基于LabVIEW的频谱分析仪的设计--开题报告
基于labview的频谱分析
摘要信号处理几乎涉及到所有的工程技术领域,而频谱分析正是信号处理中一个非常重要的分析手段。
一般的频谱分析都依靠传统频谱分析仪来完成,价格昂贵,体积庞大,不便于工程技术人员的携带。
虚拟频谱分析仪改变了原有频谱分析仪的整体设计思路,用软件代替了硬件。
使工程技术人员可以用一部笔记本电脑到现场就可轻松完成信号的采集、处理及频谱分析。
关键字：Labview；信号处理；频谱分析。
目录1 目的及基本要求 12 频谱分析仪程序设计原理 13频谱分析仪设计和仿真 23.1 总体程序设计 23.2各功能模块详细设计 83.3 程序存在的不足 114 结果及性能分析 124.1 运行结果 124.2性能分析 13参考文献 141 目的及基本要求熟悉LabVIEW开发环境，掌握基于LabVIEW的虚拟仪器原理、设计方法和实现技巧，运用专业课程中的基本理论和实践知识，采用LabVIEW开发工具,实现梦幻钢琴程序游戏的设计和仿真。
要求通过本课程设计使学生熟悉LabVIEW开发环境，掌握基于LabVIEW的虚拟仪器设计原理、设计方法和实现技巧，使学生掌握通信系统设计和仿真工具，为毕业设计做准备，为将来的学习及今后从事科学研究、工程技术工作打下较坚实的基础。
利用LabVIEW强大的虚拟仪器开发功能，可实现基于快速傅里叶变换(FFT)的现代频谱分析仪功能，采用数字方法直接由模拟／转换器(ADC)数字对输进信号取样，再经滤波，加窗函数处理后获得频谱图。
2频谱分析仪设计原理采用数字处理式频谱分析原理设计虚拟频谱分析仪.工作流程如下:连续时间信号经过采样变为离散时间信号,利用LabVIEW强大的数字信号处理功能,对数据进行滤波、加窗、FFT运算处理,得到信号的幅度谱、相位谱及功率谱等. 采样过程中,对不同的频率信号,选用合适的采样速率,以满足采样定理,防止频率混叠.进行傅里叶变换的数据在理论上应为无限长的离散数据序列.实际上,只能对有限长的信号进行分析与处理,所以必须对无限长的离散序列进行截断,只取采样时间内的有限数据,从而存在着频谱泄漏问题.本文设计中分别用矩形窗、汉宁窗、哈明窗、布来克曼窗等窗函数减少频谱泄漏.由于取样信号中混叠噪声信号,因此为了消除干扰,在进行FFT变换前,应先进行滤波处理.本文设计采用巴特沃斯(Butterworth)、切比雪夫(Chebyshev)、椭圆(Ellipse)、贝塞尔(Bessel)等滤波器进行滤波.3 频谱分析仪设计与仿真3.1总体程序设计本文设计的虚拟频谱分析仪由周期性信号发生器和频谱分析器两个子模块组成。
基于LabVIEW9.0的虚拟频谱分析仪的设计
扩 展性 ， 价 比高 ， 以方便 地 与 其 他设 备 互 联 ， 能 可 编 程 Ｊ虚 拟 性 可 功 ．
仪 器技 术 的发展 ， 人类 生 活 的影 响越来 越 大． 对
本 文介 绍 了虚 拟频 谱 分 析 仪 的设 计 ， 于 Ｂ Ｓ模 式 用 图形 化 编 基 ／ 程 语言 Ｌｂ ＩＷ９ ０实 现虚 拟 频 谱 仪 的 信 号 发 生 、 形 显 示 、 字 滤 ａＶＥ ． 波 数 波 、 数测 量 、 谱 分 析 、 波分 析 以及远 程 网络监 控 等 功能 ． 参 频 谐 实验 证 明 ， 虚 拟 频 谱 分 析 仪 可 以实 现 对 采 样 信 号 的显 示 、 析 、 程 网 络 该 分 远
４ ５７
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１ 昆 明理 工 大 学 信 息 工 程 与 自动 化 学 院 ， 昆
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信 号 的 幅度谱 、 位谱 以及 功 率谱 ． 相
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学学报：然 学 ２１３５：６６ 自 科 版， １ （） ５４ ０ ， ４ －０
收 稿 日期 ２ １ －８２ ０ １０ －０ 作 者 简 介
基于LabVIEW的频谱分析仪的设计--开题报告
XXXX大学学生开题报告表课题名称基于LabVIEW的频谱分析仪的设计课题来源实际课题类型 E 导师XXX学生姓名XXX 学号XXX 专业电子信息工程开题报告内容：（调研资料的准备，设计目的、要求、思路与预期成果；任务完成的阶段内容及时间安排；完成设计（论文）所具备的条件因素等。
）1、调研资料的准备在毕业设计前期，利用图书馆、互联网获取了LabVIEW软件及频谱分析仪的设计的相关资料；对于题目关键技术要点，通过向导师答疑以及与同组同学讨论的方式得到解决，从而确定了题目的技术方案；在后续的设计过程中，还将继续利用图书馆、互联网等途径获取与设计有关的知识，并加强与导师的沟通。
