LABVIEW的数字信号处理分析的介绍

南京工业大学

学院：自动化与电气工程学院

课题：LABVIEW的数字信号的分析处理介绍学号：612081101033

姓名：周衍

导师：张兴华

2011 年12 月 2 日

0 引言

LabVIEW（Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench，实验室虚拟仪器工程平台）是由美国国家仪器公司所开发的图形化程序编译平台，发明者为杰夫·考度斯基（Jeff Kodosky），程序最初于1986年在苹果电脑上发表。LabVIEW早期是为了仪器自动控制所设计，至今转变成为一种逐渐成熟的高级编程语言。图形化程序与传统编程语言之不同点在于程序流程采用"数据流"之概念打破传统之思维模式，使得程序设计者在流程图构思完毕的同时也完成了程序的撰写。

LabVIEW率先引入了特别的虚拟仪表的概念，用户可通过人机界面直接控制自行开发之仪器。此外LabVIEW提供的库包含：信号截取、信号分析、机器视觉、数值运算、逻辑运算、声音震动分析、数据存储...等。目前可支持Windows，UNIX，Linux，Mac OS等操作系统。由于LabVIEW特殊的图形程序简单易懂的开发接口，缩短了开发原型的速度以及方便日后的软件维护，因此逐渐受到系统开发及研究人员的喜爱。目前广泛的被应用于工业自动化之领域上。LabVIEW默认以多线程运行程序，对于程序设计者更是一大利器。此外LabVIEW通信接口方面支持：GPIB，USB，IEEE1394，MODBUS，串行接口，并发端口，IrDA，TCP，UDP，Bluetooth，.NET，ActiveX，SMTP...等接口。

本文旨在综合实际应用时对原始数据的处理，简单地介绍此软件在对信号方面的的分析方式，剖析其中的优点。（待改）

1 LABVIEW数据处理

原始数据并不总能即刻传递有用、正确的信息。通常，用户必须变换信号来去除噪声干扰、纠正因设备故障损坏的数据或补偿环境的影响（如：温度与湿度）。为此，信号处理，作为对信号的分析、解释和操作，是几乎各类工程应用中的基本需求。借助LABVIEW软件完整的分析功能，无需浪费时间去移动不相容工具之间的数据，无需编写自己的分析规程，就能处理各类信号。

2 LABVIEW数据分析方式

用户在实际操作中可根据不同情况选择在线分析或离线分析。

2.1 在线分析

用户可借助在线分析, 加快决策，及时得到数据结果。

在线分析表明：数据接受相同应用程序的分析和采集。若应用程序可根据进入数据的特征监测信号并作改变，用户就需要在采集数据时加以分析。通过测量和分析信号的某些方面，用户能让应用数据适合某些情况并启用合适的执行参数，并可以将数据保存至磁盘来提高采样率。尽管这只是一个范例，但有数千种应用程序都需要一定的智能（根据不同的条件作出相应决定的能力）；适应性也是必需的，只能将分析算法在数据处理之前添加到应用程序中才有实现的可能。

通常，作出决定基于自动化数据处理。这意味着：逻辑在应用程序中已经建立，用来进行某些行为操作。例如，当温度越过阈值或振动水平过高时，工厂监控系统会点亮1个LED来给出提示。然而，并非所有基于采获的数据的决定都是自动作出的。为确定系统是否按预期运行，用户往往必须时刻监测执行。您不需要记录数据、从文件或数据库中提取数据，再对它进行离线分析只为发现采集中的问题，而应在采集数据时当时就可辨识分析问题。这时候，应用程序必须处理采获的数据，再用一种最适用的方式对数据进行处理、简化、规范化和显示。LABVIEW中对话的内置套件，可令创建的应用程序向操作人员或用户提供选件。例如，若温度过高，对话可以提示操作人员采用指定操作，然后按“确定(OK)”

或“继续(Continue)”按钮，继续应用程序。

无论决策是否由内置逻辑还是用户做出，LABVIEW均提供分析和数学规程，从而完美结合数据采集函数和显示功能。这就简化了构建各类应用程序；用户无需按照各种工具的需要繁琐地为数据赋予不同格式。此外，LABVIEW提供用于逐点执行的分析规程；这些规程的设计可专门满足实时应用程序中在线分析的这一需求。

在线分析采用的是逐点分析，这样可以实现智能化，使信号更贴近真实。

逐点分析是在线分析的主要方式；其结果在单个而非一组样本获取后计算得到。在处理能提供高速、确定单点数据采集的控制过程中，此类分析是必须的。逐点的方法简化了设计、实施和测试过程，因为应用程序流和应用程序所监视和控制的现实情况十分相似。

图1. 基于数组的分析较之逐点分析

借助精简式逐点分析，采集和分析过程能够趋近控制点，因为采集和决策之间的延迟被最大程度缩减了。如需进一步缩减这类采集延时，可将分析部署至现场可编程门阵列(FPGA)芯片、数字信号处理(DSP)芯片、嵌入式控制器、专用CPU、ASIC。

将强大的算法与规程添加至应用程序后，能减少不确定性并能实现智能处理，从而在运行时分析结果、提高效率并且能够反复地将实验或处理性能与输入变量相关联。

2.2 离线分析

采用分析规程时，在线分析不总是最有效的方法。若用户无需在采集数据时做决定，可选择进行离线分析。

通常，离线分析应用的目的是：通过多个数据集的相互关联，识别变量的成因和影响。由于此类分析在数据采集后做出，用户不受数据采集的定时和内存限制；进行此类分析只需获得足够用的计算资源。这为分析提供了几项优势。首先，离线分析提供强大许多的数据交互性，令您能够真正探究原始数据和分析实现结果。直方图、趋势分析和曲线拟合都是常见的离线分析任务。另外，考虑到处理大数据量数据时，信号处理算法所耗用的大量时间，在线采集所考虑的困难不再是关注的焦点。

