基于LabVIEW 8．5的信號幅值特征值求取系統(tǒng)設(shè)計
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LabVIEW是基于圖形編譯(Graphics，G)語言的虛擬儀器軟件開發(fā)平臺，具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、信號生成、信號處理、輸入／輸出控制等功能。與傳統(tǒng)編程采取的文本語言相比，LabVIEW使用G語言編程，界面更加友好直觀，是一種直覺式圖形程序語言。它有兩個基本窗口，前面板窗口和流程圖窗口，前面板窗口用于設(shè)置控制對象和顯示對象，相當(dāng)于常規(guī)儀器的顯示屏幕或指針；流程圖窗口用于編寫和顯示程序的圖形源代碼，相當(dāng)于語言編程中的語句，它由各種能夠完成一定功能的模塊通過連接線連接而成。
信號特征值以一個數(shù)值表示信號的某些時域特征，是對測試信號最簡單直觀的時域描述。在測試系統(tǒng)中往往用一些模擬儀器表來指示信號的特征值。將測試信號采集到計算機(jī)后，可以在測試虛擬儀器中進(jìn)行信號特征值處理，并在其前面板上直觀地表示出信號的特征值，可以給虛擬儀器的使用者提供一個了解測試信號變化的快速途徑。現(xiàn)就基于LabVIEW對周期信號及隨機(jī)信號幅值特征值求取系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。
1 信號幅值特征值分析
1．1 周期信號的幅值特征值
周期信號的幅值特征值常以峰值、峰-峰值、均值、均方值和有效值表示。
(1)峰值xp和峰-峰值xp-p
峰值xp指在一個周期內(nèi)信號x(t)可能出現(xiàn)的最大絕對瞬時值，即：xp=|x(t)|max。
峰-峰值xp-p是指在一個周期內(nèi)信號最大瞬時值xmax與最小瞬時值xmin之差的絕對值，即xp-p=|xmax-xmin|。
信號的峰值和峰一峰值給出了信號變化的極限范圍，是選擇測試裝置的量程和動態(tài)范圍的依據(jù)。
(2)均值μx
周期信號的均值
表示信號變化的中心趨勢，是信號的常值分量。
(3)均方值pav和有效值xrms
周期信號屬于功率信號，其能量無限，平均功率
它反映了信號功率的大小。
平均功率的平方根就是信號的有效值xrms，即：
1．2 隨機(jī)信號的幅值
(1)均值μx是指各態(tài)歷經(jīng)隨即信號的樣本函數(shù)x(t)在觀測時間T上的平均值，即：
它表示隨機(jī)信號的常值分量，是隨機(jī)信號波動的中心值，描述了隨機(jī)信號的靜態(tài)分量。
(2)方差σx2描述隨機(jī)信號的幅值波動程度。用樣本函數(shù)x(t)偏離均值μx的平方均值表示，即：
它是分析隨機(jī)信號的重要參數(shù)。信號波動的范圍愈大，則σx電愈大。可見，標(biāo)準(zhǔn)差σx描述了隨機(jī)信號的動態(tài)分量。
(3)均方值ψx2描述隨機(jī)信號的強(qiáng)度，它是樣本函數(shù)x(t)的平均值，即：
它代表信號的平均功率。
2 LabVIEW實現(xiàn)信號幅值特征值求取
2．1 LabVIEW實現(xiàn)周期信號幅值特征值求取
用Express VI中的幅值和電平測量VI最為簡單有效。它的達(dá)到路徑是函數(shù)→信號分析→幅值和電平測量
如圖1所示。
參數(shù)對話框中共劃分4個區(qū)域，分別是要求進(jìn)行的幅值特征值求取的項目、當(dāng)前信號幅值特征值求取的結(jié)果、輸入信號預(yù)覽窗口和加窗后信號預(yù)覽窗口。其中，最重要的是幅值特征值求取的項目設(shè)置。
用Express信號發(fā)生器產(chǎn)生一個仿真信號，其參數(shù)設(shè)置如圖2所示。這是個具有直流偏置和泊松噪聲干擾的三角波信號。用幅值和電平測量檢測其能夠檢測的所有幅值特征值的測試VI的前后面板示圖，如圖3所示。
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