實(shí)驗(yàn)一 LabVIEW中的信號(hào)分析與處理

1、實(shí)驗(yàn)一 LabVIEW中的信號(hào)分析與處理一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?#160; 1、熟悉各類頻譜分析VI的操作方法； 2、熟悉數(shù)字濾波器的使用方法； 3、熟悉諧波失真分析VI的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)原理： 1、信號(hào)的頻譜分析是指用獨(dú)立的頻率分量來(lái)表示信號(hào)； 將時(shí)域信號(hào)變換到頻域，以顯示在時(shí)域無(wú)法觀察到的信號(hào)特征，主要是信號(hào)的頻率成分以及各頻率成分幅值和相位的大小，LabVIEW中的信號(hào)都是數(shù)字信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行頻譜分析主要使用快速傅立葉變換(FFT)算法： ·“FFT Spectrum(Mag-Phase).vi”主要用于分析波形信號(hào)的幅頻特性和相頻特性，其輸出為單邊幅頻圖和相頻圖。 

2、3;“FFT.vi”以一維數(shù)組的形式返回時(shí)間信號(hào)的快速傅里葉運(yùn)算結(jié)果，其輸出為雙邊頻譜圖，在使用時(shí)注意設(shè)置FFT Size為2的冪。 ·“Amplitude and Phase Spectrum .vi”也輸出單邊頻譜，主要用于對(duì)一維數(shù)組進(jìn)行頻譜分析，需要注意的是，需要設(shè)置其dt（輸入信號(hào)的采樣周期）端口的數(shù)據(jù)。 2、數(shù)字濾波器的作用是對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，只允許特定頻率成份的信號(hào)通過(guò)。濾波器的主要類型分為低通、高通、帶通、帶阻等，在使用LabVIEW中的數(shù)字濾波器時(shí)，需要正確設(shè)置濾波器的截止頻率（注意區(qū)分模擬頻率和數(shù)字頻率）和階數(shù)。 3、“Harmonic Distortion Anal

3、yzer .vi”用于分析輸入的波形數(shù)據(jù)的諧波失真度（THD），該vi還可分析出被測(cè)波形的基波頻率和各階次諧波的電平值。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： (1) 時(shí)域信號(hào)的頻譜分析 設(shè)計(jì)一個(gè)VI，使用4個(gè)Sine Waveform.vi（正弦波形）生成頻率分別為10Hz、30Hz、50Hz、100Hz，幅值分別為1V、2V、3V、4V的4個(gè)正弦信號(hào)（采樣頻率都設(shè)置為1kHz，采樣點(diǎn)數(shù)都設(shè)置為1000點(diǎn)），將這4個(gè)正弦信號(hào)相加并觀察其時(shí)域波形，然后使用FFT Spectrum(Mag-Phase).vi對(duì)這4個(gè)正弦信號(hào)相加得出的信號(hào)進(jìn)行FFT頻譜分析，觀察其幅頻和相頻圖，并截圖保存。(2) 數(shù)字濾波器VI的使用

4、對(duì)步驟(1)中由4個(gè)正弦波形相加得出的時(shí)域波形，再疊加上一個(gè)幅值為5V的白噪聲波形（采樣頻率都設(shè)置為1kHz，采樣點(diǎn)數(shù)都設(shè)置為1000點(diǎn)），使用FFT Spectrum(Mag-Phase).vi觀察其頻譜，然后使用一個(gè)巴特沃斯帶通濾波器濾除其中的10Hz、30Hz和 100Hz的頻率成份，觀察濾波之后的時(shí)域波形，并分析其頻譜，截圖保存。(3) 諧波失真分析 假設(shè)波形x(t)為使用1個(gè)Sine Waveform.vi（正弦波形）生成的頻率為10Hz，幅值為1V的正弦波形，使用Harmonic Distortion Analyzer .vi 對(duì)波形y(t)=x(t)+0.1x2(t) +0.2x3(t)進(jìn)行諧波失真分析，觀察基波頻率、諧波失真度THD和各階次諧波電平（最高3次諧波），截圖保存。 四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 在實(shí)驗(yàn)步驟（2）-中，能否使用帶通濾波器完全濾除白噪聲信號(hào)？請(qǐng)簡(jiǎn)述原因； 答：不能，因?yàn)榘自肼暤念l譜是無(wú)限寬的，接近50Hz的部分不能被帶通濾波器濾除，因此采用該方法無(wú)法完全濾除噪聲。 濾波器的階數(shù)對(duì)濾波效果有何影響？該如何設(shè)置濾波器的階數(shù)？ 答：階數(shù)越高，則其滾降的速度就越快；但也不是越高越好，階數(shù)太高也會(huì)導(dǎo)致波形失真?？梢酝ㄟ^(guò)觀察波形圖來(lái)調(diào)節(jié)階數(shù)，這樣可以取得最適階數(shù)。實(shí)驗(yàn)總結(jié)： 通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，我熟悉了各類頻譜分析VI