基于labview的數(shù)字信號(hào)頻譜分析儀設(shè)計(jì)(參考版)
2024-11-14 03:39本頁(yè)面
【正文】 非常感謝陳 **和劉 **兩位老師指導(dǎo)我們，要不是他們細(xì)心的教導(dǎo)，我們也不可能這么順利的完成此次課程設(shè)計(jì)。這也是畢業(yè)設(shè)計(jì)的一次預(yù)演，為畢業(yè)設(shè)計(jì)打好了基礎(chǔ)。 通過(guò)課程設(shè)計(jì)，我們遇到了很多問(wèn)題，都是自己不能解決的，就和同學(xué)進(jìn)行討論，這是對(duì)我們團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的考驗(yàn)。本次課程設(shè)計(jì)不但鞏固了我們從課堂上所學(xué)的理論知識(shí)。 15 6 心得體會(huì) 這次課程設(shè)計(jì)，就這樣結(jié)束了。 頻域分析包括頻譜分 析、功率譜分析、相干函數(shù)分析以及頻率響應(yīng)函數(shù)分析。也就是研究信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)，即求取其分量的幅值、相位按頻率的分布規(guī)律，并建立以頻率為橫軸的各種譜。信號(hào)的特征值分為幅值特征值、時(shí)間特征值和相位特征值，本文對(duì)幅值特征值的分析進(jìn)行了設(shè)計(jì)。信號(hào)的時(shí)域分析主要是測(cè)量測(cè)試信號(hào)經(jīng)濾波處理后的特征值，這些特征值以一個(gè)數(shù)值表示信號(hào)的某些時(shí)域特征，是對(duì)測(cè)試信號(hào)最簡(jiǎn)單直觀的時(shí)域描述。該結(jié)果形成一個(gè)整周期波形，所以在頻譜分析結(jié)果和理論值相差不大。 原波形圖 幅值譜分析圖 13 相位譜分析圖 根據(jù)調(diào)試出來(lái)的結(jié)果可以確定該頻譜分析儀能夠很好的處理好信號(hào)，由于數(shù)據(jù)沒(méi)進(jìn)行加窗處理。相位依然采用幅度來(lái)進(jìn)行表示。添加的噪聲信號(hào)沒(méi)均勻白噪聲信號(hào)。而相頻特性曲線(xiàn)中的頻率為 10Hz 處的相位角為 90 度。用波形圖來(lái)顯示幅值譜和相位譜。 （ 3） 頻譜分析結(jié)果顯示模塊 結(jié)果顯示模塊由波形圖來(lái)實(shí)現(xiàn)，波形圖是一個(gè)圖形控件，使用波形圖可以將新獲取的數(shù)據(jù)添加到 原圖形中去，波形圖表的坐標(biāo)可以是線(xiàn)性或是對(duì)數(shù)分布的，其橫坐標(biāo)表示數(shù)據(jù)的序號(hào)，縱坐標(biāo)表示數(shù)據(jù)值。因?yàn)樵谒械臏y(cè)試分析應(yīng)用中，測(cè)試工作人員還是希望能觀察帶每一次譜分析的結(jié)果，從而監(jiān)測(cè)信號(hào)的頻域特性隨時(shí)間的變化或存在某些突變或異常。平均次數(shù)指將輸入信號(hào)分成多少段進(jìn)行平均。平均模式有 3種：對(duì) FFT計(jì)算出的復(fù)數(shù)直接平均、對(duì) FFT 計(jì)算出的復(fù)數(shù)幅值的均放方值進(jìn)行平均和對(duì)美一根線(xiàn)單獨(dú)進(jìn)行平均，從而保持每一次 FFT 計(jì)算的峰值點(diǎn)不變。 (2)頻譜分析 子模塊 頻譜分析子模塊，只選用輸出幅值譜，而輸出的幅度譜的度量單位也有所不 10 同，其他的參數(shù)需要進(jìn)行設(shè)置，包括幅度的設(shè)置（線(xiàn)性還是分貝值）、窗函數(shù)的類(lèi)型、平均 、以及相位譜輸出的變換 Phase（反卷及將弧度轉(zhuǎn)換為度）。 3． 2 虛擬頻譜分析儀子模塊的設(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)，本文采取系統(tǒng)的兩個(gè)子模塊： 仿真信號(hào)發(fā)生器 ，為了實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的頻率、相位和幅度的調(diào)節(jié)增加了幾個(gè)控制輸入，增加了 噪聲信號(hào)。當(dāng)拖拽的時(shí)候可以發(fā)現(xiàn)下方的 2路原始模擬信號(hào)波形 會(huì)發(fā)生變化，而且橫坐標(biāo)軸的最大值也會(huì)發(fā)生變化。 虛擬頻譜分析儀前面板分為 3部分：周期性信號(hào)發(fā)生器、周期性信號(hào)濾波器及幅頻／相頻特性和周期性信號(hào)頻譜分析結(jié)果。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)噪聲信號(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)；頻譜分析模塊利用 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(xiàn)和相頻特性曲線(xiàn)；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。應(yīng)當(dāng)注意到頻域采樣形成的頻域函數(shù)離散化，相應(yīng)的把其時(shí)域函數(shù)周期化，因而 PtX)( 是一個(gè)周期函數(shù)?，F(xiàn)在， DFT 是在頻域的一個(gè)周期 ?Sf 1/Ts 中輸出 N 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，故輸出的頻率序列的頻率間距f? =f s/N=1/(TsN)=1/T。 注意到， x(t)s(t)w(t)的頻譜是連續(xù)的頻率函數(shù)，而 DFT 計(jì)算后的輸出則是離散的頻率序列。在卷積中， W(f)的旁瓣引起新頻譜的皺波。時(shí)域相乘對(duì)應(yīng)的頻域卷積，因此進(jìn)入計(jì)算機(jī)的信號(hào)為 x(t)s(t)w(t)
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