時(shí)采集到計(jì)算機(jī)中，經(jīng)處理后，構(gòu)成幅頻和相片特性曲線，并顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，最后對(duì)模擬生成的信號(hào)進(jìn)行分析，在計(jì)算機(jī)屏幕上輸出模擬信號(hào)的幅頻 /相頻特性。 本設(shè)計(jì)的虛擬頻譜分析儀由周期性信號(hào)發(fā)生器、音頻信號(hào)采集、信號(hào)幅頻 /相頻特性、頻譜分析結(jié)果四個(gè)子模塊組成。信號(hào)發(fā)生器子模塊生成兩路模擬輸入 信號(hào)，一路是可調(diào)頻率、相位和振幅的正弦信號(hào)，另一路是指可調(diào)頻率、相位和振幅的余弦信號(hào)，最后利用信號(hào)合成器把兩路信號(hào)混合起來(lái)作為生成的 2 路模擬信號(hào)；音頻信號(hào)的采集是通過(guò)話筒來(lái)傳輸外界聲音信號(hào)，再利用 PC 機(jī)上的聲卡采集該聲音信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)；頻譜分析和濾波器子模塊利用 LabVIEW 強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理功能，對(duì)這組數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、加窗、 FFT 運(yùn)算處理，得到信號(hào)的實(shí)部譜和虛部譜，最重要的是得到信號(hào)的幅頻特性曲線和相頻特性曲線；在頻譜分析的結(jié)果子模塊中，對(duì)生成信號(hào)的頻譜進(jìn)行分析，并將均方根值、一個(gè) 周期內(nèi)的信號(hào)均值等參數(shù)在系統(tǒng)退出時(shí)保存到文本文件中。其中，在濾波設(shè)置中可以控制濾波的通過(guò)方式以及截止頻率，最后顯示出頻譜分析結(jié)果，系統(tǒng)退出時(shí)提示保存當(dāng)前數(shù)據(jù)到文本文件。 被測(cè)網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)采集卡 用 LabVIEW 開發(fā)的應(yīng)用軟件 計(jì)算機(jī) 被測(cè)信號(hào) 激勵(lì)信號(hào) 18 所用控件模塊的設(shè)計(jì) (1) 波形生成子模塊 要進(jìn)行頻譜分析，首先得生成模擬信號(hào)，采取系統(tǒng)的兩個(gè)子模塊： Sine waveform. VI 和 生成 2 路模擬輸