labview頻譜分析儀設(shè)計報告

ID:350907 · 發(fā)表于 2018-6-13 10:38

一、實驗目的：
設(shè)計一個頻譜分析儀。要求在前面板上可設(shè)置信號的采樣頻率、采樣點數(shù)、信號頻率、幅值和相位；并分析正弦波、方波和三角波的頻譜特性。
二、實驗原理：
首先利用條件結(jié)構(gòu)加枚舉，各波形發(fā)生器作為條件結(jié)構(gòu)中的函數(shù)體（C語言中的switch結(jié)構(gòu)）完成對正弦波、方波、三角波的生成，并顯示在波形圖上。然后將所產(chǎn)生的信號輸入Amplitude and Phase Spectrum.vi完成幅度和相位的分析并由波形圖顯示；將所產(chǎn)生的信號與高斯白噪聲混合后輸入Auto Power Spectrum.vi進行自功率譜的分析并顯示在波形圖上。
三、實驗步驟：
1.信號的產(chǎn)生：輸入信號頻率、信號幅度、信號相位采樣頻率、采樣點數(shù)，輸出所需的不同類型信號，其程序框圖如下：
2.幅度譜與相位譜分析：將所產(chǎn)生的波形輸入Amplitude and Phase Spectrum.vi完成幅度和相位的分析，并顯示在波形圖中：
3.功率譜分析：將所產(chǎn)生的信號與高斯白噪聲混合后輸入Auto Power Spectrum.vi分析其自功率譜并顯示在波形圖上，程序框圖如下：
4.將不同類型的信號作為條件結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體，以枚舉作為選擇條件，從而實現(xiàn)對不同類型信號產(chǎn)生，然后重復1，2，3步驟完成信號的頻譜分析。
四、實驗結(jié)果：
前面板如下圖所示：
正弦波：
方波：
三角波：
程序框圖如下圖所示：
五、問題討論：
問題：枚舉類型作為條件與條件結(jié)構(gòu)進行條件選擇時，程序會顯示發(fā)生錯誤。
問題的解決：打開枚舉類型屬性中的編輯項，查看其信號輸出形式，對輸出信號進行自定義，將枚舉輸出信號格式與條件結(jié)構(gòu)的條件格式保持一致。如：枚舉類型對于正弦波的默認輸出是“Sine Wave”，將其輸出改為與條件結(jié)構(gòu)相同的“正弦波”即可。

大作業(yè)題目五
一、實驗目的：
建立一個頻率為200Hz，幅值為1的正弦波。加入白噪聲，噪聲幅值為100，保留其頻率低于20 Hz的分量與正弦波疊加，再利用高通濾波器將正弦波濾出。
二、實驗原理：
利用正弦波信號產(chǎn)生器產(chǎn)生頻率為200Hz，幅值為1的正弦波；利用Uniform White Noise產(chǎn)生白噪聲信號，用Butterworth濾波器（低通）濾除白噪聲20Hz以上的頻率分量，使之與剛才產(chǎn)生的正弦信號疊加作為待濾波信號，然后再用Butterworth濾波器（高通）從混雜白噪聲中提取出正弦信號。
三、實驗步驟：
1.正弦信號的產(chǎn)生：輸入信號頻率、采樣頻率、采樣點數(shù)，輸出所需正弦信號，其程序框圖如下：
2.高斯白噪聲的產(chǎn)生：選擇均勻白噪聲發(fā)生器，輸入采樣點數(shù)和幅值產(chǎn)生所需高斯白噪聲，程序框圖如下：
3.用Butterworth濾波器（低通）濾除高斯白噪聲20Hz以上的頻率分量，并與正弦波疊加，并顯示疊加噪聲后的波形圖，程序框圖如下：
4.將疊加噪聲后的正弦信號，輸入Butterworth濾波器（高通），濾除低于20Hz的高斯白噪聲信號，并顯示在在波形圖上：
四、實驗結(jié)果：
前面板如下圖所示：
程序框圖如下圖所示：
五、問題討論：
待濾波信號為單一頻率（200Hz）的正弦與高斯白噪聲（20Hz）的疊加，從理論上來說，濾波器門限值為20Hz-200Hz之間均可提取出原正弦信號，小于20Hz則提取的信號中仍含有噪聲信號，大于200Hz則會將原正弦信號也一并濾除。但濾波器的濾波結(jié)果顯示，當門限值為250Hz是仍有正弦信號輸出（如下圖），對此結(jié)果表示疑惑。