3 较之传统数据处理方式的优势

LABVIEW较之以往的软件的数据处理全面、可靠。

将分析与数据采集和数据显示结合在单个应用程序中，这在以往大多数软件

开发环境中不可能实现。典型的软件包通常是：缺乏信号处理库的通用编程语言、只执行单个任务（即采集）的专项即用型应用，就是结合对硬件和实际信号有限支持的数值分析工具。很少能够满足测量系统的全部需求（如：分析），这迫使用户花时间传输工具之间的数据并在中间数据格式间进行转换。有别于仅为数据采集或信号处理设计的软件开发工具，LABVIEW从开发时就提供完全集成的解决方案，帮助用户在单一环境中同时采集并分析数据。

图2. 显示采集、分析并运用ExpressVI记录至文件的单个VI 作为一类针对工程应用的工具，LABVIEW图形化编程及其扩展的整套信号处理和测量函数，极大简化了测量和在线分析应用程序的开发。LABVIEW用户可将这些函数集成到应用程序中，进行智能测量并更快地获取数据。

4滤波器Express VI

基于配置的Express VI能够最为简单地将在线测量分析和信号处理加入LabVIEW应用。将Express VI添加至程序框图时，显示的对话有助您配置自己需要进行的分析。这降低了将分析和信号处理算法添加至应用造成的难度。众多的信号分析Express VI，既为LabVIEW开发提供配置方法，也包含LabVIEW的许多低层次信号处理功能。

图3. 信号分析选板展现适合信号处理的广泛Express VI

借助Express VI，用户在交互地查看各类分析算法设置时，可立即看到配置对话中的结果。例如，幅值和电平测量Express VI执行多类电平测量，如：直流、均方根、最大和最小峰、峰-峰计算、周期平均和周期均方根。

图4. 配置窗口, 面向幅值和电平测量Express VI

类似的，滤波器Express VI提供的工具能够配置低通、高通、带通和带阻等数字滤波器。针对该Express VI的配置对话可通过控制交互地配置滤波器设置，如：高和低截止频率、针对有限脉冲响应(FIR)滤波器的抽头数、针对无限脉冲响应(IIR)滤波器（Butterworth、Chebyshev、反Chebyshev、椭圆和Bessel)的拓扑选择、阶次选择。

图5. 配置窗口, 面向滤波器Express VI

分析数据中的一项普遍挑战是：处理多个拥有不同采样率却须接受关联的信号。然而，用户能够使用对齐和重采样Express VI采集2个或多个信号，并通过工具对凭不同采样率和采集参数采获的信号进行对齐和重采样。该Express VI 提供的工具，可选择采集类型、对齐间隔、重采样特性（最小dt、用户自定义dt或基于参考信号）。

图6. 配置窗口, 面向对齐和重采样Express VI

LabVIEW还包含Express VI来实现以下高级功能：

1 频谱测量

2 失真测量

3 单频测量

4 幅值和电平测量

5 信号的时间与瞬态特性测量

6 曲线拟合

7 统计

8 卷积和相关

9 仿真信号

10 信号掩区和边界

11 对齐和重采样

5 LABVIEW借助可靠的分析函数节省时间。

LABVIEW还包含一个完整的低电平信号分析函数库，可执行特定分析任务。这些处理库数据被归为两大类：信号处理和数学。信号处理库中的函数适合：滤波、信号生成、信号分析、变换、波形调理、波形生成、波形测量、加窗。仅在滤波VI中，就有面向Bessel、Butterworth、Chebyshev、椭圆、FIR加窗、反Chebyshev等内容的滤波VI。数学库中的函数适合不同方程、曲线拟合、几何、积分、插值、线性代数、优化、多项式、概率和统计。

低电平信号分析库的一个范例是频谱分析库（如图7所示）。

图7. 频谱分析选板

该选板内的一项常用数据是自功率谱，可计算时域信号的单边且经缩放的自功率谱。用户无须从头开发功率谱代码，就能立即使用并能节省大量时间。如图8所示：如需查看或编辑包含自功率谱等代码，用户可双击其程序框图图标以访问对应的程序框图，从而立刻查看源代码。

图8. 自动功率谱VI程序框图

这些分析库拥有20年的可靠使用历史；NI继续向图形数学和信号处理库集中注资，并且加入新型函数以及单核与多核性能。

参考文献

[l]王志娟.基于LabVIEW的信号分析处理系统[J].山西电子技术，2006，5：15~18. [2]鲁昌华，曹缘等. LabVIEW测量信号时间间隔的实现[J].仪器仪表学报，2004，25（4）：142~144.

[3]窦轶洋.基于LabVIEW的虚拟信号发生器[P].中国：100044，2010.

基于LabVIEW设计非线性校正仪

张爱平王俊红

(北华航天工业学院电子工程系廊坊065000)

O引言

许多传感器、元器件及测试系统的输出信号与被测量间存在明显的非线性，为使智能仪表直接显示各种被测参数且减小测量误差，必须进行非线性校正。用于非线性校正的方法很多，例如：查表法、插值法、最小二乘法等，其中应用最小二乘法原理进行曲线拟合技术在工程中得到广泛应用。

曲线拟合是指从n对实验数据(Xi，Yi)中求得因变量Y与自变量X的一个近似函数f=F(X，ao，a1,…)的过程，其中ao,a1…是待定参数。基于LabVIEW设计的非线性校正仪采用回归分析技术，应用最小二乘法原理，自动对实验数据进行曲线拟合处理，以得到满足精度要求的最佳拟合方程及最佳待定参数估值，使拟合后的曲线与实测数据点之间的误差平方和为最小。假定y(n)是一组实验数据，f(n)是相应的拟合值，rose为均方差，则拟合的误差可表达为：

