基于LabVIEW的信号相关性研究.doc

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山东轻工业学院2011届本科生毕业设计（论文

基于LabVIEW的信号相关性研究

作者姓名

专业

指导教师姓名

专业技术职务

30

目录

摘要 I

第一章绪论 1

1.1虚拟仪器的概念 1

1.2虚拟仪器的构成及其分类………………………………………..1

1.3虚拟仪器的优势 2

第二章工具LabVIEW 3

2.1LabVIEW开发平台简介 3

2.2LabVIEW的优势 4

2.3LabVIEW的应用 5

第三章相关性原理 5

3.1相关性综述 5

3.2自相关函数 6

3.3互相关函数 7

第四章论文涉及的LabVIEW模块 9

4.1函数簇bundle 9

4.2while循环 9

4.3波形图 10

4.4正弦波形发生器 11

4.5相关性 12

4.6高斯白噪声发生器 14

第五章程序设计与结果分析 15

5.1虚拟正弦波仿真信号发生器 15

5.2自相关函数的实现 17

5.3互相关函数的实现 22

第六章总结 27

参考文献 29

致谢 30

2011届本科生毕业设计（论文）

摘要

所谓虚拟仪器，就是在以计算机为核心的硬件平台上，其功能由用户设计和定义，具有虚拟面板，其测试功能由测试软件实现的一种计算机测试系统.虚拟仪器的实质是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出检测结果:

利用计算机强大的软件功能来实现信号数据的运算、分析和处理:

利用I/0接口设备完成信号的采集、测量与调理，从而建立集各种测试功能为一体的计算机仪器系统。

在虚拟仪器系统中，信号的获取与采集是由以计算机为核心的硬件平台来完成的。

在此硬件平台基础上，调用测试软件来完成某种功能的测试任务，便可构成该种功能的虚拟测量仪器。

在同一硬件平台上，调用不同的测试软件的可构成不同功能的虚拟仪器。

因此，出现了‘软件就是仪器’的概念。

LabVIEW是一个完全的、开放式的虚拟仪器开发系统应用软件，其使用图形化程序设计语言G（Graphic），用框图代替了传统的程序代码，利用它组建仪器测试系统和数据采集系统可以大大简化程序的设计。

LabVIEW提供了各种常用的包括信号时域分析，相关分析，曲线拟合，微分，积分等信号分析、处理所需的图标。

这些图标各自对应一段软件子程序，可在流程图编辑窗口中的‘function’功能模板上的‘signalprocessing’子模板上方便的调出，供用户编辑流程图使用。

相关分析是时域信号分析和处理的常用方法，特别是对于系统频率响应的分析。

运用虚拟仪器进行相关分析简单、快捷，参数和测量对象容易改变。

在实际工程领域可广泛应用于信号分析、仪器控制和过程监测与控制等领域中的相关测速、相关滤波等各种识别信号类别成分的测量测试工作。

关键词：

LabVIEW信号相关性自相关互相关

Abstract

Theso-calledvirtualinstrumentisbasedonthecomputerasthecoreofhardwareplatform.Itsfunctionisdefinedbytheuser.It’sacomputertestsystemwithdesignandthetestofvirtualpanel,thewhosefunctionisrealizedbythetestsoftware.Theessenceofvirtualinstrumentistousecomputermonitordisplayfunctiontosimulatethecontrolpaneloftraditionalinstrumentsintheformsofexpression.DuoHongoutputstestresultsbyusingcomputersoftwaretorealizethefunctionofstrongsignaldata,analyzingandprocessingoftheoperation:

usingtheI/0interfacedevicesignalcollection,measurementandregulate,soastoestablishasetoftestfunctionfortheintegrationofcomputerequipmentsystem.Inthevirtualinstrumentsystem,signalacquisitionandcollectionisacomputerasthecoreofthehardwareplatformtofinish.Inthehardwareplatform,basedonthecalltocompletesomefunctiontestsoftwaretestingtask,canformthefunctionofvirtualmeasuringinstrument.Inthesamehardwareplatform,thecallofthedifferenttestsoftwaremayconstituteadifferentfunctionofvirtualinstrument.Therefore,theemergenceofa"softwareistheconceptofinstrument.

