第8章--波形運(yùn)算

1、2021/8/141第8章 波形運(yùn)算22021/8/148.1 波形生成波形生成8.1.1 基本函數(shù)發(fā)生器 產(chǎn)生并輸出指定類型的波形。該VI會(huì)記住前一個(gè)波形的時(shí)間標(biāo)識(shí)，并從前一個(gè)時(shí)間標(biāo)識(shí)后面繼續(xù)增加時(shí)間標(biāo)識(shí)。它將根據(jù)信號(hào)類型、采樣信息、占空比及頻率的輸入量來(lái)產(chǎn)生波形。 “波形生成”子選板 基本函數(shù)發(fā)生器節(jié)點(diǎn)32021/8/148.1.2 課堂練習(xí)生成基本信號(hào)演示基本函數(shù)發(fā)生器節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生不同形式的信號(hào)波形。 前面板圖 程序框圖 8.1.3 公式波形公式波形VI 42021/8/148.1.4 課堂練習(xí)生成公式信號(hào)前面板 程序框圖8.1.5 正弦波形 產(chǎn)生正弦信號(hào)波形。該VI是重入的，因此可用來(lái)仿真

2、連續(xù)采集信號(hào)。如果重置信號(hào)輸入端為FALSE，接下來(lái)對(duì)VI的調(diào)用將產(chǎn)生下一個(gè)包含n個(gè)采樣點(diǎn)的波形。如果重置信號(hào)輸入端為FALSE，該VI記憶當(dāng)前VI的相位信息和時(shí)間標(biāo)識(shí)，并據(jù)此來(lái)產(chǎn)生下一個(gè)波形的相關(guān)信息。52021/8/148.1.6 基本混合單頻 產(chǎn)生多個(gè)正弦信號(hào)的疊加波形。所產(chǎn)生的信號(hào)的頻率譜在特定頻率處是脈沖而其他頻率處是0。根據(jù)頻率和采樣信息產(chǎn)生單頻信號(hào)。單頻信號(hào)的相位是隨機(jī)的，它們的幅值相等。最后這些單頻信號(hào)進(jìn)行合成。 正弦波形VI基本混合單頻VI62021/8/148.1.7 課堂練習(xí)生成混合信號(hào)演示基本混合單頻VI產(chǎn)生不同形式的信號(hào)波形。前面板 程序框圖72021/8/148.1

3、.8 仿真信號(hào) Express VI可模擬正弦波、方波、三角波、鋸齒波和噪聲。該VI還存在于“函數(shù)選板”“Express”“信號(hào)分析”子選板中。仿真信號(hào)Express VI 仿真信號(hào)Express VI添加噪聲后以圖標(biāo)形式顯示Express VI配置仿真信號(hào)窗口82021/8/148.1.9 課堂練習(xí)生成帶噪聲仿真信號(hào) 演示仿真信號(hào)Express VI產(chǎn)生不同形式的信號(hào)波形。程序前面板 程序框圖8.2 信號(hào)生成信號(hào)生成 目前，對(duì)于實(shí)時(shí)分析系統(tǒng)，高速浮點(diǎn)運(yùn)算和數(shù)字信號(hào)處理已經(jīng)變得越來(lái)越重要。這些系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用到生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)處理、語(yǔ)音識(shí)別、數(shù)字音頻和圖像處理等各種領(lǐng)域。數(shù)據(jù)分析的重要性在于，消除噪

4、聲干擾，糾正由于設(shè)備鼓掌而遭到破壞的數(shù)據(jù)，或者補(bǔ)償環(huán)境影響。1測(cè)量任務(wù) 2測(cè)試信號(hào) 3信號(hào)生成函數(shù) 92021/8/14“信號(hào)生成”選板8.2.1 基于持續(xù)時(shí)間的信號(hào)發(fā)生器 產(chǎn)生信號(hào)類型所決定的信號(hào)?；诔掷m(xù)時(shí)間的信號(hào)發(fā)生器VI的節(jié)點(diǎn)圖標(biāo)和端口定義。信號(hào)頻率的單位是Hz（周期/秒），持續(xù)時(shí)間單位是秒。采樣點(diǎn)數(shù)和持續(xù)時(shí)間決定了采樣率，而采樣率必須是信號(hào)頻率的2倍（遵從乃奎斯特定律）。如果乃奎斯特定律沒(méi)有滿足，必須增加采樣點(diǎn)數(shù)，或者減小持續(xù)時(shí)間，或者減小信號(hào)頻率?；诔掷m(xù)時(shí)間的信號(hào)發(fā)生器102021/8/148.2.2 課堂練習(xí)生成正弦信號(hào)演示持續(xù)時(shí)間的信號(hào)發(fā)生器VI產(chǎn)生不同形式的信號(hào)。程序前面板