2、设计目的、要求题目主要是利用LabVIEW软件设计出简单的频谱分析仪，根据频谱分析仪的原理确定其功能，结合LabVIEW软件平台的特点对仪器做出设计和软件编程，实现对信号的分析和研究。
整个系统由虚拟信号发生器模块、虚拟信号滤波器模块和频谱分析模块三部分组成。
虚拟信号发生器模块能够产生正弦波、三角波、方波等标准信号，并且可以叠加各种干扰噪声；频谱分析模块主要对上述信号进行时域分析、频域分析和谐波分析等。
掌握基于LabVIEW编程的相关知识和信号的频谱分析方法，要求系统能够产生正弦波、三角波、方波等标准信号，可以叠加各种干扰噪声并对上述信号进行时域分析、频域分析和谐波分析等。
完成15000字以上的毕业设计论文，并翻译3000汉字以上的相关英文资料。
3、设计思路与预期成果根据频谱分析仪的原理确定分析幅度谱、相位谱、自功率谱、互功率谱功能，然后结合LabVIEW软件平台特点实施仪器系统的总体设计和软件编程，最后进行系统调试试验。
本设计采用的是数字处理式频谱分析原理。
频谱分析仪是在虚拟示波器的基础上调用滤波函数、加窗函数、FFT函数得到信号频谱特性参数的仪器。
实现方法如下：经过采样，将连续时间信号变为离散时间信号，接着利用LabVIEW强大的数字信号处理功能，对这组数据进行滤波、加窗、FFT运算处理，得到信号的幅度谱、相位谱以及功率谱。
基于LabVIEW的频谱分析仪的设计
３ 期 ６
杨金孝 ， ： 于 Ｌ ｂ ＩＷ 的频谱分析仪的设计 等 基 ａＶ Ｅ
９ ９ ０１
由于提 高频 率 的分 辨 率 与过 于庞 大 的采 样 点
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第 １ ０卷
第３ ６期
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中图法 分类号
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文献标志码
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Ｌ ｂ Ｉ Ｗ 是美 国 Ｎ 公司专 门针 对测 控 领 域开 ａＶ Ｅ Ｉ 发 的一 种 图 形 化 的程 序 设 计 工 具 。利 用 图标 和连
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基于labview的信号频谱分析仪设计
摘要随着科学技术的进步，对测量技术的要求越来越高。
电子测量技术在各个领域得到越来越广泛的应用，传统的电子测量仪器由于其功能单一，体积庞大，已经很难满足实际工作的需要。
集成电路和计算机技术的迅猛发展使电子测量仪器逐渐向数字化、智能化方向发展，与传统仪器相比表现为：功能更强、处理速度更快、频带更宽、用途更广、操作更简单、体积更小、可扩充性更好。
微型计算机的普及程度和性能不断提高，使得基于PC平台的虚拟仪器系统应运而生。
虚拟仪器可以充分利用计算机的运算、存储和显示功能，因而在降低仪器成本的同时使仪器的灵活性和数据处理能力大大提高，可以很好地满足学校科研和教学改革的需要。
本文论述了基于虚拟仪器概念的信号采集系统的实现方案，重点讨论了在数据传输、显示和处理中的关键技术。
使用USB数据采集卡，最终实现了基于 PC 平台的，具有频率计和频谱分析仪功能的数字存储示波器系统。
本文所选用的软件LabView 是美国 NI 公司的创新软件产品，也是日前应用最广泛、发展最快、功能最强的图形化软件开发环境。
它具有开发周期短、运行速度快、可重用性、使用方便灵活等优点。
因此LabView 对虚拟存储示波器的设计是一种最理想的方法。
关键词：虚拟仪器；数字存储示波器；谐波分析仪；LabView仪器驱动程序THE DESIGN OF SIGNAL SPECTRUM ANALYSERBASED ON LABVIEWABSTRACTWith the advancement of science and technology, the development of measurement technique is getting more and more important. The application of electronic measurement technique has extended to more fields than ever. Due to limited functions and big size, traditional electronic measurement equipment is no longer suited for common purposes. Thanks to the rapid development of integrated circuit