中南大學(xué)信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

學(xué)院：信息科學(xué)與工程學(xué)院班級(jí)：電子信息工程1301班姓名：孫雯波學(xué)號(hào)：0903130120

實(shí)驗(yàn)室名稱：基本方波信號(hào)的生成實(shí)驗(yàn)日期：2014年11月8日學(xué)院信息學(xué)院專業(yè)、班級(jí)電子信息工程1301班姓名孫雯波實(shí)驗(yàn)名稱基本方波信號(hào)的生成指導(dǎo)教師張金煥教師評(píng)語教師簽名：年月日實(shí)驗(yàn)?zāi)康模菏煜IELVIS/SIGEx套件的使用方法。生成一個(gè)簡(jiǎn)單的方波信號(hào)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：利用ELVIS/SIGEx套件生成一個(gè)簡(jiǎn)單的方波信號(hào)。實(shí)驗(yàn)器材：ELVIS/SIGEx套件,計(jì)算機(jī)。實(shí)驗(yàn)原理：利用ELVIS/SIGEx套件生成一個(gè)簡(jiǎn)單的方波信號(hào)。實(shí)驗(yàn)步驟：A、設(shè)置NIELVIS/SIGEx套件1.關(guān)閉NIELVIS單元及原型開發(fā)板上的開關(guān)。2.將SIGEx板卡插入到NIELVIS單元中。3.使用USB數(shù)據(jù)線連接NIELVIS和計(jì)算機(jī)。4.打開計(jì)算機(jī)（假如還未開機(jī)）進(jìn)入Win7系統(tǒng)并等待其完全啟動(dòng)（這樣計(jì)算機(jī)才會(huì)準(zhǔn)備好連接外部的USB設(shè)備）。5.打開NIELVIS單元，但不要打開原型開發(fā)板的開關(guān)。觀察USB指示燈是否變亮（在ELVIS單元的右上角）。如果揚(yáng)聲器可用，那么計(jì)算機(jī)將發(fā)出聲音以提示已經(jīng)檢測(cè)到ELVIS單元。6.打開NIELVIS原型開發(fā)板開關(guān)，給SIGEx板卡上電。檢查所有的三個(gè)指示燈是否點(diǎn)亮，如未點(diǎn)亮，請(qǐng)向指導(dǎo)老師尋求幫助。打開SIGExMainVI。8.信號(hào)發(fā)生器該模塊讓NIELVIS擁有了一個(gè)內(nèi)置的多功能的信號(hào)發(fā)生器，它能夠提供各種類型、幅值和頻率的信號(hào)。這些參數(shù)可以通過NIELVIS儀器啟動(dòng)面板上該儀器的前面板控制。9.將選項(xiàng)卡中的數(shù)據(jù)改至Frequency1000dutycycle1.00Timebase4ms連接SYNC到CH-110．記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)過程原始記錄（數(shù)據(jù)、圖表、波形等）：Frequency1000dutycycle1.00Timebase4ms實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析：成功生成了方波圖像，熟悉了NIELVIS/SIGEx套件的基本使用。實(shí)驗(yàn)室名稱：線性系統(tǒng)分析實(shí)驗(yàn)日期：2014年11 月25 日學(xué)院信息學(xué)院專業(yè)、班級(jí)電子信息工程1301班姓名孫雯波實(shí)驗(yàn)名稱線性系統(tǒng)分析指導(dǎo)教師張金煥教師評(píng)語教師簽名：年月日實(shí)驗(yàn)?zāi)康模豪斫庹也ㄔ诰€性系統(tǒng)中的特殊作用。線性測(cè)試的知識(shí)和實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：乘法器與可加性測(cè)試實(shí)驗(yàn)器材：PC機(jī)，安裝有LabVIEW2009（或更高版本）和DigitalFilterDesign工具包，匹配的NIELVIS2或2+和USB電纜，EMONASIGEx信號(hào)及系統(tǒng)擴(kuò)充板，分類跳接電纜，兩根BNC-2mm引線實(shí)驗(yàn)步驟：SEQInstruction1. 關(guān)閉NIELVIS及其模型板開關(guān)。SEQInstruction2. 將SIGEx板插入到NIELVIS中。備注：你可能已經(jīng)完成了此操作。SEQInstruction3. 