即期望mse为最小。

LabVIEW是美国NI公司推出的基于图形化编程的软件开发工具，为编程者提供了一个快捷、灵活、开放的虚拟仪器设计环境，应用LabVIEW直观的图形化开发环境和功能强大的数据分析库函数，我们设计了非线性校正仪。该仪器操作简便，使用灵活，通用性强，在智能仪器开发及基于计算机的测量中具有十分重要的作用。

使用LabVIEW编写的程序称为虚拟仪器，简称VI，VI由前面板(用户界面)和框图程序两部分构成，下面分别给予介绍。

1仪器前面板设计

LabvIEw将传统仪器上的各种旋钮、开关、显示屏等所有可能涉及到的操作部件都做成外形相似的"控件"，

分类存于控制模板上，在设计仪器面板时，只需选择合适"控件"，放在面板上即可，仪器前面板设计见图1。基于曲线拟合是根据给定的自变量和因变量序列计算最佳参数，以确定曲线方程的原理，在对大量数据进行处理前，首先需要操作前面板，获取实验数据。仪器面板设有两种数据获取方式：(1)用户直接将数据输入Table表格显示控件，用户可对数据进行现场编辑；(2)待处理的数据直接从文本文件中读取，并在面板的Table 显示件中自动显示。

本仪器设定了线性、指数和通用多项式等3种曲线拟合方式，用户可方便地进行手动或自动选择。对于多项式拟合方式，仪器还提供了6种算法，以获得更好的拟合精度。面对大量或较复杂的实验数据，仪器面板设有自动分段和手动分段两种功能。使用自动分段操作，用户输入拟合误差值后，仪器自动进行分段处理，快速显示出实验数据曲线及拟合结果。为获取更加满意的拟合效果，可辅以手动分段操作，手动分段操作的关键是分段点数据的选择。在程序运行过程中，无论是切换拟合方式，还是改变分段点参数，或设置多项式的阶次，用户都可以实时观察到拟合曲线的变化，并返回相应曲线拟合系数、拟合公式和拟合误差等信息。通过对拟合结果的观察与比较，可以快速满意地确定一种最符合该组实验数据的拟合曲线和使拟合误差最小的函数表达式。操作面板上的"y=f(z)/x=f(y)"按钮，可对拟合结果轻松地实现函数和反函数的切换，此功能为工程应用提供了极大的方便，具有很强的实用性。

2仪器框图程序设计

LabVIEw采用一种全新的图形化编程方法，不仅人机界面使用"所见即所得"的可视化技术建立，而且程序代码也是图形化的。框图程序编辑窗口所需的各种功能函数包括各种数学运算函数、信号分析函数、仪器驱动函数等均以图标的形式由功能模板提供，设计者只需从功能模板中取出对应图标，放置在程序框图编辑窗口中，再用"连线"工具将它们连接，以实现相互之间的数据传输，即构成一个完整的框图程序。基于LabVIEW 设计的非线性校正仪采用模块化、层次化编程思想，每一个模块完成一特定功能。在程序设计中创建了若干子VI模块，供程序调用，使整体程序简洁明了。软件基本结构如图2所示，下面介绍主要程序工作模块。

2．1数据获取

数据的获取可以由用户直接在前面板输入，也可以从已经存在的电子表格文件中读取。设计中采用Case选择结构，当选择输入控制端为真时，执行True Case框图，完成读文件操作，程序代码如图3所示。反之，由用户输入数据。

2．2曲线拟合分析

LabVIEW提供了线性与非线性两类拟合算法，各种曲线拟合VI位于Curve Fitting子功能模板。曲线拟合部分的框图程序代码如图4所示，根据前面板拟合方式的选择，执行不同的Case代码，各分支Case对实验数据进行指定类型的曲线拟合，并返回拟合方程、拟合系数及拟合误差。程序中调用了自定义的autoall和autodp子VI模块，他们分别实现3种拟合方式和6中算法的自动选择，以获得使误差最小的一种最佳拟合方式。其中autoall子Ⅵ的程序代码如图5所示。

2．3数据分段处理

数据分段处理分为手动分段与自动分段两种。手动分段是由用户自己选择曲线公式与分段参数，其程序框图如图6所示。自动分段是根据用户给定的误差，由程序自动分析选择拟合公式进行数据分段，其采用的算法是：通过扫描找到合适的分段点。

2．4数据保存

该仪器具有文件存储功能，可以对输入的数据进行保存，也可以对拟合后的公式进行保存。程序代码如图7所示。

3结果

该仪器在"智能粮食水分子测量仪"的开发中，得到满意的应用效果。粮食水分子测量仪是用于测量粮粒中水分子含量的仪表。湿度传感器将粮粒湿度(含水量)转换为电阻值，再经信号调理电路输出电压值。不同粮食对应各自水分子一阻值标度表，他们都存在明显的非线性。为提高水分子测量仪的精度，使用该"非线性校正仪"，对照已标定的实验数据，按照拟合精度要求，进行了合理的分段曲线拟合，得到各段校正公式。在软件编程中将采样电压值带入校正公式计算，即可得到准确的水分子测量值。例如对玉米水分子一电压实验数据，采用5段多项式拟合，各段拟合误差均<0．1％。

4结束语

曲线拟合在计算机化的测量过程中是非常重要的，常用于含有非线性环节测量系统的标度转换中，利用NI 虚拟技术开发设计的非线性校正仪，具有友好的用户界面，操作简便、实用，该仪器在智能仪表的开发中，具有十分重要的实用价值

引言

温湿度检测在科研、农业、暖通、纺织、机房、航空航天、电力等工业部门得到了广泛

的应用，因此设计简单方便的温湿度检测系统具有十分重要的意义。

本文基于Labview软件设计可以采集3路温度和2路湿度信号的温湿度检测系统，具有温湿度数据显示、波形显示、温湿度上下限设定报警以及数据保存和数据回读功能的系统，具有操作简单、有良好的人机界面等特点[1-5]。

