基于LabVIEW的虛擬頻譜分析儀的設計

摘要：文中設計了基于LabVIEW的頻譜分析儀，采用頻譜分析原理。經(jīng)過(guò)采樣，使連續時(shí)間信號變?yōu)殡x散時(shí)間信號，然后利用LabVIEW的強大的數字信號處理的功能，采樣得到的數據進(jìn)行濾波、加窗、FFT運算處理，得到信號的幅度譜、相位譜以及功率譜。并具有數字顯示、圖形繪制，數據儲存等功能，實(shí)現了幅度譜和相位譜的分析。

LabVIEW是目前流行的虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，圖形化編程語(yǔ)言都已經(jīng)成為標準的開(kāi)發(fā)工具，基于LabVIEW的虛擬實(shí)驗平臺作為虛擬實(shí)驗室的重要組成部分，其構建具有重要的現實(shí)意義。目前，虛擬儀器已是控制行業(yè)及電子測量行業(yè)的標準化平臺，被學(xué)術(shù)界、工業(yè)界廣泛地接受并認可，性能高，擴展性強，開(kāi)發(fā)時(shí)間少。應用的領(lǐng)域還在不斷擴大。虛擬儀器是將設計的測試應用軟件在計算機上運行測試的儀器，是儀器軟件系統與計算機系統的結合。文中基于LabVIEW設計了虛擬頻譜分析儀，并用軟件代替硬件，基于計算機強大的分析處理能力，將一些先進(jìn)的數字信號處理方法運用于軟件設計中，實(shí)現了虛擬儀器代替傳統頻譜分析儀，并得到很好的結果。

1 虛擬頻譜儀的設計過(guò)程及運行原理

本設計采用的是數字處理式頻譜分析原理，方法為：經(jīng)過(guò)采樣，使連續時(shí)間信號變?yōu)殡x散時(shí)間信號，然后利用LabVIEW的強大的數字信號處理的功能，對采樣得到的數據

進(jìn)行濾波、加窗、FFT運算處理，就可得到信號的幅度譜、相位譜以。虛擬頻譜儀設計流程如下：

1.1 前面板

在前面板窗口中，添加輸入控件和顯示控件。從控件選板中選擇所需的輸入和顯示控件，按住鼠標不放，拖住至合適位置后再松開(kāi)鼠標，即可將所需控件置于前面板窗口工作區。在已添加在前面板窗口工作區的控件上單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇項目可以對該控件的參數進(jìn)行配置。

該模塊可以產(chǎn)生3種不同類(lèi)型，不同參數的常用信號。信號參數可在前面板之際選擇。其前面板如圖1所示。

1.2 系統框圖

在前面板窗口下快捷鍵Ctrl+E，將前面板的設計界面切換到程序框圖窗口，在該界面中將會(huì )自動(dòng)顯示函數選擇面板，從該面板中可以選擇或添加所需要的函數對象、變成對象等各種有關(guān)的函數對象。程序框圖最外層是一個(gè)while循環(huán)，保證輸出波形的連續性。

程序的系統框圖主要由信號產(chǎn)生模塊和信號處理模塊組成。其程序框圖如圖2所示。

2 程序運行結果

程序有多種運行結果，有正弦波，三角波，方波，鋸齒波等不同的波形，其中波形的輸入頻率、幅值，相位，方波占空比均可改變。

2.1 單個(gè)信號的頻譜分析

正弦波信號，頻率10 000 Hz幅值為1。頻譜分析如圖3所示。

2.2 多個(gè)信號的頻譜分析

正弦波，頻率為10 000 Hz，幅值為1;三角波信號，頻率為6 000 Hz，幅值為1;正弦波信號，頻率為5 000 Hz，幅值為1;疊加后的頻譜分析如圖4所示。

從運行結果可以看出，本文設計的頻譜分析儀能夠準確的分心頻譜，具備疊加頻譜的分析功能。

3 結論

本文設計了基于LabVIEW的虛擬頻譜分析儀，完成了頻譜分析的功能，能夠分析正弦波，三角波，方波，鋸齒波等波形，另外基于LabVIEW的虛擬頻譜分析儀的設計應該進(jìn)一步改善，增加其通用性，使其更加方便，直觀(guān)，快捷。