一、實驗目的：
設(shè)計一個頻譜分析儀。要求在前面板上可設(shè)置信號的采樣頻率、采樣點數(shù)、信號頻率、幅值和相位；并分析正弦波、方波和三角波的頻譜特性。
二、實驗原理：
首先利用條件結(jié)構(gòu)加枚舉，各波形發(fā)生器作為條件結(jié)構(gòu)中的函數(shù)體（C語言中的switch結(jié)構(gòu)）完成對正弦波、方波、三角波的生成，并顯示在波形圖上。然后將所產(chǎn)生的信號輸入Amplitude and Phase Spectrum.vi完成幅度和相位的分析并由波形圖顯示；將所產(chǎn)生的信號與高斯白噪聲混合后輸入Auto Power Spectrum.vi進行自功率譜的分析并顯示在波形圖上。
三、實驗步驟：
1.信號的產(chǎn)生：輸入信號頻率、信號幅度、信號相位采樣頻率、采樣點數(shù)，輸出所需的不同類型信號，其程序框圖如下：
2.幅度譜與相位譜分析：將所產(chǎn)生的波形輸入Amplitude and Phase Spectrum.vi完成幅度和相位的分析，并顯示在波形圖中：
3.功率譜分析：將所產(chǎn)生的信號與高斯白噪聲混合后輸入Auto Power Spectrum.vi分析其自功率譜并顯示在波形圖上，程序框圖如下：
4.將不同類型的信號作為條件結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體，以枚舉作為選擇條件，從而實現(xiàn)對不同類型信號產(chǎn)生，然后重復1，2，3步驟完成信號的頻譜分析。
四、實驗結(jié)果：
前面板如下圖所示：
正弦波：
方波：
三角波：
程序框圖如下圖所示：
五、問題討論：
問題：枚舉類型作為條件與條件結(jié)構(gòu)進行條件選擇時，程序會顯示發(fā)生錯誤。
問題的解決：打開枚舉類型屬性中的編輯項，查看其信號輸出形式，對輸出信號進行自定義，將枚舉輸出信號格式與條件結(jié)構(gòu)的條件格式保持一致。如：枚舉類型對于正弦波的默認輸出是“Sine Wave”，將其輸出改為與條件結(jié)構(gòu)相同的“正弦波”即可。

大作業(yè)題目五
一、實驗目的：
建立一個頻率為200Hz，幅值為1的正弦波。加入白噪聲，噪聲幅值為100，保留其頻率低于20 Hz的分量與正弦波疊加，再利用高通濾波器將正弦波濾出。
二、實驗原理：
利用正弦波信號產(chǎn)生器產(chǎn)生頻率為200Hz，幅值為1的正弦波；利用Uniform White Noise產(chǎn)生白噪聲信號，用Butterworth濾波器（低通）濾除白噪聲20Hz以上的頻率分量，使之與剛才產(chǎn)生的正弦信號疊加作為待濾波信號，然后再用Butterworth濾波器（高通）從混雜白噪聲中提取出正弦信號。
三、實驗步驟：
1.正弦信號的產(chǎn)生：輸入信號頻率、采樣頻率、采樣點數(shù)，輸出所需正弦信號，其程序框圖如下：
2.高斯白噪聲的產(chǎn)生：選擇均勻白噪聲發(fā)生器，輸入采樣點數(shù)和幅值產(chǎn)生所需高斯白噪聲，程序框圖如下：
3.用Butterworth濾波器（低通）濾除高斯白噪聲20Hz以上的頻率分量，并與正弦波疊加，并顯示疊加噪聲后的波形圖，程序框圖如下：
4.將疊加噪聲后的正弦信號，輸入Butterworth濾波器（高通），濾除低于20Hz的高斯白噪聲信號，并顯示在在波形圖上：
四、實驗結(jié)果：
前面板如下圖所示：
程序框圖如下圖所示：
五、問題討論：
待濾波信號為單一頻率（200Hz）的正弦與高斯白噪聲（20Hz）的疊加，從理論上來說，濾波器門限值為20Hz-200Hz之間均可提取出原正弦信號，小于20Hz則提取的信號中仍含有噪聲信號，大于200Hz則會將原正弦信號也一并濾除。但濾波器的濾波結(jié)果顯示，當門限值為250Hz是仍有正弦信號輸出（如下圖），對此結(jié)果表示疑惑。

ID:328014 · 發(fā)表于 2018-6-14 04:29

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