原创 典型信号的Labview测量实现

由数据采集卡采集完信号，就要开始对载入的信号进行测量与处理。我们需要得到信号波形的幅值、频率、谐波分量等，同时也要对采入的波形进行一些处理，如滤波等。

首先在波形的幅值频率的测量时，可以使用多种LabVIEW自带子VI，但这些子VI的适用场合却不太相同。图1 中的两个子VI都可以测量波形频率，但是原理不同。（a）采用微分的方法，将波形分段测量，可以测一般的波形的幅值与频率。正因为这种算法决定该VI在测量恒正或恒负的波形时得到的幅值是错误的。（b）中的VI则是将位置波形与一个已知正弦波形进行比较估计来确定被测波形的频率。

图1　波形测量VI

图2　Distortion Measurements外观

其次，对于周期波形，特别是正弦波形而言，评价波形的好坏，需要引入谐波分量这个参数。理想的正弦波形应该只有基波分量的存在，二次、三次谐波分量的大小都是估计波形好坏的重要数据。在程序中我使用Distortion Measurements（见图2）这个VI来测量二次、三次谐波的大小。该VI在使用时会弹出相应的设置菜单，来确定所需测量的量，以及一些特殊属性。在LabVIEW中还有一重子VI也可达到这样的测量效果，外观见图3。这种子VI需要手动设置一些参数，进行配置后进行测量。

图3　Harmonic Distortion Analyzer

第三，观察波形频域也是波形测量分析的重要组成部分，通过观察频域中各频率分量的大小，可以有效地估算噪声的大致范围，甚至是噪声的类型，从而达到抑制噪声，改善信噪比的目的。LabVIEW中提供的频谱分析VI种类比较多，图4列出了部分频谱分析子VI。（a）是LabVIEW提供的比较方便的集成VI，其几乎包括了其它所有频谱分析VI的功能。（b）可显示幅值-相位频谱。（c）输出的是复数形式的频谱。（d）显示幅值-相位交叉频谱。（d）输出的是复数形式的交叉频谱。还有些VI可以同时进行多个通道的信号频谱分析。因此某些条件下应该选择适当的VI进行频谱分析。Spectral Measurements的配置菜单见图5。

图5　Spectral Measurements配置菜单

图6　集成Filter配置菜单

第四，滤波是波形处理的重要组成部分，合理的滤波可以有效地改善信号波形，以便后继系统的继续处理。集成滤波VI见图7，内部配置菜单见图6。菜单中可以选择滤波种类（低通、高通、带通、带阻），可以选择滤波器类型（FIR或IIR），可以选择IIR的拓扑结构（巴特沃兹、契比雪夫等）。虽然也有非集成的滤波VI，但是在操作上就没有集成的方便快捷，即使在更改滤波器参数时可能会比较慢。

图7　集成滤波VI