基于labview的虛擬濾波器的設(shè)計-文庫吧資料
2025-06-24 17:15本頁面
【正文】 因為各次諧波之間不會發(fā)生相互泄漏。本文推薦選用海寧窗函數(shù)，海寧窗是一種余弦窗，其表達式為： (n)=() (6)海寧窗的旁瓣峰值較小，衰減較快，但總泄漏比矩形窗小的多。窗函數(shù)的實質(zhì)是對信號進行加權(quán)處理。為了抑制泄漏誤差，對采樣數(shù)據(jù)用窗函數(shù)處理。泄漏的產(chǎn)生主要是矩形窗的邊界的突變特性產(chǎn)生的，它的急劇變化將在頻域內(nèi)引入許多高頻分量，對應(yīng)到矩形窗譜中的變化就是旁瓣的最大電平較大且衰減速度較小。八誤差分析及程序測試分析（一）窗平滑技術(shù)對信號進行有限時間內(nèi)的采樣就是就是相當于利用矩形窗對信號進行有效截斷。顯示界面上分別會顯示時域波形和經(jīng)過FFT以后的頻域波形。由于大多數(shù)信號都是實數(shù)值，因此可以用 Real FFT VI，當然也可以用Complex FFT VI，只是將虛數(shù)部分置為0。七模塊連接及程序測試 分析庫中有兩種VI用來計算信號的FFT，即Real FFT VI和Complex FFT VI。FFT中為了使采樣次數(shù)N等于2的冪，可以在輸入序列末尾加0。FFT的優(yōu)點在于速度快，且節(jié)省內(nèi)存，這是因為當VI操作FFT時，無需額外的存儲緩沖區(qū)，但它要求輸入序列N必須是2的冪。同時域中的時間間隔對應(yīng)的頻率間隔f為：f=fs/N=1/Nt，f也稱為頻率分辨率，增多采樣次數(shù)N或減小采樣頻率fs均能減小f（提高頻率分辨率）。DFT廣泛應(yīng)用于譜分析、應(yīng)用力學(xué)、光學(xué)、醫(yī)學(xué)圖像、數(shù)據(jù)分析、儀器及遠程通信等方面假設(shè)從DAQ板上獲得N個采樣信號，對這N個樣本進行DAT變換，結(jié)果仍將為N個樣本，但它卻是頻域表示法。從時域的采樣數(shù)據(jù)變?yōu)轭l域的算法，稱為離散傅立葉變化（DFT）。（4） 傅立葉變換(FFT)和labview快速傅立葉變換(FFT)和labview分析庫中的FFT VI從DAQ板上獲得的采樣信號是時域信號，這種信號給出了采樣時刻信號的幅度，但是很多情況下，更想了解的是頻率成分，而不是幅度值。FFT 出現(xiàn)后使DFT的運算大大簡化,運算時間一般可縮短一二個數(shù)量級之多,從而使DFT的運算在實際中真正得到了廣泛的應(yīng)用?？焖俑道锶~變換巧妙的解決了這個問題。由此,離散傅立葉變換(DFT)的定義為:給定實的或復(fù)的離散時間序列,…,設(shè)該序列絕對可和，即滿足,則X(k)=F[x(n)]=(k=0,1,…,N1)被稱為序列{x(n)}的離散傅立葉變換(DFT)。為各頻率分量的相位,。為角頻率,。交流電氣量的傅里葉級數(shù)的展開式為:X(t)= (1)式中,為直流分量,為余弦分量幅值,。 六數(shù)據(jù)分析（一）傅里葉變換傅里葉級數(shù)是研究和分析諧波畸變的有效方法。 Number of smples:設(shè)置采樣點數(shù)，為整型數(shù)值。 Channel:設(shè)置待采集的模擬信號所在通道號，是一個字符串。由Measurementamp。利用快速傅立葉變換，可得到頻域顯示波形，則時域、頻域顯示波形如下圖 圖六a) 端口介紹 Device:設(shè)置DAQ的設(shè)備號。