使用USB電纜將NIELVIS與PC機(jī)相連。SEQInstruction4. 打開PC機(jī)（如果尚未打開），進(jìn)入Win7系統(tǒng)并等待PC機(jī)完全啟動(dòng)（從而PC機(jī)準(zhǔn)備好連接外部USB設(shè)備）。SEQInstruction5. 打開NIELVIS，但是不要打開模型板開關(guān)。你應(yīng)該會(huì)看到USB燈點(diǎn)亮（ELVIS的右上角）。如果已經(jīng)打開了音箱，那么PC機(jī)可能會(huì)發(fā)出提示音，提示ELVIS已經(jīng)檢測(cè)到。SEQInstruction6. 打開NIELVIS模型板開關(guān)，將SIGEx板通電。確認(rèn)所有三個(gè)電源LED均已點(diǎn)亮。否則，聯(lián)系老師請(qǐng)求幫助。SEQInstruction7. 啟動(dòng)SIGExMainVI。SEQInstruction8. 當(dāng)要求你選擇設(shè)備編號(hào)時(shí)，輸入所用NIELVIS的對(duì)應(yīng)編號(hào)。SEQInstruction9. 現(xiàn)在，你已經(jīng)準(zhǔn)備好操作NIELVIS/SIGEx束。SEQInstruction10. 選擇SIGExSFP上的EXPT4選項(xiàng)卡11.將函數(shù)發(fā)生器的FUNCOUT端子與乘法器的輸入相連接。將兩個(gè)輸入并聯(lián)。將CH0與此輸入相連接。將CH1與整流器的輸出相連接，如圖4所示。設(shè)置如下：函數(shù)發(fā)生器：頻率=1000Hz；幅值：1Vpp；選擇正弦波形示波器：時(shí)基4ms；CH0上升沿觸發(fā)；觸發(fā)電平=0V12.設(shè)置如下：積分器速率：向上：向上加法器增益：a0=a1=b0=b1=+1.0；a2=b2=0；示波器：時(shí)基4ms；觸發(fā)電平=0V13.實(shí)驗(yàn)連接如圖所示實(shí)驗(yàn)過程原始記錄（數(shù)據(jù)、圖表、波形等）：實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析：輸入幅值

(Vpp)乘法器幅值

(Vpp)21.12.21.322.41.62.61.862.82.163.02.53.22.823.43.173.63.5443.84.004.004.424乘法器滿足線性定標(biāo)測(cè)試，可加性測(cè)試中兩個(gè)結(jié)果符合線性條件實(shí)驗(yàn)室名稱：傅里葉級(jí)數(shù)變換實(shí)驗(yàn)日期：2014年12 月1 日學(xué)院信息學(xué)院專業(yè)、班級(jí)電子信息工程1301班姓名孫雯波實(shí)驗(yàn)名稱傅里葉級(jí)數(shù)變換指導(dǎo)教師張金煥教師評(píng)語 教師簽名：年月日實(shí)驗(yàn)?zāi)康模豪脤?shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行傅里葉變換確認(rèn)傅里葉變換系數(shù)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：利用函數(shù)發(fā)生器生成一個(gè)方波，然后將該方波與某個(gè)頻率的正弦波相乘，得到的結(jié)果通過低通濾波器。此時(shí)相當(dāng)于一個(gè)積分結(jié)果，最后的結(jié)果為一個(gè)基波，在示波器上顯示為一條直線，其值與傅里葉變換的系數(shù)有關(guān)。從而通過各次正弦波前面系數(shù)比例，確認(rèn)傅里葉變換系數(shù)。實(shí)驗(yàn)器材：PC機(jī)，安裝有LabVIEW2009（或更高版本）和DigitalFilterDesign工具包，匹配的NIELVIS2或2+和USB電纜，EMONASIGEx信號(hào)及系統(tǒng)擴(kuò)充板，分類跳接電纜，兩根BNC-2mm引線實(shí)驗(yàn)原理：我們利用函數(shù)發(fā)生器生成一個(gè)方波，然后將該方波與某個(gè)頻率的正弦波相乘，得到的結(jié)果通過低通濾波器。此時(shí)相當(dāng)于一個(gè)積分結(jié)果，最后的結(jié)果為一個(gè)基波，在示波器上顯示為一條直線，其值與傅里葉變換的系數(shù)有關(guān)。從而通過各次正弦波前面系數(shù)比例，確認(rèn)傅里葉變換系數(shù)。