and computer technology, measurement instruments are becoming digitized and pared with traditional equipment, the new instruments have more functions, higher processing speed, wider bandwidth, friendlier interface,smaller size and better expandability. The prevalence and rocketing development of personal computers give birth to a new kind of instrument, Virtual Instrument (VI). VI is based on PC platform, and can make use of the software and hardware resources of a PC. Compared with its ability of data processing and flexibility, VI has a low price, which means it is a good choice for research and teaching reform inuniversities.This dissertation discusses the implementation of a signal acquisition system,based on the concept of VI and focuses on key techniques in data transmission, display and processing. With a USB data acquisition card connectedto PC, a digital storage oscillograph (DSO) with the function of cymometer and spectrum analyzer is bVIEW is the innovate software of national instruments corps, of America.lt is also the most widely used、the most quickly developing and the strongest function gragh software.lt has short epolder and fast run-rate.So LabView is the best way of design virtual digital storage oscillogragh.Key words: virtual instrument；digital-storage oscillograph；Harmonic-Analyser LabVIEW-instrument driver equivalent目录1 绪论 (5)1.1虚拟仪器的概念 (5)1.2虚拟仪器的组成 (5)1.3虚拟仪器的特点及优势 (6)1.4虚拟仪器的发展状况 (7)1.5本课题的意义 (7)2 数据采集和谐波分析理论 (10)2.1数据采集理论基础 (10)2.1.1快速傅立叶变换(FFT) (11)2.1.2准同步采样 (13)2.2谐波分析理论 (15)2.2.1谐波分析原理 (15)2.2.2谐波参数定义 (17)2.2.3功率概念 (18)3 系统软硬件开发平台 (19)3.1系统软件开发平台-LABVIEW (19)3.2系统硬件平台 (20)4系统软件体系结构 (19)4.1软件总体构成 (19)4.2数据采集过程 (25)4.3系统应用程序设计 (26)5 仿真结果和误差分析 (34)5.1仿真结果 (30)5.2误差分析 (34)6 结论和展望 (36)6.1结论 (36)6.2展望 (36)参考文献 (40)致谢 (40)1 绪论1.1 虚拟仪器的概念虚拟仪器[1](Virtual Instrument ,VI)的概念是由美国国家仪器公司(NI)最先提出的。
(完整版)基于LABVIEW的虚拟频谱分析仪设计
