虚拟仪器技术-8-(信号分析与处理).ppt

第十讲;主要内容;一、概述;二、LabVIEW中的分析工具;;1.仿真信号产生(SignalGeneration)：可以根据设定的参数来产生正弦波、三角波、方波等15种仿真波形。主要用于模拟信号输出。

;1.仿真信号产生;实例;1.仿真信号产生;实例;2.频域分析(FrequencyDomain)，可以求出时域信号对应的谱图、互功率谱、FFT等频域运算。

快速傅立叶变换：信号的时域显示转换为频域显示。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。

;;实例：求两个波形的频率和相位差;;计算机只能处理有限长度的信号，原始信号要以〔采样时间或采样长度〕截断，即有限化。有限化也称为加“矩形窗”或“不加窗”。

矩形窗将信号突然截断，这在频域造成很宽的附加频率成分，这些附加频率成分在原信号x(t)中其实是不存在的。一般将这一问题称为有限化带来的泄露问题。;;泄露使得原来集中在f0上的能量分散到全部频率轴上。泄露带来许多问题：

①使频率曲线产生许多“皱纹”〔Ripple〕，较大的皱纹可能与小的共振峰值混淆；

②如信号为两幅值一大一小频率很接近的正弦波合成，幅值较小的一个信号可能被淹没。

③f0附近曲线过于平缓，无法准确确定f0的值。;但是在多数情况下，又不得不在分析信号时用有限长的窗对信号进行截短。因此，为了保证频谱的分析精度，必须研究如何减少加窗时造成的泄漏误差。

泄漏的产生主要是矩形窗边界的突变特性造成的，它的急剧变化将在频域内引入许多高频分量。如果用边缘变化平缓的其它窗函数代替矩形窗，那么可减小泄漏的产生。;;从频率接近的信号中别离出幅值不同的信号;谐波信号分析：当一个含有单一频率(比方f1)的信号x(t)通过一个非线性系统时，系统的输出不仅包含输入信号的频率〔f1〕，而且包含谐波分量〔f2=2f1,f3=3f1等等〕，谐波的数量以及它们对应的幅值大小取决于系统的非线性程度。;HarmonicDistortionAnalyzer:谐波分析函数。该函数对输入信号进行完整的谐波分析，包括测定基波和谐波，返回基波频率、所有谐波幅度电平以及总的谐波失真度。;3.数字滤??：在Filter子模板上提供了13种滤波器。

IIR滤波器和FIR滤波器之间最根本的差异是，对于IIR滤波器，输出只取决于当前和以前的输入值，而对于FIR滤波器，输出不仅取决于当前和以前的输入值，还取决于以前的输出值。;按滤波器的选频作用，或者说对频率函数的处理作用，滤波器的输出频率段有三种情况：

通带：在这段频率范围内，信号可不受或受很小衰减通过；

阻带：在这段频率范围内，信号受很大衰减进而被阻止；

过渡带：位于通带和阻带之间的一段频带。;;数字滤波：;;滤波器的一般设计过程;实例;4.时域分析：子模板提供了11个函数，包括卷积、反卷积、自相关、互相关、积分、微分、延时等运算。

;PulseMeasurements.vi;实例;自相关：自相关函数描述的是随机信号在时间间隔为τ的任意两个时刻t与t+τ的取值x(t)与x(t+τ)的相关性。

信号x(t)的自相关函数定义如下：

;自相关函数估计值的离散时间表达式;相关:

指信号有明显的规律性，即在时间轴上任意间隔的两个时刻的取值均有相同的符号。

说明

对应的两两相乘总为正，求其均值的数值大，故相关性好。反之，假设间隔的两个时刻的取值、没有明显的规律性，即符号有时相同有时相反，那么对应两两相乘的乘积有时为正有时为负，求其均值，由于乘积相互抵消，均值的数值小，故相关性差。;自相关函数的应用

利用自相关函数图有利于检测和识别淹没在随机噪声中的周期信号。

τ=0时的自相关值是自相关函数的最大值，且等于均方值。

采用自相关函数可以求取正弦信号的幅值。

;当τ=0;自相关函数;实例;5.曲线拟合：对于一组数据

求取y与x的关系y=f(x);;;GeneralPolynomialFit.vi：;实例