2 系统总体设计

基于LabVIEW的温湿度控制系统设计包含以下部分:控制对象建模、数据采集、数据传输、数据处理、控制信号输出接口电路设计及其他附属功能的设计。本设计采用虚拟仪器技术搭建基于LabVIEW软件开发平台设计的温湿度系统结构图如图1所示。

数据采集模块实现温度实时采集、湿度实时采集及数据预处理；数据传输模块将检测信号传输到计算机；当数据进入计算机后，在LabVIEW平台上，经数据处理子程序、温湿度检测子程序实时监测，同时在前面板实时输出温度、湿度控制曲线。

系统通过前面板的温度、湿度设定窗口，可实时改变温、湿度的设定值；当出现温度、湿度超出温湿度的上限或下限时，软件发出语音及光报警信号，提示监测人员以便实现相应的操作。

3 硬件设计

采用数字传感器DS18B20进行温度的测量。采用传感器HS1101来测量湿度，HS1101为电容传感器，在电路构成中等效于一个电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。将电容的变化量准确地转变为计算机易于接受的信号，常用两种方法：一是将该湿敏电容置于运放与阻容组成的桥式振荡电路中，所产生的正弦波电压信号经整流、直流放大、再A/D 转换为数字信号；另一种是将该湿敏电容置于555振荡电路中，将电容值的变化转为与之呈

反比的电压频率信号。

湿度与频率的典型值如表1所示。

表1给出的是湿度与频率对应的典型值，而对于任意值的对应，利用最小二乘法拟合后的直线方程为给出其拟和直线如图2所示。

4 软件的设计

软件的设计中通过设计选择打开采集界面和数据回读界面来实现温湿度的采集和数据的读取，

由于湿度采取的是频率信号，所以在设计的过程中可以选择性的打开频谱分析。前后面板分别如图3，图4所示。

采集界面是本设计的重点。前面板由示波器、温湿度值数字显示、温湿度图形显示以及温湿度上下限设置以及数据保存模块组成。如图5所示。

当温湿度信号传入LabVIEW后，数字显示和图形显示就会显示出当前所检测到的温湿度数值。同时，示波器也将反应出信号的波动变化，温湿度控制面板包括了5路信号的上下限控制，可以通过上下箭头手动设置某路信号的上下值，或者直接输入数字。当所测温度或湿度低于所设定的下限值时，系统会报警，低温或低湿信号灯会亮起。同样，当所测得温度或湿度高于设定的上限值时，系统会报警，高温或高湿信号灯会亮起。数据保存模块，对于五路信号的数值进行存储，可以自行输入存储路径，保存形式是TXT文档。

后面板的设计如图6所示，由于本设计设计3路温度输入2路湿度输入，总共5路信号输入，所以需要五个端口。由于有五个端口，五路信号的输入需要经过Index Array（索引数组），使用输入Index number指定要访问的数组元素。Index Array 函数会自动调整大小以匹配连接的输入数组维数。当将输入数组连接到Index Array 函数后，使用Positioning工具手工调整放置在图框上的函数大小，可访问多个元素或子数组。在扩大Index Array 函数时，它将按一定的增量扩大，增量取决于连接到函数的数组堆数。数据将通过导线进入到上下限比较子VI，在子VI中我们拟定了被测值将于预先设定的安全值进行大小比对，一旦出现过大或过小情况，将会触发设定的警报灯亮起，告知用户被监测对象出现不安全的隐患。随后被监测的数据会被送入Thermome te r/Gauge和String这两个显示控件一种是图形显示一种是数字显示，让用户方便直观的观察温度与湿度的具体情况。

在被显示的同时这些检测数据都将被保存系统Write Characters To File 完好的保存下来，用户只需给定保存路径即可，这样方便了用户日后查找分析数据。最后这五组不同的数据将被将根据温度和湿度的不同显示方法分在两个示波器中显示出来。使用Write Characters To File 把数据写入文件，添加一个FOR循环，将其扩大到足以包含个组件。在框中放入Digital Thermometer.Vi 这个子VI可以返回来自温度传感器的仿真温度测量。Format Into String 函数值将温度值转换成字符串并在其后串接逗号。最后回到前面板设置下保存路径就能完全实现系统中的数据保存功能。

数据读取VI面板，在这里可以设置读取文档的路径名称，以及读取数据的长度。其前后面板如图7、图8所示。

使用Read Characters From File VI 从文件中读取数据并将信息用字符串输出。并通过运算得出保存数据的参数，如读取数据的开始位置，读取数据的长度，最后用While循环包含整个保存模块，在前面板输入需要读取的文件位置就可以做到数据读取的功能。

5 结论

在课题的研究开发过程中，充分应用LabVIEW虚拟仪器技术的优点，并针对现有温湿度检测系统存在的问题，设计了工作可靠性高、操作简单的温湿度测控系统。该系统包含温湿度实时设置与显示、温湿度控制曲线实时显示、系统状态监测、历史数据记录及历史数据回读等功能块，可实现温湿度设定值的实时设置、温湿度超标的实时报警、温湿度控制曲线的实时监测、系统工作状态的实时监测、历史测控数据记录及回读等。从系统的测试结果可知，系统可实现可靠检测的同时，实现了操作界面简单、可视性好的特点。