LabVIEWisasoftwareofcompletely,openvirtualinstrumentofdevelopmentsystem.ItusestheGraphicprogramminglanguageG（Graphic）,withtheblockdiagramwhichtakestheplaceofatraditionalprogramcode.Usingtheequipmenttestingsystemandadataacquisitionsystemcangreatlysimplifiedthedesignoftheprogram.ProvideallkindsofcommonLabVIEWincludingsignalanalysisoftime,correlationanalysis,thecurvefitting,differential,integralandsignalanalysis,processingtheicon.TheseICONStheircorrespondingasoftwaresubroutine,canbeinaflowcharteditwindowofthoseonthetemplatefunction'""'sonmaysignalonthetemplateconvenientforuserstoeditout,flowchartisused.

Correlationanalysisisacommonlyusedmethodofthetimesignalanalysisandprocessing,especiallyforthesystemfrequencyresponseanalysis.Withvirtualinstrument,correlationanalysisissimpleandrapid,theparametersandmeasuringobjectiseasytochange.Inthepracticalengineeringfieldcorrelationanalysiscanbewidelyusedinsignalanalysis,instrumentcontrol,processmonitoringandcontrolontherelatedfieldascorrelationfilteringspeedofrecognitionofthecomposition,measuringsignalcategory.

Keywords：

LabVIEW；signalcorrelation；autocorrelation；crosscorrelation

第一章绪论

1.1虚拟仪器的概念

虚拟仪器的概念最早由美国NI公司于1895年提出，其英文原称为VirtualInstrument，简称VI。

所谓虚拟仪器，就是在以计算机为核心的硬件平台上，其功能由用户设计和定义，具有虚拟面板，其测试功能由测试软件实现的一种计算机测试系统.虚拟仪器的实质是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出检测结果:

利用计算机强大的软件功能来实现信号数据的运算、分析和处理:

利用I/0接口设备完成信号的采集、测量与调理，从而建立集各种测试功能为一体的计算机仪器系统。

使用者通过鼠标和键盘操作虚拟面板，就如同使用一台专用测量仪器一样。

虚拟仪器彻底打破了传统仪器只能由生产厂家定义，用户无法改变的局面，从而使得任何一个用户都可以方便灵活地用鼠标或按键在计算机显示屏幕上操作虚拟仪器软面板的各种“旋钮”进行测试工作，并可以根据不同的测试要求通过窗口切换不同的虚拟仪器，或通过修改软件来改变、增减虚拟仪器系统的功能与规模。

虚拟仪器具有的这种“可开发性”和“可扩展性”等优越特点使虚拟仪器具有强大的生命力和竞争力。

1.2虚拟仪器的构成及其分类

虚拟仪器由通用仪器硬件平台（简称硬件平台）和应用软件两大部分构成。

（1）虚拟仪器的硬件平台

①虚拟仪器的硬件平台由两部分组成:

计算机：

一般为一台PC机或者工作站，其为硬件平台的核心。

I/0接口设备：

I/0接口设备主要完成被测输入信号的采集、放大、A/D转换。

不同的总线有其相应的I/0接口硬件设备，如利用PC机总线的数据采集板卡、GPIB总线、VXI总线仪器模块、PXI总线仪器模块、串行总线仪器等。

②虚拟仪器的构成方式主要有5种类型:

PC-DAQ系统：

PC-DAQ系统是以数据采集卡、信号调理电路及计算机为仪器硬件平台组成的插卡式虚拟仪器系统。

这种系统采用计算机的PCI或ISA总线，数据采集卡直接插入计算机底板上的相应总线插槽.

GPIB系统：

GPB系统是以PB标准总线仪器与计算机为仪器平台组成的虚拟仪器测试系统。

VXI系统：

VX6是以VXI标准总线仪器模块与计算机为仪器平台组成的虚拟仪器测试系统。

PXI系统：

PX工系统是以PXI标准总线仪器模块与计算机为仪器平台组成的虚拟仪器测试系统。

串口系统：

串口系统是以Serial标准总线仪器与计算机为仪器平台组成的虚拟仪器测试系统。

（2）虚拟仪器的软件系统

目前虚拟仪器软件开发工具有如下两类: