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基于LabVIEW虚拟频谱分析仪的设计

摘要

随着微电子技术、计算机技术、网络通信技术和软件技术的高速发展,传统的仪器开始向计算机化的方向发展。虚拟仪器(VI)概念的产生正是基于这样一种技术背景。虚拟仪器是指具有虚拟仪器面板的个人计算仪器。它利用软件在微机屏幕上构成虚拟仪器面板,在硬件的支持下对信号进行采样,既可以进行实时的信号分析、显示,又可以在离线条件下对存储的采集结果进行各种软件处理。通过软件编写及硬件配置,虚拟仪器可以实现完全由用户自己定义、适合不同应用环境和对象的各种功能。

在测试领域中,频谱分析仪是一种重要的常用仪器。但是这种仪器的加工工艺复杂,生产技术要求高,价格昂贵。采用虚拟仪器技术,只需在相应的硬件支持下,即可以用软件编程来实现虚拟频谱分析仪。

本论文介绍了虚拟频谱分析仪的设计和实现，这个虚拟仪器是基于图象化编程语言——LabVIEW而编写的，可以执行正弦波和方波的处理，包括仿真信号波形的生成、显示、时域分析和频域分析等功能。同时这个虚拟仪器具有友好的人机界面。

关键词：虚拟仪器，虚拟频谱分析仪，图形化编程语言，LabVIEW

摘要·Ⅰ

目录·Ⅲ

1 前言1

1.1 课题背景1

1.2 研究意义1

1.3 研究内容2

2 虚拟仪器及LabVIEW介绍3

2.1 虚拟仪器的基本概念3

2.1.1 什么是虚拟仪器3

2.1.2 虚拟仪器的特点3

2.1.3 虚拟仪器的构成及分类4

2.1.3.1 通用仪器硬件平台4

2.1.3.2 软件结构4

2.2 LabVIEW简介·5

2.2.1 什么是LabVIEW5

2.2.2 LabVIEW软件的特点与优点·6

3 虚拟频谱分析仪7

3.1 频谱分析仪的介绍7

3.2 虚拟频谱分析仪的设计功能7

3.2.1时域分析7

3.2.2频谱分析7

3.2.3倒频谱分析8

3.2.4希氏伯特变换9

3.2.5时域加窗·10

3.2.6滤波功能·12

4 基于LabVIEW虚拟频谱分析仪设计与实现·15

4.1 LabVIEW软件的应用方法15

4.1.1 LabVIEW的模板介绍15

4.1.2 创建一个VI程序15

4.1.3 程序调试·17

4.2基于LabVIEW的虚拟频谱分析仪前面板设计18

4.3所用控件模板的介绍·22

4.3.1时域加窗·22

4.3.2 FFT分析·23

4.3.3幅度-相位谱25

4.3.4功率谱·26

4.3.5倒频谱·27

4.3.6 希氏伯特变换·29

5 虚拟仪器硬件设备-----数据采集卡介绍与使用30

5.1测量系统的组成·30

5.2数据采集卡的基本性能指标·31

5.3USB-6008数据采集卡性能说明·32

5.4数据采集系统的使用·33

6 虚拟频谱分析仪的设计可行性研究与国内外现状·35

6.1本设计的可行性分析·35

6.2国内外现状的调查与研究·36

7 结论与展望·38

参考文献·38

致谢·39