利用labview进行信号的时域分析

利用labview进行信号的时域分析 信号的时域分析主要是测量测试信号经滤波处理后的特征值，这些特征值以一个数值表示信号的某些时域特征，是对测试信号最简单直观的时域描述。将测试信号采集到计算机后，在测试VI 中进行信号特征值处理，并在测试VI 前面板上直观地表示出信号的特征值，可以给测试VI 的使用者提供一个了解测试信号变化的快速途径。信号的特征值分为幅值特征值、时间特征值和相位特征值。 用于信号时域分析的函数，VIs,Express VIs主要位于函数模板中的Signal Processing子模板中，其中多数对象位于Waveform Measurements子模板，如图所示 LabVIEW8.0中用于信号分析的Waveform Measurements子模板 基本平均值与均方差VI 基本平均值与均方差VI-------Basic Averaged DC—RMS.vi用于测量信号的平均以及均方差。计算方法是在信号上加窗，即将原有信号乘以一个窗函数，窗函数的类型可以选择矩形窗、Haning窗、以及Low side lob窗，然后计算加窗后信号的均值以及均方差值。 演示程序的前面板和后面板如下图所示 Basic Averaged DC—RMS演示程序的前面板

Basic Averaged DC—RMS演示程序的后面板 平均值与均方差值 平均值与均方差值VI------Averaged DC—RMS.vi同样也是用于计算信号的平均值与均方差值，只是Averaged DC—RMS.vi的输出是一个波形函数，这里我们可以看到加窗截断后，正弦信号的平均值和均方差随时间变化的波形。 编写程序演示Average DC----Averaged—RMS.vi的使用方法，程序的后面板和前面板如下图所示 Averaged DC—RMS演示程序的后面板

实验一-LabVIEW中的信号分析与处理

实验一 LabVIEW中的信号分析与处理 一、实验目的： 1、熟悉各类频谱分析VI的操作方法； 2、熟悉数字滤波器的使用方法； 3、熟悉谐波失真分析VI的使用方法。 二、实验原理： 1、信号的频谱分析是指用独立的频率分量来表示信号；将时域信号变换到频域，以显示在时域无法观察到的信号特征，主要是信号的频率成分以及各频率成分幅值和相位的大小，LabVIEW中的信号都是数字信号，对其进行频谱分析主要使用快速傅立叶变换(FFT)算法：·“FFT Spectrum(Mag-Phase).vi”主要用于分析波形信号的幅频特性和相频特性，其输出为单边幅频图和相频图。 ·“FFT.vi”以一维数组的形式返回时间信号的快速傅里叶运算结果，其输出为双边频谱图，在使用时注意设置FFT Size为2的幂。 ·“Amplitude and Phase Spectrum .vi”也输出单边频谱，主要用于对一维数组进行频谱分析，需要注意的是，需要设置其dt（输入信号的采样周期）端口的数据。 2、数字滤波器的作用是对信号进行滤波，只允许特定频率成份的信号通过。滤波器的主要类型分为低通、高通、带通、带阻等，在使用LabVIEW中的数字滤波器时，需要正确设置滤波器的截止频率（注意区分模拟频率和数字频率）和阶数。 3、“Harmonic Distortion Analyzer .vi”用于分析输入的波形数据的谐波失真度（THD），该vi还可分析出被测波形的基波频率和各阶次谐波的电平值。 三、实验容： (1) 时域信号的频谱分析 设计一个VI，使用4个Sine Waveform.vi（正弦波形）生成频率分别为10Hz、30Hz、50Hz、100Hz，幅值分别为1V、2V、3V、4V的4个正弦信号（采样频率都设置为1kHz，采样点数都设置为1000点），将这4个正弦信号相加并观察其时域波形，然后使用FFT Spectrum(Mag-Phase).vi对这4个正弦信号相加得出的信号进行FFT频谱分析，观察其幅频和相频图，并截图保存。

基于LabView的语音信号分析系统

学号：14112203211 毕业设计(论文) 题目: 基于LabVIEW的语音信号分析系统的设计 作者贾邦稳届别2015 届 院别信息与通信工程学院专业电子信息工程 指导教师彭仕玉职称副教授 完成时间2015 年 5 月

摘要 虚拟仪器与传统仪器相比，实现了仪器的智能化、模块化、多样化等功能，体现出多功能、低成本等操作优点，应用前景广阔。随着计算机的出现及计算机技术的快速发展，语音信号处理技术更是得到了飞速发展，得到了广泛的应用，如语音合成技术、语音压缩编码和语音识别技术。 本设计利用虚拟仪器软件平台LabVIEW 设计了一个语音信号分析系统。先介绍了四种采集语音信号的方法，并选择采用录音机录制的方法采集语音信号，然后设计基于LabVIEW的时域信号的FFT分析模块，接着设计截止频率为3000Hz的Butterworth低通滤波器对语音信号进行滤波去噪，最后根据以上设计进行语音信号的时频分析、特性分析等。 关键词：虚拟仪器；LabVIEW；语音信号；时频分析；数字滤波器

Abstract Compared with traditional instruments, virtual instruments achieve the intelligent, modularity, diversity and other functions of the instrument, and reflect the operating advantages, such as multi-purpose, low cost, etc. So it has broad application prospect. With the advent of computers and the rapid development of computer technology, speech signal processing technology has been develop rapidly, and used widely, such as speech synthesis technology, speech coding and speech recognition technology. This design projects a speech signal analysis system based on the virtual instrument software platform LabVIEW. The first step is to introduce the methods of four kinds of voice signal acquisition, and select the method of recording voice signal by recorder . The second step is to design FFT analysis of time-domain signals which based on LabVIEW. Then design Butterworth low pass filter to realize the filtration of speech signals which cutoff frequency is 3000hz. Finally it is to achieve time-frequency analysis and characteristic analysis according to the the above designs. Key words：Virtual instruments；LabVIEW；Speech signal；time-frequency analysis；digital filter.