目录1 设计任务..................................................................... 1.1.1 技术要求 ............................................................... 1...1.2 设计方案 ............................................................... 1...2 基本原理..................................................................... 1.3 建立模型..................................................................... 2.3.1 系统前面板设计3...3.2 系统程序框图设计3...3.3 系统程序运行结果4...4 结论与心得体会9...4.1 实验结论9...4.2 心得体会 ..............................................................1..0.5 参考文献...................................................................1..0..基于LABVIEW 的虚拟频谱分析仪设计1设计任务1.1 技术要求1）设计出规定的虚拟频谱分析仪，可对输入信号进行频域分析，显示输入信号的幅度谱和相位谱等2）设置出各个控件的参数；3）利用LabVIEW实现该虚拟频谱分析仪的设计；4）观察仿真结果并进行分析；5）对该虚拟频谱分析仪进行性能评价。
1.2 设计方案虚拟频谱分析仪的设计包括以下三个步骤：1）按照实际任务的要求，确定频谱分析仪的性能指标。
Labview_频谱仪设计_东南大学实验报告
实验：利用LabVIEW进行仿真信号及实测信号的分析一、实验目标：1. 学习LabVIEW 软件特点及工作环境。
2．利用LabVIEW进行频谱仪的设计，并对仿真信号进行分析。
3. 利用DAQ将函数发生器中的信号进行采集，再对实测信号进行分析。
二．实验内容：①设计一个频谱分析仪，对正弦波、方波、三角波信号进行频谱分析②产生叠加谐波，并分析叠加谐波的周期信号的频谱分析③非周期信号的频谱分析④分两种情况测量：•不经过数据采集的仿真•经过myDAQ数据采集卡⑤备注：•界面尽可能美观大方•程序尽量简短、占用系统资料尽可能少三．实验要求：实现仿真信号的生成，实际信号的数据采集，同时观察信号的波形，存储、回放信号的波形，并利用FFT对所得仿真信号、实际信号进行频谱分析进而得到信号的频谱。
①采样频率、采样点数、信号频率、幅值和初相位可调②分析正弦波、方波、三角波和白噪声的频谱特性③前面板上既可显示信号的时域图形(其X轴为时间轴)、又可观察到信号经过FFT后的幅值谱（其X轴为频率轴）四. 实验方案选择1.仿真波形的产生与叠加由于后期需要叠加谐波，所以要产生5个频率的波，使用5个函数发生器的话资源比较浪费，所以我们采用一个函数发生器加5个锁存器循环的方式产生五个频率的波。
利用五个缓存器分别存储5个频率的波。
叠加我们采用的是利用公式节点编程控制选中频率的波输出进行叠加。
2.白噪声的产生直接在周期信号进入显示屏前叠加一个均匀白噪声发生器产生白噪声。
通过幅值调整选择或取消白噪声。
3.仿真信号频谱分析我们调用了频谱测量函数，只需将波形输入调节dt即可。
4.非周期信号的产生我们采用了两种方法产生非周期信号第一，我们通过for循环产生大量随机数构造非周期波形。
第二，利用两个周期不存在公倍数的正弦波叠加得到非周期信号。
5.波形保存与回放波形存储与回放我们采用的是TDMS保存与读取。
由于保存功能会多次使用，所以将其做6.实测信号采集我们参考了案例中的DAQ信号采集并加以修改，主要是利用DAQmx的子VI实现数据采集。
labview虚拟信号频谱分析仪的设计与实现-毕业设计[管理资料]
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目录1 绪论 (4)课题研究的背景和意义 (4)虚拟仪器的国内外现状综述 (4)频谱分析技术发展现状及趋势 (5)本文所作的工作 (6)2 虚拟仪器及LabVIEW (7)虚拟仪器的简介 (7)虚拟仪器及其构成 (7)虚拟仪器的发展 (7)虚拟仪器与传统仪器的比较 (8)LabVIEW 的介绍 (9)LabVIEW软件的特点 (9)LabVIEW的基本开发环境 (9)LabVIEW模板简介 (9)3 LabVIEW虚拟信号频谱分析仪的设计与实现 (11)信号频谱分析基础 (11)周期信号与离散频谱 (11)傅立叶级数的三角函数展开式 (12)傅立叶级数的复指数函数展开式 (12)周期信号频谱的特点 (13) (13)频谱密度函数X(ω) (13)、非周期信号的傅立叶积分表示 (14).......................................................................................... 错误!未定义书签。