實(shí)驗(yàn)步驟：SEQInstruction1. 關(guān)閉NIELVIS及其模型板開關(guān)。SEQInstruction2. 將SIGEx板插入到NIELVIS中。備注：你可能已經(jīng)完成了此操作。SEQInstruction3. 使用USB電纜將NIELVIS與PC機(jī)相連。打開計(jì)算機(jī)（假如還未開機(jī)）并等待其完全啟動(dòng)（這樣計(jì)算機(jī)才會(huì)準(zhǔn)備好連接外部的USB）SEQInstruction5. 打開NIELVIS，但是不要打開模型板開關(guān)。你應(yīng)該會(huì)看到USB燈點(diǎn)亮（ELVIS的右上角）。如果已經(jīng)打開了音箱，那么PC機(jī)可能會(huì)發(fā)出提示音，提示ELVIS已經(jīng)檢測(cè)到。SEQInstruction6. 打開NIELVIS模型板開關(guān)，將SIGEx板通電。確認(rèn)所有三個(gè)電源LED均已點(diǎn)亮。否則，聯(lián)系老師請(qǐng)求幫助。SEQInstruction7. 啟動(dòng)SIGExMainVI。SEQInstruction8. 當(dāng)要求你選擇設(shè)備編號(hào)時(shí)，輸入所用NIELVIS的對(duì)應(yīng)編號(hào)。SEQInstruction9. 現(xiàn)在，你已經(jīng)準(zhǔn)備好操作NIELVIS/SIGEx束。10.選擇SIGEx軟件前面板的實(shí)驗(yàn)八選項(xiàng)卡。11.現(xiàn)在我們將使用我們的手動(dòng)式掃頻信號(hào)分析儀來研究一個(gè)方波中存在哪些諧波。該實(shí)驗(yàn)的設(shè)置與前面基本一樣，只是要將輸入端接到脈沖發(fā)生器模塊的輸出端。12.如上圖所示，將原本連接到函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的乘法器模塊的輸入端連接到脈沖發(fā)生器。設(shè)置如下：函數(shù)信號(hào)發(fā)生器：頻率設(shè)為100Hz，幅值設(shè)為2Vpp，選擇正弦波脈沖發(fā)生器：頻率設(shè)為100Hz，占空比設(shè)為50%示波器：掃描時(shí)基2ms/div；CH1上升沿觸發(fā)；觸發(fā)電平0V改變函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的頻率，從100Hz到700Hz，每次改變100Hz。記錄直流輸出的最大值，填入下面的表格。這些將是構(gòu)成方波的各個(gè)諧波分量的幅值。你可能從理論中知道，一個(gè)占空比為50%的方波僅僅包含奇次諧波。實(shí)驗(yàn)截圖1000HZ：2000HZ:3000HZ:4000HZ:5000HZ:6000HZ:實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：函數(shù)發(fā)生器頻率輸出直流量最大值1000HZ2.862000HZ03000HZ0.9924000HZ05000HZ0.636000HZ0實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析：我們利用函數(shù)發(fā)生器生成一個(gè)方波，然后將該方波與某個(gè)頻率的正弦波相乘，得到的結(jié)果通過低通濾波器。此時(shí)相當(dāng)于一個(gè)積分結(jié)果，最后的結(jié)果為一個(gè)基波，在示波器上顯示為一條直線，其值與傅里葉變換的系數(shù)有關(guān)。從而通過各次正弦波前面系數(shù)比例，確認(rèn)傅里葉變換系數(shù)。實(shí)驗(yàn)室名稱：采樣和混疊 實(shí)驗(yàn)日期： 2014年 12月 1日學(xué)院信息學(xué)院專業(yè)、班級(jí)電子信息工程1301姓名孫雯波實(shí)驗(yàn)名稱采樣和混疊指導(dǎo)教師張金煥教師評(píng)語教師簽名：年月日實(shí)驗(yàn)?zāi)康模耗憧梢灾庇^地觀察采樣信號(hào)的頻譜，以及混疊。你可以藉此對(duì)最小采樣率的采樣定理有直觀的理解。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：在第1部分，對(duì)選定的測(cè)試樣本進(jìn)行采樣操作設(shè)置，并在時(shí)域中進(jìn)行觀察。然后，研究相反過程，恢復(fù)模擬信號(hào)，并觀察各種采樣率的效果。