基于LabVIEW的数据处理和信号分析

基于LabVIEW的数据处理和信号分析 Liu Y an Y ancheng Institute of Technology, Y ancheng, 224003, China E-mail: yanchengliu@https://www.sodocs.net/doc/b717068239.html, ·【摘要】虚拟仪器技术是一种数据采集和信号分析的方法，它包括有关硬件，软件和它的函数库。用虚拟仪器技术进行数据采集和信号分析包括数据采集，仪器控制，以及数据处理和网络服务器。本文介绍了关于它的原则，并给出了一个采集数据和信号分析的例子。结果表明，它在远程数据交流方面有很好的表现。 【关键词】虚拟仪器，信号处理，数据采集。 ·Ⅰ.引言 虚拟仪器是一种基于测试软硬件的计算机工作系统。它的功能是由用户设计的，因为它灵活性和较低的硬件冗余，被广泛应用于测试及控制仪器领域，。与传统仪器相比，LabVIEW 广泛应用于虚拟仪器与图形编程平台，并且是数据收集和控制领域的开发平台。它主要应用于仪器控制，数据采集，数据分析和数据显示。不同于传统的编程，它是一种图形化编程类程序，具有操作方便，界面友好，强大的数据分析可视化和工具控制等优点。用户在LabVIEW 中可以创建32位编译程序，所以运行速度比以前更快。执行文件与LabVIEW编译是独立分开的，并且可以独立于开发环境而单独运行。 虚拟仪器有以下优点： A：虚拟仪表板布局使用方便且设计灵活。 B：硬件功能由软件实现。 C：仪器的扩展功能是通过软件来更新，无需购买硬件设备。 D：大大缩短研究周期。 E：随着计算机技术的发展，设备可以连接并网络监控。 这里讨论的是该系统与计算机，数据采集卡和LabVIEW组成。它可以分析的时间收集信号，频率范围：时域分析包括显示实时波形，测量电压，频率和期刊。频域分析包括幅值谱，相位谱，功率谱，FFT变换和过滤器。另外，自相关工艺和参数提取是实现信号的采集。 ·II.系统的设计步骤 软件是使用LabVIEW的AC6010Shared.dll。包中的三个功能被使用。分别用AC6010- AD.VI，与AC6010- DI.VI和AC0610- DO.VI实现数据采集，数据输入和数据输出。测试范围的选择，对测试通道和测试时间的设置是由与AC6010- AD.VI完成的。在这里，测试范围为3-5V电压。由于LabVIEW的强大，一些额外的功能可以被添加到系统中。用户必须做几个步骤：

实验一-LabVIEW中的信号分析与处理

实验一LabVIEW中的信号分析与处理 一、实验目的： 1、熟悉各类频谱分析VI的操作方法； 2、熟悉数字滤波器的使用方法； 3、熟悉谐波失真分析VI的使用方法。 二、实验原理： 1、信号的频谱分析是指用独立的频率分量来表示信号；将时域信号变换到频域，以显示在时域无法观察到的信号特征，主要是信号的频率成分以及各频率成分幅值和相位的大小，LabVIEW中的信号都是数字信号，对其进行频谱分析主要使用快速傅立叶变换(FFT)算法： ·“FFT Spectrum(Mag-Phase).vi”主要用于分析波形信号的幅频特性和相频特性，其输出为单边幅频图和相频图。 ·“FFT.vi”以一维数组的形式返回时间信号的快速傅里叶运算结果，其输出为双边频谱图，在使用时注意设置FFT Size为2的幂。 ·“Amplitude and Phase Spectrum .vi”也输出单边频谱，主要用于对一维数组进行频谱分析，需要注意的是，需要设置其dt（输入信号的采样周期）端口的数据。 2、数字滤波器的作用是对信号进行滤波，只允许特定频率成份的信号通过。滤波器的主要类型分为低通、高通、带通、带阻等，在使用LabVIEW中的数字滤波器时，需要正确设置滤波器的截止频率（注意区分模拟频率和数字频率）和阶数。 3、“Harmonic Distortion Analyzer .vi”用于分析输入的波形数据的谐波失真度（THD），该vi还可分析出被测波形的基波频率和各阶次谐波的电平值。 三、实验内容： (1) 时域信号的频谱分析 设计一个VI，使用4个Sine Waveform.vi（正弦波形）生成频率分别为10Hz、30Hz、50Hz、100Hz，幅值分别为1V、2V、3V、4V的4个正弦信号（采样频率都设置为1kHz，采样点数都设置为1000点），将这4个正弦信号相加并观察其时域波形，然后使用FFT Spectrum(Mag-Phase).vi对这4个正弦信号相加得出的信号进行FFT频谱分析，观察其幅频和相频图，并截图保存。

基于labview的心电信号分析解读

信号与线性系统课程设计 报告 课题名称：基于LABVIEW的心电信号的分 析 班级:通信102班 姓名：杨成方 学号：102140 成绩： 指导教师：王宝珠 日期：2012.12.30

