原创 分析处理(1)之Advanced Analysis

概述

        LabVIEW的Advanced Analysis软件库包括数值分析、信号处理、曲线拟合以及其他软件分析功能。该软件库是建立虚拟仪器系统的重要工具，除了具有数学处理功能外，还具有专为仪器工业设计的独特的信号处理与测量功能。除了Advanced Analysis软件库，NI公司还提供一些附加的分析工具库，借助这些分析软件包，LabVIEW可以具有更加强大的分析功能。这些分析工具库包括：       联合时频分析(Joint Time Frequency Analysis)工具箱：用于分析常规傅里叶变换不易处理的时-频特性。       G Math工具箱：提供了扩展的数学功能，如公式分析、求根植、画轮廓线等。       数字滤波器设计工具箱在本课程中，用户可以学习如何建立一个简单实用的频谱分析仪，如何使用数字滤波器，如何执行简单的曲线拟合功能等。本课程需要使用LabVIEW完全开发系统。 

高级分析功能程序

       在LABVIEW 5.0以前的版本，高级分析程序库被安排在函数模板的一个名为Advanced Analysis的子模板中。而现在流行的LabVIEW 5.1版则把它分成两个子模板。1）、Signal processing子模板。其中包括：信号发生。时域信号。频域信号。测量。数字滤波器。窗函数。2）、Mathematics子模板。其中包括：公式框节点。1D and 2D Evaluation。微积分（Calculus）。概率和统计。曲线拟合。线性代数。Array Operations。优化处理。Zeroes。数字函数。

信号产生

      该软件库可以为网络分析或仿真产生多种常用信号。它可以和NI公司的DAQ卡一起使用，以产生模拟输出信号。在模拟电路范围，信号频率以Hz或周期来测量，但在数字系统中我们使用数字频率，它是模拟频率与采样频率之比，如下所示： 数字频率=模拟频率/采样频率       在许多信号产生子程序模块中，我们使用数字频率，因为难以确定采样频率。为了得到模拟频率输出，我们必须确定采样频率。如下面的练习所示： 目的：产生一个指定频率的正弦波。前面板：

1. 打开Generate Sine.vi程序。 2.  前面板包含下列控制栏：采样点数、幅值、信号频率、初始相位、采样频率。 3.  转入框图程序部分。 框图程序：

1. 验证上述框图程序，它使用了下面的子程序：      Sine Wave VI子程序（在Analysis>Signal Generation子模板）。在本例中，它以采样频率100Hz，产生有200个采样点的  Hz正弦波。 2.  注意查看框图，可以看到在连接到Sine Wave.VI程序之前，信号频率已经被采样频率相除。也就是说，Sine Wave需要输入信号的数字频率。 3.  运行此程序，在前面板缺省值的情况下，将出现5Hz的正弦波。 采样与混频（Aliasing）:       在前面板把信号频率改为90Hz，再运行此程序。结果出现的信号频率却等于10Hz。这种现象叫混频偏差（Aliasing），只在数字频率范围出现。著名的耐奎斯特采样理论已经说明，最高信号稳定频率等于采样频率的一半。在本例中，采样频率等于100Hz，所以最高信号频率为50Hz，如果输入频率大于50Hz，如本例中的90Hz，它将会偏差到（（N×50）-90）Hz>0，即为（100-90）=10Hz，也就是说，采样频率为100Hz的数字系统不能区分10Hz和90Hz，20Hz和80Hz，51Hz和49Hz等等。       因此，在设计数字频谱系统时，我们必须保证不要让大于1/2采样频率的信号进入系统。一旦进入了，就没有办法清除它们。为了防止偏差出现，我们一般采用低通滤波器。在本例中，我们可以使用抗混频模拟低通滤波器滤除任何大于50Hz的信号。加了滤波器以后，当采样频率为100Hz的系统内出现10Hz信号时，我们就可以肯定它是10Hz而非90Hz。