5、 程序框圖 8.3 基本波形函數(shù)基本波形函數(shù)112021/8/14 與其他基于文本的編程語(yǔ)言不同，在LabVIEW中有一類被稱為波形數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型，這種數(shù)據(jù)類型更類似與“簇”的結(jié)構(gòu)，由一系列不同數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)構(gòu)成，但是波形數(shù)據(jù)由具有與“簇”不同的特點(diǎn)，例如它可以由一些波形發(fā)生函數(shù)產(chǎn)生，可以作為數(shù)據(jù)采集后的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。波形子選板波形顯示控件122021/8/148.3.1 獲取波形成分 獲取波形成分函數(shù)可以從對(duì)一個(gè)已知波形獲取其中的一些內(nèi)容，包括波形的起始時(shí)刻t，采樣時(shí)間間隔dt，波形數(shù)據(jù)Y和屬性attributes。 獲取波形成分函數(shù)的圖標(biāo)和端口 獲取波形成分函數(shù)的使用的程序框圖8.3

6、.2 創(chuàng)建波形創(chuàng)建波形函數(shù)用于建立或修改已有的波形，當(dāng)上方的波形端口沒(méi)有連接數(shù)據(jù)時(shí)，該函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)新的波形數(shù)據(jù)。當(dāng)波形端口連接了一個(gè)波形數(shù)據(jù)時(shí)，函數(shù)根據(jù)輸入的值來(lái)修改這個(gè)波形數(shù)據(jù)中的值，并輸出修改后的波形數(shù)據(jù)。132021/8/14 獲取波形屬性函數(shù)的使用的前面板 創(chuàng)建波形函數(shù)的圖標(biāo)和端口創(chuàng)建波形并獲取波形成分的程序框圖142021/8/14創(chuàng)建波形并獲取波形成分的前面板8.3.3 設(shè)置波形函數(shù)和獲取波形函數(shù) 設(shè)置波形函數(shù)是為波形數(shù)據(jù)添加或修改屬性的。當(dāng)“名稱”輸入端口指定的屬性已經(jīng)在波形數(shù)據(jù)的屬性中存在時(shí)，函數(shù)將根據(jù)“值”端口的輸入來(lái)修改這個(gè)屬性。當(dāng)“名稱”端口指定的屬性名稱不存在時(shí)，函數(shù)將

7、根據(jù)這個(gè)名稱以及“值”端口輸入的屬性值為波形數(shù)據(jù)添加一個(gè)新的屬性。設(shè)置波形函數(shù)的圖標(biāo)和端口獲取波形屬性函數(shù)的圖標(biāo)和端口152021/8/148.3.4 索引波形數(shù)組函數(shù) 索引波形數(shù)組函數(shù)是從波形數(shù)據(jù)數(shù)組中取出由索引輸入端口指定的波形數(shù)據(jù)。當(dāng)從索引端口輸入一個(gè)數(shù)字時(shí)，此時(shí)的功能與數(shù)組中的索引數(shù)組功能類似，即通過(guò)輸入的數(shù)字就可以索引到想得到的波形數(shù)據(jù)；當(dāng)輸入一個(gè)字符串時(shí)，索引函數(shù)按照波形數(shù)據(jù)的屬性來(lái)搜索波形數(shù)據(jù)。 索引數(shù)組函數(shù)的圖標(biāo)和端口8.3.5 獲取波形子集函數(shù) 起始采樣/時(shí)間端口用于指定子波形的起始位置，持續(xù)期端口用于指定子波形的長(zhǎng)度；開(kāi)始/持續(xù)期格式端口用于指定取出子波形時(shí)采用的模式，當(dāng)選

8、擇相對(duì)時(shí)間模式時(shí)表示按照波形中數(shù)據(jù)的相對(duì)時(shí)間取出時(shí)間，當(dāng)選擇采樣模式時(shí)按照數(shù)組的波形數(shù)據(jù)(Y)中的元素的索引取出數(shù)據(jù)。 162021/8/14 獲取波形子集的圖標(biāo)和端口 取已知波形的子集的程序框圖8.3.6 Express函數(shù) Express VI是從LabVIEW 7 Express 開(kāi)始引入的。從外觀上看，Express VI的圖標(biāo)很大。1仿真信號(hào)。 2仿真任意信號(hào)。 仿真信號(hào)Express VI 仿真信號(hào)Express VI添加噪聲后“Express” VI以圖標(biāo)形式顯示Express VI172021/8/14配置仿真信號(hào)窗口 仿真任意信號(hào)Express VI 改變仿真任意信號(hào)VI的顯

9、示樣式 配置仿真任意信號(hào)窗口182021/8/148.4 強(qiáng)度圖和強(qiáng)度圖表強(qiáng)度圖和強(qiáng)度圖表 強(qiáng)度圖和強(qiáng)度圖表使用一個(gè)二維的顯示結(jié)構(gòu)來(lái)表達(dá)一個(gè)三維的數(shù)據(jù)。它們之間的差別主要是刷新方式不同。本節(jié)將對(duì)強(qiáng)度圖和強(qiáng)度圖表的使用方法進(jìn)行介紹。8.4.1 強(qiáng)度圖強(qiáng)度圖 前面板上的顏色梯度指示器 默認(rèn)超界時(shí)的顏色 增加刻度 定義超界顏色 192021/8/148.4.2 課堂練習(xí)設(shè)計(jì)顏色表 設(shè)計(jì)一個(gè)顏色表，要求有上下溢出的顏色顯示。程序框圖 前面板顯示8.4.3 強(qiáng)度圖表 與強(qiáng)度圖一樣，強(qiáng)度圖表也是用一個(gè)二維的顯示結(jié)構(gòu)來(lái)表達(dá)一個(gè)三維的數(shù)據(jù)類型，它們之間的主要區(qū)別在于圖像的刷新方式不同：強(qiáng)度圖接收到新數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)

10、自動(dòng)清除舊數(shù)據(jù)的顯示；而強(qiáng)度圖表會(huì)把新數(shù)據(jù)的顯示接續(xù)到舊數(shù)據(jù)的后面。也就是波形圖表和波形圖的區(qū)別。202021/8/14設(shè)置圖表歷史長(zhǎng)度 強(qiáng)度圖表的使用212021/8/148.5 三維圖形三維圖形 在很多情況下，把數(shù)據(jù)繪制在三維空間里會(huì)更形象和更有表現(xiàn)力。大量實(shí)際應(yīng)用中的數(shù)據(jù)，例如某個(gè)平面的溫度分布、聯(lián)合時(shí)頻分析、飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)等，都需要在三維空間中可視化顯示數(shù)據(jù)。三維圖形可令三維數(shù)據(jù)可視化，修改三維圖形屬性可改變數(shù)據(jù)的顯示方式。三維圖形 222021/8/148.5.1 8.5.1 三維曲面圖三維曲面圖 三維曲面圖用于顯示三維空間的一個(gè)曲面。在前面板放置一個(gè)三維曲面圖時(shí)，程序框圖將出現(xiàn)兩個(gè)圖標(biāo)

11、。 經(jīng)典選板ActiveX三維曲面圖、新式選板中的三維曲面圖三維曲面的圖標(biāo)和端口正弦信號(hào)的三維曲面圖232021/8/14三維曲面圖的錯(cuò)誤使用曲面z=sin(x)cos(y)三維曲面圖的錯(cuò)誤使用 三維曲面圖的旋轉(zhuǎn)操作242021/8/14三維曲面圖特性的選擇 CWGraph3D控件的屬性設(shè)置對(duì)話框 三維顯示設(shè)置對(duì)話框 燈光設(shè)置對(duì)話框 252021/8/14添加了光影效果的三維曲面圖網(wǎng)格平面設(shè)置對(duì)話框 Plot項(xiàng)對(duì)話框圖形的顯示風(fēng)格 Surf+Line顯示風(fēng)格光標(biāo)的添加 添加了光標(biāo)的三維曲面圖262021/8/148.5.2 三維參數(shù)圖 上一小節(jié)介紹了三維曲面的使用方法，三維曲面可以顯示三維空間

12、的一個(gè)曲面，但在顯示三維空間的封閉圖形時(shí)就無(wú)能為力了，這時(shí)就需要使用三維參數(shù)圖了。 經(jīng)典選板ActiveX三維參數(shù)圖、新式選板中的三維參數(shù)圖的 三維參數(shù)曲面的圖標(biāo)和端口8.5.3 課堂練習(xí)三維球面繪制單位球面，球面的參數(shù)方程為：x=coscos （8-1）y=cossin （8-2）z=sin （8-3）程序框圖 前面板顯示 272021/8/148.5.4 三維曲線圖三維曲線圖是用于顯示三維空間中的一條曲線。經(jīng)典選板ActiveX三維曲線圖、新式選板中的三維線條圖 三維曲線的圖標(biāo)及其端口三維的余弦曲線繪制螺旋線的程序框圖 螺旋線的直接顯示 282021/8/14經(jīng)過(guò)特性設(shè)置后的螺旋線設(shè)置 屬

13、性瀏覽器窗口8.5.5 極坐標(biāo)圖極坐標(biāo)圖實(shí)際上是一個(gè)圖片控件，極坐標(biāo)的使用相對(duì)簡(jiǎn)單。 292021/8/14極坐標(biāo)圖的前面板和程序框圖極坐標(biāo)圖的圖標(biāo)和端口8.5.6 課堂練習(xí)數(shù)學(xué)函數(shù)的極坐標(biāo)圖 設(shè)置數(shù)學(xué)函數(shù)=sin3的極坐標(biāo)圖。使用極坐標(biāo)圖繪制=sin3302021/8/148.6 8.6 課堂實(shí)例課堂實(shí)例使用使用Express VIExpress VI生成曲線生成曲線 本例首先產(chǎn)生一個(gè)仿真信號(hào)，然后通過(guò)創(chuàng)建XY圖，在XY圖中顯示一條生成的曲線。1設(shè)置工作環(huán)境 2設(shè)置前面板 3生成公式波形 4創(chuàng)建仿真信號(hào) 5運(yùn)行程序放置控件刻度樣式表 調(diào)整前面板312021/8/14“配置公式”對(duì)話框 圖8-89 輸出公式波形 “配置仿真信號(hào)”對(duì)話框322021/8/14設(shè)置參數(shù)信息 信