基于LABVIEW的心电信号的分析 摘要： 心电信号分析系统是读取心电信号文件，并对其做一定的数字信号处理，以及进行频谱分析等。 Labview是一种带有图形控制流结构的数据流模式,程序执行是由数据驱动，同时也是一种图形化的编程语言。本设计采用Labview综合运用其丰富的VI库来实现心电信号的读取、线性插值、滤波、谱分析。该课题利用VI库中索引数组、数组子集、字符串--数值转换、While循环、For循环、chebyshev滤波器等，得到了简单的读取、插值、滤波、谱分析等功能，对心电信号做简单的数字信号处理。 关键词：Labview,心电信号，VI库，谱分析 1课程设计的目的、意义 本课题主要研究基于Labview的数字心电信号初步分析及其各种滤波器的应用。通过完成本课题的设计，了解基于LabVIEW虚拟仪器的特点和使用方法，熟悉并掌握LabVIEW的使用及练习使用其不同的功能，了解人体心电信号的时域特征和频谱特征，通过对心电信号的滤波处理、频谱分析，进一步了解数字信号的分析方法，进一步加深对各种滤波器（巴特沃斯、切比雪夫、反切比雪夫)的理解。此外，通过本课题的设计，培养运用所学知识分析和解决实际问题的能力。 心电信号分析是一门比较实用的电子工程的专业课程。当今社会，心血管疾病是发病率和死亡率最高、对人类生命威胁最大的疾病。心电信号预处理就是对心电信号的时域特征、频域特征进行了解，以便以后对心电信号的自动识别起到一定的基础作用。另外，Labview具有强大的虚拟仪器功能和软件开发功能，运行速度快、兼容性和移植性好、方便易用，适合于课程设计短期内完成。 2 设计任务及技术指标 课题所用信号是美国麻省理工学院提供的MIT-BIH数据库（一个权威性的国际心电图检测标准库），近年来应用广泛，为我国的医学工程界所重视。MIT-BIH 数据库共有48个病例，每个病例数据长30min，总计约有116000多个心拍，包含有正常心拍和各种异常心拍，内容丰富完整。 为了读取简单方便，采用其txt格式的数据文件作为我们的源心电信号数据。利用labvIEW提供的文件I/O函数，读取txt数据文件中的信号，并且还原实际波形。 2.1设计任务 设计一个基于虚拟仪器的简单的心电信号分析系统，对原始心电信号做输入

利用LabVIEW实现信号处理

利用LabVIEW实现信号处理 摘要 信号处理几乎涉及到所有的工程技术领域，而频谱分析正是信号处理中的一个非常重要的分析手段。一般的频谱分析都依靠传统频谱分析仪来完成，价格昂贵，体积庞大，不便于工程技术人员携带。而基于LabVIEW设计的虚拟频谱分析仪，用软件代替硬件，价格低，便于工程技术人员完成现场信号的采集、处理及频谱分析。 现今最有代表性的图形化编辑软件——LabVIEW，用之模拟从DAQ板卡中采集到一路带有均匀白噪声的正弦信号，显示其波形，并分析、显示其幅频特性曲线以及相频特性曲线。另外本文还根据LabVIEW中的子程序，实现了语音信号的录音与播放。 关键词虚拟仪器数据采集总线 LabVIEW 1.1 LabVIEW简介 LabVIEW (laboratory virtual instrument engineering wokbench——实验室虚拟仪器工程平台)的概念,是直观的前面板与流程图式的编程方法的结合,是构建虚拟仪器的理想工具。LabVIEW和仪器系统的数据采集、分析、显示部分一起协调工作, 是简化了而又更易于使用的基于图形化编程语言G的开发环境。 LabVIEW集成了很多仪器硬件库,如GPIB/VXI/PXI/基于计算机的仪器、RS232/485协议、插入式数据采集、模拟/数字/计数器Ｉ/Ｏ、信号调理、分布式数据采集、图像获取和机器视觉、运动控制、PLC/数据日志等。 与传统的编程方式相比,使用LabVIEW设计虚拟仪器,可以提高效率4～10倍。同时,利用其模块化和递归方式,用户可以在很短的时间构建、设计和更改自己的虚拟仪器系统。1.2用LabVIEW设计虚拟仪器的步骤 LabVIEW编程一般要经过以下几个步骤。 1、总体设计：根据用户需求，进行VI总体结构设计，确定面板布局与程序流程，并保证所使用的虚拟仪器硬件在LabVIEW函数库中有相应的驱动程序。 2、前面板设计：在LabVIEW的前面板编辑窗口，利用工具模板和控件模板进行VI前面板的设计。 3、方框图编程：在LabVIEW的方框图编辑窗口，利用工具模板和函数模板进行方框

第七章 labview信号分析与处理

第七章信号分析与处理 7．１概述 LabVIEW 6i版本中，有两个子模板涉及信号处理和数学，分别是Analyze子模板和Methematics子模板。这里主要涉及前者。 进入Functions模板Analyze》Signal Processing子模板。 其中共有6个分析VI库。其中包括： ①．Signal Generation（信号发生）：用于产生数字特性曲线和波形。 ②．Time Domain（时域分析）：用于进行频域转换、频域分析等。 ③．Frequency Domain（频域分析）： ④．Measurement（测量函数）：用于执行各种测量功能，例如单边FFT、频谱、比例加窗以及泄漏频谱、能量的估算。 ⑤．Digital Filters（数字滤波器）：用于执行IIR、FIR 和非线性滤波功能。 ⑥．Windowing（窗函数）：用于对数据加窗。 在labview\examples\analysis目录中可找到一些演示程序。 7．２信号的产生 本节将介绍怎样产生标准频率的信号，以及怎样创建模拟函数发生器。参考例子见examples\analysis\sigxmpl.llb。 信号产生的应用主要有： ●当无法获得实际信号时，（例如没有DAQ板卡来获得实际信号或者受限制无法访 问实际信号），信号发生功能可以产生模拟信号测试程序。 ●产生用于D/A转换的信号 在LabVIEW 6i中提供了波形函数，为制作函数发生器提供了方便。以Waveform>>Waveform Generation中的基本函数发生器（Basic Function Generator.vi）为例，其图标如下： 其功能是建立一个输出波形，该波形类型有：正弦波、三角波、锯齿波和方波。这个VI会

