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1、聲明本課件供《虛擬儀器技術(shù)》、《自動測試技術(shù)》等相關(guān)課程教師授課使用與參考.教師可根據(jù)課程需要和實際情況在此課件基礎(chǔ)上增刪內(nèi)容本課件版權(quán)屬NI(中國)公司所有，供中國大陸地區(qū)高校教師無償使用或在課程中引用，但使用或引用之前請聯(lián)系NI(中國)公司高校市場部獲得免費(fèi)使用授權(quán)(聯(lián)系方式zheng.xu@ni.com)本課件不得用于公開出版或其他商業(yè)用途.如需在公開出版物中引用其中部分內(nèi)容,請與NI(中國)公司高校市場部聯(lián)系獲得授權(quán)第五講基于LabVIEW的信號處理信號處理在各個行業(yè)的應(yīng)用汽車：噪聲定位機(jī)電：
2、機(jī)器監(jiān)測能源：管道監(jiān)測信號處理SignalProcessing通訊：信道消噪生物：醫(yī)電分析回顧:一種典型的虛擬儀器系統(tǒng)信號采集分析表達(dá)信號處理為什么需要信號處理功率分析頻率測定濾除多余成分…信號處理函數(shù)信號處理函數(shù)信號處理函數(shù)Vrms2500Hz完美的正弦曲線輸入信號信號處理的系統(tǒng)流程預(yù)處理信號分析數(shù)據(jù)采集參數(shù)測量域變換建模選擇合適的信號處理算法交互顯示信號預(yù)處理信號預(yù)處理的目的降噪、去直流、去漂移等量綱、物理量轉(zhuǎn)換常用的信號預(yù)處理方法包括移動平均濾波積分、微分重采樣…預(yù)處理參數(shù)測量域變換建模信號預(yù)處
3、理——降噪信號噪聲一般指信號中的高頻次要部分常用降噪方法移動平均低通濾波小波降噪移動平均移動平均是一種特定的低通濾波器，去除信號中的高頻噪聲平均長度越長，截止頻率越低低頻幅度有一定的衰減移動平均對信號幅度的影響低頻幅度有一定的衰減，衰減程度隨平均長度的增加而增大低通濾波器設(shè)計使用濾波器設(shè)計ExpressVI設(shè)計低通濾波器，用于去除高頻噪聲可靈活調(diào)整濾波器的頻響，以去除高頻噪聲同時又盡可能保持低頻成分的幅度濾波器ExpressVI選擇濾波器類型低通高通帶通帶阻平滑選擇濾波器規(guī)范截止頻率FIR或IIR階數(shù)
4、直觀顯示效果便于調(diào)整參數(shù)達(dá)到理想效果LabVIEW中的數(shù)字濾波器函數(shù)關(guān)于各種數(shù)字濾波器的特點和參數(shù)影響不是本課程關(guān)注的重點，可參考《數(shù)字信號處理》課程及相關(guān)參考書最簡單的:濾波器ExpressVI濾波器函數(shù)數(shù)字濾波器設(shè)計工具包*軟件濾波與硬件濾波硬件濾波在上一課中我們提到“濾波”是一類重要的信號調(diào)理手段通過模擬電路直接對模擬信號進(jìn)行處理，在數(shù)字化采樣之前發(fā)生軟件濾波這節(jié)課我們所討論的內(nèi)容已經(jīng)經(jīng)過了采樣和數(shù)字化，通過軟件對數(shù)字信號進(jìn)行處理兩者比較軟件濾波配置簡單，幾乎無成本，隨時間無老化效應(yīng)硬件濾波不需
5、要占用處理器資源軟件濾波可能在某些噪聲條件下效果較差兩者可能同時使用降噪的挑戰(zhàn)–寬頻、時變、多尺度移動平均和低通濾波不適用于寬頻、時變、多尺度信號的降噪小波降噪基于小波的降噪方法適合于寬頻、時變、多尺度信號的降噪降噪方法比較移動平均低通小波去除成分高頻高頻有選擇地去除高頻幅頻響應(yīng)類型低通濾波低通濾波低通并保留高頻幅度較大部分（非線性）過渡帶較長(與平均長度有關(guān))可控(與濾波器設(shè)計有關(guān))與小波類型有關(guān)低頻衰減較大(與平均長度有關(guān))可控(與濾波器設(shè)計有關(guān))與小波類型有關(guān)優(yōu)勢簡單易用性能可控非平穩(wěn)信號效果好
6、使用LabVIEW做信號預(yù)處理的優(yōu)勢豐富的函數(shù)濾波器設(shè)計、重采樣、抽樣、插值、去直流、曲線擬合、小波降噪、小波去趨勢、時變?yōu)V波等等LabVIEW交互式的環(huán)境便于完成需要反復(fù)試驗(Trialanderror)的預(yù)處理任務(wù)圖形化編程VI前面板調(diào)試探針(Probe)ExpressVI參數(shù)測量頻率、周期與相位直流分量、有效值(RMS)脈沖參數(shù)：占空比、超調(diào)比等總諧波失真(THD)、SINAD振動級、聲壓級諧振頻率、阻尼預(yù)處理參數(shù)測量域變換建模參數(shù)測量的應(yīng)用電聲設(shè)備特性測量音箱、耳機(jī)、麥克風(fēng)、功放等頻響、THD
7、等參數(shù)土木與機(jī)械結(jié)構(gòu)動態(tài)特性測量諧振頻率、阻尼其他應(yīng)用汽車生產(chǎn)線自動質(zhì)量控制系統(tǒng)參數(shù)測量例1——頻譜測量可交互式地對參數(shù)進(jìn)行配置（如選擇不同的窗函數(shù)等）需要加窗的原因——頻譜泄漏實際信號采樣之后進(jìn)行頻譜分析時需要考慮頻譜泄漏的問題沒有以整數(shù)周期進(jìn)行采樣的信號生成高頻不連續(xù)成分，從而導(dǎo)致頻譜泄漏頻譜泄漏導(dǎo)致頻率測量失真，因為不連續(xù)部分的高頻能量會在頻譜擴(kuò)散不連續(xù)1個周期頻譜泄漏整數(shù)周期—無泄漏非整數(shù)周期—泄漏加窗可減少頻譜泄漏對頻譜分析的影響加窗可加強(qiáng)信號部分，減弱其它部分加窗可以將不連續(xù)部分的幅值最小
8、化減少頻譜泄漏加窗對幅值和相位的效果、不同窗函數(shù)的影響效果等內(nèi)容可參考《數(shù)字信號處理》課程或相關(guān)參考書參數(shù)測量例2——FRF一個函數(shù)完成一臺傳統(tǒng)頻譜分析儀的主要功能系統(tǒng)的激勵和響應(yīng)信號作為輸入，直接輸出系統(tǒng)的FRF加窗、平均、H1、H2、H3等設(shè)置直接在LabVIEW前面板顯示頻響函數(shù)參數(shù)測量例3——正弦參數(shù)提取傳統(tǒng)方法功率峰值法：精度受頻譜泄漏和譜線密度影響零點檢測法：精度受噪聲影響LabVIEW中使用的三點法專利技術(shù)消除頻譜泄漏影響高精度Demo使用
