信号处理子选板中的波形VI：数字滤波和加窗处理

波形VI可以在“函数”选板下的“信号处理”子选板上找到,如图6-6所示。波形VI又分为波形调理和波形测量两大类。

图6-6　“信号处理”子选板

6.1.2.1　波形调理

波形调理主要用于对信号进行数字滤波和加窗处理。波形调理VI节点位于“函数”选板→“信号处理”→“波形调理”子选板上,如图6-7所示。波形调理VI包括数字FIR滤波器、数字IIR滤波器、连续卷积、按窗函数缩放、波形对齐(连续/单次)、波形重采样(连续/单次)和滤波器、对齐和重采样、触发与门限三个Express VI。关于滤波器相关VI,在6.4节会继续进行详细讲解。

6.1.2.2　波形测量

波形测量相关VI在“函数”选板→“信号处理”→“波形测量”子选板上(见图6-8),使用这些VI可以进行最基本的时域和频域测量,如直流、平均值、单频频率/幅值/相位测量、谐波失真测量、信噪比及FFT测量等。

(1)“基本平均直流—均方根”。

图6-7　“波形调理”子选板

图6-8　“波形测量”子选板

“基本平均直流—均方根”VI用于从信号输入端输入一个波形或数组,对其加窗,根据平均类型输入端口的值计算加窗口信号的平均直流和均方根。信号输入端输入的信号类型不同,将使用不同的多态VI实例。输入中,“平均类型”指在测量期间使用的平均类型,可以选择Linear(线性)或Exponential(指数);“窗”输入是在计算DC/RMS之前给信号加的窗,可以选择Rectangular(无窗)、Hannin(汉宁窗)或Low side lobe(低侧峰窗)。

该VI的一个应用实例如图6-9所示。

图6-9　“基本平均直流—均方根”VI应用实例

(a)前面板;(b)程序框图

(2)瞬态特性测量。

“瞬态特性测量”VI输入一个波形或波形数组,测量其瞬态持续时间(上升时间或下降时间)、边沿斜率、前冲或过冲,信号输入端输入的信号类型不同,将使用不同的多态VI实例。极性指瞬态信号的方向(上升或下降,默认为上升)。

该VI的一个应用实例如图6-10所示。

图6-10　“瞬态特性测量”VI应用实例

(a)前面板;(b)程序框图

(3)频率响应函数(幅度—相位)。

“频率响应函数(幅度—相位)”VI用来计算输入信号的频率响应以及相关性,结果返回幅度相位和相关性。一般来说,时间信号X是激励,Y是系统的响应。每一个时间信号对应一个单独的FFT模块,因此,必须将每一个时间信号输入一个VI中。“重新开始平均”输入端口决定VI是否开始平均,若输入为TRUE,则VI将重新开始所选择的平均过程;若输入为FALSE(默认),则VI不会重新开始所选择的平均过程。当第一次调用该VI时,平均过程自动重新开始。该VI的一个应用实例如图6-11所示。(www.xing528.com)

图6-11　“频率响应函数(幅度—相位)”应用实例

(a)前面板;(b)程序框图

(4)幅值和电平测量(Express VI)。

“幅值和电平测量”Express VI用于测量电平和电压,还可改变显示样式。将一个“幅值和电平测量”Express VI放置在程序框图上后,将显示“配置幅值和电平测量”对话框。在该对话框中,对该“幅值和电平测量”Express VI的各项参数进行设置和调整,如图6-12所示。

下面介绍“配置幅值和电平测量”对话框中的各选项。

①幅值测量。

a.均值(直流):采集信号的直流分量。

b.均方根:计算信号的均方根值。

c.加窗:给信号加一个low side lobe(低侧峰)窗,平滑窗可用于缓和有效信号中的急剧变化,若能采集到整数个周期或对噪声谱进行分析,则通常不在信号上加窗。只有勾选了“均值(直流)”或“均方根”复选框,才可使用该选项。

d.正峰:测量信号中的最高正峰值。

e.反峰:测量信号中的最低负峰值。

f.峰峰值:测量信号中的最高正峰与最低负峰之间的差值。

g.周期平均:测量周期性输入信号一个完整周期的平均电平。

h.周期均方根:测量周期性输入信号一个完整周期的均方根值。

②结果:显示该Express VI所设定的测量和测量结果,单击测量栏中列出的任何测量项,结果预览中将出现相应的数值或图表。

图6-12　“配置幅值和电平测量”对话框

③输入信号:显示输入信号。如果将数据连接往该Express VI然后运行,则结果预览将显示实际数据;若关闭后再打开该Express VI,则结果预览将显示采样数据,直到再次运行该VI。

④结果预览:显示测量结果预览。如果将数据连接往该Express VI然后运行,则结果预览将显示实际数据;若关闭后再打开该Express VI,则结果预览将显示采样数据,直到再次运行该VI。

“幅值和电平测量”Express VI的一个应用实例,如图6-13所示。

图6-13　“幅值和电平测量”Express VI应用实例

(a)前面板;(b)程序框图

“波形调理”子选板中其他VI节点的使用方法与以上介绍的节点类似。