频谱分析仪设计文档.docx

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频谱分析仪设计文档

电气工程学院课程设计

学生姓名刘恺

学号2013411117

学院电气工程学院

指导老师雷继海

专业测控技术与仪器

答辩日期

第一部分

任务及指导书

《虚拟仪器技术》课程设计

课题：

频谱分析仪

1.设计目的

（1）掌握LabVIEW软件编程方法

（2）掌握LabVIEW硬件的应用

（3）培养综合应用所学知识来指导实践的能力

2.实物内容及要求

（1）设计成果一份。

（2）课程设计论文一份。

3.进程安排

1．布置任务、查阅资料，方案设计　

根据设计要求，查阅参考资料，进行方案设计及可行性论证，确定设计方案，画出详细的原理图。

2．上机在LabVIEW环境下按要求进行设计。

要求在虚拟仪器上观测到正确的波形并达到规定的技术指标。

3．总结报告　　

5.课程设计报告内容

总结设计过程，写出设计报告，设计报告具体内容要求如下：

1．课程设计的目和设计的任务

2．课程设计的要求及技术指标

3．总方案的确定并画出原理框图。

4．各基本单元原理及设计（结合设计图写）。

5．总原理图，工作原理、工作特性（结合框图及前面版讲解）。

6．实验结果分析，改进意见及收获。

第二部分

课程设计报告

目录

一课程设计的任务及目的5

1.1课程设计目的5

1.2课程设计的任务5

1.3课程设计的要求及技术指标5

二总方案的确定并画出原理框图6

三各基本单元7

3.1基本函数发生器7

3.2均匀白噪声波形7

3.3高斯白噪声波形7

3.4数字IIR滤波器8

3.5FFT频谱8

四总原理图，工作原理、工作特性8

五体会10

一课程设计的任务及目的

1.1课程设计目的

（1）掌握LabVIEW软件编程方法；

（2）掌握LabVIEW硬件的应用；

（3）培养综合应用所学知识来指导实践的能力。

1.2课程设计的任务

频谱分析仪是在科学研究和工程设计中广泛应用的一种通用仪器。

本课题将结合虚拟频谱分析仪的设计过程，了解使用基于图形化编程语言LabVIEW进行虚拟仪器编程的方法与实现技术，基本实现传统频谱分析仪的功能。

1.3课程设计的要求及技术指标

（1）将采集到的时域信号转化为频域信号；

（2）对信号进行简单的滤波和加窗处理；

（3）求出信号的频率、频率响应等参数；

（4）能完成数据显示、绘制图形、存储和查看测量数据等功能且具有友好的人机界面。

二总方案的确定并画出原理框图

本设计的虚拟频谱分析仪即可以对虚拟信号发生器所产生的信号进行频谱分析，由此确定设计总方案也可以对通过信号调理器，基于PCI总线的DAQ卡组成的采集系统所采集到的外部信号进行频谱分析。

其中，在对外部信号进行频谱分析时，外界被测信号首先传送到信号调理电路，且由信号调理电路对它进行放大、滤波、隔离等处理后，再经数据采集卡进行A／D转换，以将模拟信号转换为数字信号，然后由软件对被测试信号进行频谱分析和处理，最后得到测试结果，并按要求将它们显示或储存起来。

原理框图如图一所示。

图一

三各基本单元

3.1基本函数发生器

3.2均匀白噪声波形

3.3高斯白噪声波形

3.4数字IIR滤波器

3.5FFT频谱

四总原理图，工作原理、工作特性

这一种虚拟频谱分析仪能够提供一个高精度的频谱分析功能，并且可以同时观察输入信号的时域和频域显示。

但该虚拟频谱分析仪受数据采集卡采样速率的限制，其频率范围仅为0～50kHz，用户可以通过改变采样速率和数据长度来选择频率分辨率。

在虚拟频谱分析仪的设计中可以通过程序直接读出基波频率和峰值大小，并将它们显示在面板上，用户参考这个值可以手动调整采样速率的大小和显示图形中X、Y轴的坐标来观察所需要的频谱图，因此操作更加直观、简便。

可以用标准正弦信号模拟实验，也可以采集外部数据，采集的数据若有干扰可以根据情况选择滤波和加窗，使获得的结果更加满意。

信号频谱分析仪的主要数据处理工作就是对待分析信号进行傅立叶变换，然后分析其频谱、功率谱特性，并显示计算结果。

程序如图二，图三所示。

图二

图三

五体会

一周半的虚拟仪器课程设计很快就过去了，但这短短一周半的时间却让我们学到了很多，最终的结果也还算满意，但是在设计程序、设置参数，调试电路等一系列过程中我们也遇到了很多问题。

采集的信号有较大干扰，经过滤波和加窗处理仍实现不了预期效果等情况，但我们没有互相埋怨而是通过仔细地检查，问老师问同学等许多积极的方式来解决问题，最重要的是我们小组两人分工明确，而且又相互协作。

通过一周半的课程设计，加强了查找资料、思考和解决问题的能力。

我觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个函数模块的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多VI子程序的功能，并且对于其各个端点的含义、接线方法有了更深入的了解。

平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完设计，那些问题就迎刃而解了。

而且还可以记住很多东西，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个VI函数模块印象深刻。

另外很多内容也是书上没有的，通过自己查资料，反复看说明书才得以解决，这对我今后工作有很多帮助。

认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。

所以这次的设计对我们的作用是非常大，提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固等。

。

这次课程设计的顺利完成了，离不开老师的辛勤指导和同学的帮助，我也从老师何同学的身上我们学也到很多实用的知识，在此我向所有帮助过我的老师和同学表示衷心的感谢！