基于LabVIEW 的声卡信号采集分析系统设计

基于LabVIEW 的声卡信号采集分析系统设计 0704115 班02 号 摘要：要在LABVIEW 环境中进行对声卡编程，就是运用常用周期信号及测试领域 特殊信号的双通道模拟输出。由于专用数据采集卡成本比较昂贵、而且和计算机兼容性 比较差等缺点，这个论文就是应用性能良好、价格低廉的计算机声卡设计一套基于LabVIEW 的信号采集分析系统。该系统具有双通道、高保真、22K 甚至44KHz 的采样率，实现了音频信号的实时采集、实时存储、回放、信号分析（时域分析和频域分析）等多 种功能。实验结果表明：该设计方案具有设计简便、成本低、通用性高、扩展性好、界 面大方简洁等优点，可广泛应用于工程测量和科学实验室等环境。 关键词：声卡；数据采集；虚拟仪器；LabVIEW ； 引言 数据采集是信号分析与处理的一个重要环节，在许多工业控制与生产状态监控中， 都需要对各种物理量进行数据采集与分析。但是，专用数据采集卡的价格一般比较昂贵， 而我们PC 机的声卡就是一个很好的双通道数据采集卡。实际测量中，在满足测量要求的 前提下，可以充分利用计算机自身资源，完成数据采集任务，从而节省成本。 虚拟仪器是基于计算机的软硬件测试平台。虚拟仪器技术的优势在于可由用户定义 自己的专用仪器系统,且功能灵活,很容易构建,所以应用面极为广泛。目前应用最广、发 展最快、功能最强的图形化软件集成开发环境是美国国家仪器公司的创新软件产品[1]。 它是将仪器装入计算机中, 以通用的计算机硬件及操作系统为依托, 可以实现各种仪器 的功能。 LabVIEW 是一种图形化编程语言，广泛应用于工业界、学术界和研究实验室,主要应 用于仪器控制、数据采集、数据分析、数据显示等领域,适用于多种不同的操作系统平台。 与传统C、C++等编程语言不同，LabView 采用强大的图形化语言编程,面向测试工程师而 非专业程序员，编程方便,人机交互界面直观友好，具有强大的数据可视化分析和仪器控 制能力等特点[2]。 1 声卡信号采集系统总体设计方案 声卡采集系统原理框图如下图 1 所示。它主要由声源、信号调理模块、计算机声卡 以及安装于计算机机上的LabVIEW 软件等几部分组成。 图1 声卡采集系统原理框图 工作过程为：输入时，测试信号首先经过信号调理电路，利用PC 机声卡的麦克风输 入（mic in）或线路输入（line in）作为信号的输入端口，将获取到的模拟音频信号经 过左右两个通道和A/D 转换后送入计算机，通过LabVIEW 编写的采集程序进行各种处理和保存；输出时，经过采集系统处理的数据通过总线将数字化的信号以PCM 方式送到D/A 转换器，编程模拟的音频信号由线路输出（line out）端口通过耳机或音响转换为音波 播放出来。

利用LabVIEW实现信号处理

利用LabVIEW实现信号处理

利用LabVIEW实现信号处理 摘要 信号处理几乎涉及到所有的工程技术领域，而频谱分析正是信号处理中的一个非常重要的分析手段。一般的频谱分析都依靠传统频谱分析仪来完成，价格昂贵，体积庞大，不便于工程技术人员携带。而基于LabVIEW设计的虚拟频谱分析仪，用软件代替硬件，价格低，便于工程技术人员完成现场信号的采集、处理及频谱分析。 现今最有代表性的图形化编辑软件——LabVIEW，用之模拟从DAQ板卡中采集到一路带有均匀白噪声的正弦信号，显示其波形，并分析、显示其幅频特性曲线以及相频特性曲线。另外本文还根据LabVIEW中的子程序，实现了语音信号的录音与播放。 关键词虚拟仪器数据采集总线 LabVIEW 1.1 LabVIEW简介 LabVIEW (laboratory virtual instrument engineering wokbench——实验室虚拟仪器工程平台)的概念,是直观的前面板与流程图式的

编程方法的结合,是构建虚拟仪器的理想工具。LabVIEW和仪器系统的数据采集、分析、显示部分一起协调工作, 是简化了而又更易于使用的基于图形化编程语言G的开发环境。 LabVIEW集成了很多仪器硬件库,如GPIB/VXI/PXI/基于计算机的仪器、RS232/485协议、插入式数据采集、模拟/数字/计数器Ｉ/Ｏ、信号调理、分布式数据采集、图像获取和机器视觉、运动控制、PLC/数据日志等。 与传统的编程方式相比,使用LabVIEW设计虚拟仪器,可以提高效率4～10倍。同时,利用其模块化和递归方式,用户可以在很短的时间内构建、设计和更改自己的虚拟仪器系统。1.2用LabVIEW 设计虚拟仪器的步骤 LabVIEW编程一般要经过以下几个步骤。 1、总体设计：根据用户需求，进行VI总体结构设计，确定面板布局与程序流程，并保证所使用的虚拟仪器硬件在LabVIEW函数库中有相应的驱动程序。 2、前面板设计：在LabVIEW的前面板编辑窗口内，利用工具模板和控件模板进行VI前面板的设计。

基于LabVIEW的信号分析

基于 LabVIEW 的信 号分析 院系 班级 姓名 学号 时间

目录 1 虚拟仪器的概述 ........................................................... 错误!未定义书签。 1.1 虚拟仪器的产生 ..................................................... 错误!未定义书签。 1.2 虚拟仪器的构成 ..................................................... 错误!未定义书签。 1.3 虚拟仪器的发展趋势 ............................................. 错误!未定义书签。 2 设计方案 ....................................................................... 错误!未定义书签。 2.1 总体设计方案 ......................................................... 错误!未定义书签。 2.2 具体设计方案 ......................................................... 错误!未定义书签。 2.2 1.频域分析的实现............................................. 错误!未定义书签。 2.2 2 .FFT转换.......................................................... 错误!未定义书签。 2.2 3时域分析的方法 ............................................ 错误!未定义书签。 2.2 4电压、电流的检测......................................... 错误!未定义书签。 3 信号分析结果 ............................................................ 错误!未定义书签。 4 课程设计总结 ........................................................... 错误!未定义书签。附录参考文献 ................................................................. 错误!未定义书签。