由于鼠標選擇不是很精確，所以最大值和最小值顯示都不是確數(shù)2，而是有一定的誤差，41顯示為+，又因為波形不是整數(shù)個波形。五虛擬示波器模塊連接 利用A/D轉(zhuǎn)化板卡PCL812PG實現(xiàn)信號的采集，并能夠在設(shè)計的虛擬示波器上顯示。 圖四 實時波形的框圖程序該虛擬示波器是單通道虛擬示波器，要想設(shè)計多通道的示波器，只需在這個基礎(chǔ)上，在面板上加上幾個屏幕顯示控件，框圖程序類似上圖即可。接下來的兩個是連續(xù)縮放按鈕。第三個是垂直縮放按鈕：波形只在垂直方向上被放大，水平方向上保持不變。第三列的第一個是波形縮放工具，當用賦值工具單擊它時，可彈出波形縮放方式的選擇項，如圖所示：各功能如下：第一個按鈕是矩形縮放。如果想讓繪制的圖形自動適應(yīng)變化的坐標比例，可以單擊每個按鈕左邊的鎖定開關(guān)，使其自動鎖定。 圖二。該數(shù)據(jù)采集節(jié)點可以設(shè)置設(shè)備號、通道、掃描次數(shù)、采樣點、掃描速率；在觸發(fā)方面，它有強大的設(shè)置功能：5種觸發(fā)方式、2個觸發(fā)源可選；可輸出所采集數(shù)據(jù)的掃描周期。虛擬示波器采用了工具DAQ節(jié)點（Utility Vis）。主程序結(jié)構(gòu)框圖如圖所示 圖一 NI公司提供了完善的數(shù)據(jù)采集卡設(shè)置軟件Measurement amp。多功能虛擬示波器主要由軟件來完成信號的采集、處理和輸出。LabVIEW采用的是自上向下的模塊化編程方法，所生成的各個子程序有利于主程序的設(shè)計與實現(xiàn)[2]?？驁D程序用LabVIEW圖形編程語言編寫，類似傳統(tǒng)程序的源代碼。程序前面板用于設(shè)置輸入數(shù)值和觀察輸出量，生成模仿傳統(tǒng)儀器的控制面板[1]。它用圖標代碼代替編程語言創(chuàng)建應(yīng)用程序，用數(shù)據(jù)流編程方法描述程序的執(zhí)行，用圖標和連線代替文本的形式編寫程序，為虛擬儀器設(shè)計者提供了便捷輕松的設(shè)計環(huán)境，設(shè)計者利用它可以像搭積木一樣，輕松組建一個測試系統(tǒng)以及構(gòu)造自己的儀器面板，而無需進行任何煩瑣的程序代碼編寫。 虛擬示波器軟件設(shè)計采用的NI公司的虛擬儀器開發(fā)工具LabVIEW。我們研制的諧波測試分析系統(tǒng)軟件部分主要完成數(shù)據(jù)實時采集、存儲、顯示和諧波分析等功能。在計算機顯示屏幕上利用函數(shù)庫和開發(fā)工具庫產(chǎn)生一個前面板（Front Panel）,在后臺則是利用圖形化的編程語言編制用于控制前面板的框圖程序，程序的前面板具有與傳統(tǒng)儀器相類似的界面，可接受用戶的鼠標和鍵盤指令。LabVIEW是一個完全的、開放式的虛擬儀器開發(fā)系統(tǒng)應(yīng)用軟件，利用它組建儀器測試系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以大大簡化程序的設(shè)計。多功能虛擬示波器的主要技術(shù)指標：采樣速率：200kb／s采樣位數(shù)：12bits波形顯示模式：雙通道XY mode定位標尺：兩個數(shù)據(jù)存儲：硬盤或軟盤圖是虛擬示波器的主界面：上半部分是波形顯示部分，用于顯示采集的波形，下半部分是對波形的頻譜分析。這些功能使得用戶不僅
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