在第2部分，回顧第1部分的時(shí)域研究，在頻域中進(jìn)行觀察。這樣可以獲得相關(guān)過程的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行直觀的數(shù)學(xué)解釋。有這樣的洞見之后，你可以輕松確定相關(guān)原則來選擇有效的采樣率。實(shí)驗(yàn)器材：PC機(jī)，安裝有LabVIEW2009（或更高版本）和DigitalFilterDesign工具包，匹配的NIELVIS2或2+和USB電纜，EMONASIGEx信號(hào)及系統(tǒng)擴(kuò)充板，分類跳接電纜，兩根BNC-2mm引線實(shí)驗(yàn)原理：模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換有兩個(gè)階段： -首先，采集“凍結(jié)的”樣本值 -然后，對(duì)這些凍結(jié)的模擬值進(jìn)行數(shù)字化處理可以進(jìn)行其他處理以提高存儲(chǔ)效率，即將需要的存儲(chǔ)器空間降至最低。在本實(shí)驗(yàn)中，我們只關(guān)注采樣過程。很明顯，采樣率的選擇是最重要的問題：太慢意味著樣本間距過大，從而一些細(xì)節(jié)丟失。但如果采樣間距過小，又會(huì)導(dǎo)致資源浪費(fèi)，例如存儲(chǔ)器和處理時(shí)間。需要適當(dāng)?shù)仄胶膺@些考慮事項(xiàng)。從一些典型信號(hào)的采樣開始，然后觀察來自不同速率樣本序列的連續(xù)時(shí)間信號(hào)的恢復(fù)。由此，你可以發(fā)現(xiàn)最小采樣率與帶寬之間的關(guān)聯(lián)。實(shí)驗(yàn)步驟：第A部分——設(shè)置NIELVIS/SIGEx束SEQInstruction1. 關(guān)閉NIELVIS及其模型板開關(guān)。SEQInstruction2. 將SIGEx板插入到NIELVIS中。備注：這些可能已經(jīng)配置完成。SEQInstruction3. 使用USB電纜將NIELVIS與PC機(jī)相連。SEQInstruction4. 打開PC機(jī)（如果尚未打開），并等待PC機(jī)完全啟動(dòng)（從而PC機(jī)準(zhǔn)備好連接外部USB設(shè)備）。SEQInstruction5. 打開NIELVIS，但是不要打開模型板開關(guān)。你應(yīng)該會(huì)看到USB燈點(diǎn)亮（ELVIS的右上角）。如果已經(jīng)打開了音箱，那么PC機(jī)可能會(huì)發(fā)出提示音，提示ELVIS已經(jīng)檢測(cè)到。SEQInstruction6. 打開NIELVIS模型板開關(guān)，將SIGEx板通電。確認(rèn)所有三個(gè)電源LED均已點(diǎn)亮。否則，聯(lián)系老師請(qǐng)求幫助。SEQInstruction7. 啟動(dòng)SIGExMainVI。SEQInstruction8. 當(dāng)要求你選擇設(shè)備編號(hào)時(shí)，輸入所用NIELVIS的對(duì)應(yīng)編號(hào)。SEQInstruction9. 現(xiàn)在，你已經(jīng)準(zhǔn)備好操作NIELVIS/SIGEx束。SEQInstruction10. 選擇SIGExSFP上的EXPT12選項(xiàng)卡。SEQInstruction11. 在本練習(xí)中，我們將觀察正弦波的采樣。采樣信號(hào)通過函數(shù)發(fā)生器的方波輸出而得，進(jìn)行特殊設(shè)置使乘法器模塊就像一個(gè)開關(guān)。當(dāng)采樣信號(hào)為非零，即1V時(shí)，輸入正弦波通過。然而，當(dāng)采樣信號(hào)為零伏時(shí)，輸入信號(hào)不通過，輸出為0V。這就像是一個(gè)打開/關(guān)閉開關(guān)。設(shè)置如下：函數(shù)發(fā)生器：選擇方波；頻率=1000Hz；1Vpp，偏移0.50V，占空比=50%示波器：時(shí)基20ms；CH0上升沿觸發(fā)；觸發(fā)電平=0V模擬輸出（DAC-1）：4Vpp正弦波，頻率為100HzSEQInstruction12. 觀察CH0的乘法器正弦波輸入，以及CH1的乘法器采樣信號(hào)。確認(rèn)與預(yù)期相符。SEQInstruction13. 顯示模擬輸入和輸出，采樣率為1000個(gè)樣本/秒。嘗試一兩個(gè)其他采樣率并改變占空比設(shè)置。