内容发布更新时间 : 2024/12/23 18:28:20星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

（二）频谱分析

一. 实验要求

1.在理论学习的基础上，通过本实验熟悉典型信号的波形和频谱特征，并能够从信号频谱中读取所需的信息。

2.了解信号频谱分析的基本方法及仪器设备。 二. 实验原理

1.典型信号及其频谱分析的作用

正弦波、方波、三角波和锯齿波和指数信号是实际工程测试中常见的典型信号，这些信号时域、频域之间的关系很明确，并且都具有一定的特性，通过对这些典型信号的频谱进行分析，对掌握信号的特性，熟悉信号的分析方法大有益处，并且这些典型信号也可以作为实际工程信号分析时的参照资料。本实验利用labVIEW虚拟仪器平台可以很方便的对上述典型信号作频谱分析。 2.频谱分析的方法及设备

信号的频谱可分为幅值谱、相位谱、实频谱、虚频谱等等。对信号作频谱分析的设备主要是频谱分析仪，它把信号按数学关系作为频率的函数显示出来，其工作方式有模拟式和数字式二种。模拟式频谱分析仪以模拟滤波器为基础，从信号中选出各个频率成分的量值；数字式频谱分析仪以数字滤波器或快速傅立叶变换为基础，实现信号的时-频关系转换分析。 傅立叶变换是信号频谱分析中常用的一个工具，它把一些复杂的信号分解为无穷多个相互之间具有一定关系的正弦信号之和，并通过对各个正弦信号的研究来了解复杂信号的频率成分和幅值。

信号频谱分析是采用傅立叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f)，从而帮助人们从另一个角度来了解信号的特征。时域信号x(t)的傅氏变换为：

式中

X(f)为信号的频域表示，x(t)为信号的时域表示，f为频率。 本实验利用labVIEW平台上搭建的频谱分析仪来对信号进行频谱分析。由虚拟信号发生器产生一个典型波形的电压信号，用频谱分析仪对该信号进行频谱分析，得到频谱特性数据。分析结果用图形在计算机上显示出来。

3. 巴特沃斯滤波器

巴特沃斯滤波器拥有最平滑的频率响应，在截止频率以外，频率响应单调下降。在通带中是理想的单位响应，在阻带中响应为零。

滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其它频率成分。在测试装置中，利用滤波器的这种选频作用，可以滤除干扰噪声或进行频谱分析。

根据滤波器的选频作用分为： 1) 低通滤波器

从0～f2频率之间，幅频特性平直，它可以使信号中低于f2的频率成分几乎不受衰减地通过，而高于f2的频率成分受到极大地衰减。

2) 高通滤波器

与低通滤波相反，从频率f1～∞，其幅频特性平直。它使信号中高于f1的频率成分几乎不受衰减地通过，而低于f1的频率成分将受到极大地衰减。

3) 带通滤波器

它的通频带在f1～f2之间。它使信号中高于f1而低于f2的频率成分可以不受衰减地通过，而其它成分受到衰减。

4) 带阻滤波器

与带通滤波相反，阻带在频率f1～f2之间。它使信号中高于f1而低于f2的频率成分受到衰减，其余频率成分的信号几乎不受衰减地通过。

三. 实验仪器和设备

计算机若干台，LabVIEW虚拟仪器平台1套。 四. 实验步骤及内容

1. 打开\频率响应函数与数字滤波\程序，进行频域分析实验。

2. 分别选择前面板中的信号通道一和通道二为不同频率的正弦信号，产生正弦和白噪声信号，然后点击多通道信号发生器上的\合成\按钮，产生迭加白噪声的正弦信号，分析和观察上述信号进行自谱和自相关分析后的结果。

3. 同样方式产生其他类型的信号，观察分析结果。

4. 在程序中滤波分析之前增添加窗操作，选择\矩形窗\、\汗宁窗\、\哈宁窗\、\三角窗\、“指数窗” 中的不同窗函数，分析和观察信号加窗以后的时域波形与分析结果的变化。

5. 调整滤波器类型及其参数。分析和观察作用结果的不同。 实验所附主程序文件名：频率响应函数与数字滤波.vi 五、运行结果

实验四LABVIEW数据文件的存储与回放

一、实验目的

（1）了解并掌握虚拟仪器中常用的数据文件格式和特点。

（2）掌握数据文件操作的基本步骤，学习灵活操作文件中数据的常用技巧和方法。

二、实验设备

1、安装有LabVIEW 7 Express计算机 2、安装有NI-DAQ 7的计算机

3、支持的数据采集设备(DAQ)（以ＮＩ公司提供的NI6014数据采集卡为例）。

三、实验任务描述

1、利用LabVIEW编程，设计出若干个子VI，利用它们分别完成不同类型数据的写入。要求程序能够实现单个数据写入还是连续写入的切换功能。

2、设计主程序，主程序运行时首先弹出窗口请求输入数据保存格式，然后根据选择的格式运行不同的分支子程序，分支子程序采用SubPanel子面板的方法动态调用。

3、设计程序保存和读取二维或多维数组，要求保留维数信息。（可使用头信息的方式或采用spreadsheet表单的数据格式保存）