(i)及其频谱x s(ω) (15)(DFT) (16)信号的频谱分析 (17)栅栏效应 (17)泄漏 (18)窗平滑技术 (18)4 软件模拟平台的构建 (18)基于实验教学的频谱分析仪的设计 (19) (22) (22)数据处理模块 (23) (24)结果显示模块 (24)仪器面板和程序流程图 (25)程序的集成与调试 (27)频谱分析仪的波形显示 (28)正弦信号的频谱图和相位图 (28)加噪声的正弦信号的频谱图和相位图 (29)5结论 (30)6致谢 (30)7参考文献 (30)摘要本文设计的虚拟频谱分析仪结合了虚拟仪器技术，频谱教正技术和软件编程技术。
借助于数据采集系统将被测信号采集到主控计算机内，利用虚拟仪器进行测量和分析，并将结果输出大批屏幕或报表中，从而完成整个测试过程。
围绕虚拟频谱分析仪的设计和实现这个主题，本文研究了频谱分析仪的原理和仪器各项功能的实现方法。
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XXXX大学学生开题报告表
课题名称基于LabVIEW的频谱分析仪的设计
课题来源实际课题类型 E 导师XXX
学生姓名XXX 学号XXX 专业电子信息工程开题报告内容：（调研资料的准备，设计目的、要求、思路与预期成果；任务完成的阶段内容及时间安排；完成设计（论文）所具备的条件因素等。
）
1、调研资料的准备
在毕业设计前期，利用图书馆、互联网获取了LabVIEW软件及频谱分析仪的设计的相关资料；对于题目关键技术要点，通过向导师答疑以及与同组同学讨论的方式得到解决，从而确定了题目的技术方案；在后续的设计过程中，还将继续利用图书馆、互联网等途径获取与设计有关的知识，并加强与导师的沟通。
2、设计目的、要求
题目主要是利用LabVIEW软件设计出简单的频谱分析仪，根据频谱分析仪的原理确定其功能，结合LabVIEW软件平台的特点对仪器做出设计和软件编程，实现对信号的分析和研究。
整个系统由虚拟信号发生器模块、虚拟信号滤波器模块和频谱分析模块三部分组成。
虚拟信号发生器模块能够产生正弦波、三角波、方波等标准信号，并且可以叠加各种干扰噪声；频谱分析模块主要对上述信号进行时域分析、频域分析和谐波分析等。
掌握基于LabVIEW编程的相关知识和信号的频谱分析方法，要求系统能够产生正弦波、三角波、方波等标准信号，可以叠加各种干扰噪声并对上述信号进行时域分析、频域分析和谐波分析等。
完成15000字以上的毕业设计论文，并翻译3000汉字以上的相关英文资料。
3、设计思路与预期成果
根据频谱分析仪的原理确定分析幅度谱、相位谱、自功率谱、互功率谱功能，然后结合LabVIEW软件平台特点实施仪器系统的总体设计和软件编程，最后进行系统调试试验。
本设计采用的是数字处理式频谱分析原理。
频谱分析仪是在虚拟示波器的基础上调用滤波函数、加窗函数、FFT函数得到信号频谱特性参数的仪器。
实现方法如下：经过采样，将连续时间信号变为离散时间信号，接着利用LabVIEW强大的数字信号处理功能，对这组数据进行滤波、加窗、FFT运算处理，得到信号的幅度谱、相位谱以及功率谱。
在采样过程中，对不同的频率信号，选用合适的采样速率，以满足采样定理，从而防止
频率混叠。
进行傅里叶变换的数据在理论上应为无限长的离散数据序列。
实际上，我们只能对有限长的信号进行分析与处理，所以必须对无限长离散序列截断，只取采样时间内有线数据。
用LabVIEW中的信号发生控件来代替信号采集部分，产生信号。
整个系统的设计均有软件来仿真实现。
设计的虚拟频谱分析仪有两个软件模块组成信号发生器模块和频谱分析模块。
首先将信号发生模块产生的测试信号送数字滤波器处理，滤除干扰噪声，然后分别进行时域分析、频域分析等。
在对信号进行各种分析之前，要进行加窗处理，得到有限长的序列信号。
设计完成后，将会实现一个对信号的波形数据能够显其波形曲线；能对曲线进行相应的分析处理变换的频谱分析仪。
4、任务完成阶段
1~3周：调研资料，学习LabVIEW软件及外文翻译。
4~7周：熟悉LabVIEW软件的本使用及编程方法，基本完成软件框架设计。
8~12周：对频谱分析仪进行具体设计，完成所要求的内容。
13~15周：撰写毕业论文，准备毕业论文答辩。
5、完成设计（论文）所具备的条件因素
计算机一台及其相关调研资料如下：
[1]杨乐平，李海涛，杨磊. LabVIEW 程序设计与应用[M].第2版. 电子工业出版社2005.1.
[2]刘华军等基于LabWindows/CIV 的虚拟仪器设计[M]. 电子工业出版社2003.1.
[3]秦树人.智能控件化虚拟仪器系统原理与实现[M].科学技术出版社2004.9.
指导教师签名：日期：2011年4月4日
1、课题来源：课题来源分为真实课题和自拟课题两种，真实课题要填写确切基金项目、企
事业单位项目，不能写横向、纵向课题等。
2、课题类型：A—工程设计；B—技术开发；C—软件工程；D—理论研究；E—应用研究。