上海大學(xué)《信號(hào)分析與處理》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、上海大學(xué) SHANGHAI UNIVERSITY 信號(hào)分析與處理信號(hào)分析與處理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)(修訂版)上海大學(xué)精密機(jī)械工程系2009年4月目 錄DRVI可重構(gòu)虛擬儀器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)簡(jiǎn)介.2實(shí)驗(yàn)一 常用數(shù)字信號(hào)生成實(shí)驗(yàn).8 實(shí)驗(yàn)二 典型信號(hào)波形的合成與分解實(shí)驗(yàn) .11實(shí)驗(yàn)三 濾波器原理與應(yīng)用實(shí)驗(yàn) .13 附錄一 151 DRVI可重構(gòu)虛擬儀器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)簡(jiǎn)介1、概述DRVI的主體為一個(gè)帶軟件控制線和數(shù)據(jù)線的軟主板，其上可插接軟儀表盤(pán)、軟信號(hào)發(fā)生器、軟信號(hào)處理電路、軟波形顯示芯片等軟件芯片組，并能與A/D卡、I/O卡等信號(hào)采集硬件進(jìn)行組合與連接。直接在以軟件總線為基礎(chǔ)的面板上通過(guò)簡(jiǎn)單的可視化插/拔軟件芯片和連線

2、，就可以完成對(duì)儀器功能的裁減、重組和定制，快速搭建一個(gè)按應(yīng)用需求定制的虛擬儀器測(cè)量系統(tǒng)。圖2、虛擬儀器軟件總線結(jié)構(gòu)圖2、軟件運(yùn)行雙擊WINDOWS桌面上的圖標(biāo)，或在程序組中的DRVI，就可以啟動(dòng)DRVI軟件。DRVI啟動(dòng)后點(diǎn)擊紅色箭頭所示按鈕從DRVI采集卡、運(yùn)動(dòng)控制卡，或網(wǎng)絡(luò)在線進(jìn)行注冊(cè)登記，獲取軟件使用權(quán)限，然后就可以使用了。圖3、DRVI軟件運(yùn)行界面3、插接軟件芯片 DRVI通過(guò)在前面板上可視化插接虛擬儀器軟件芯片來(lái)搭構(gòu)虛擬儀器或測(cè)量實(shí)驗(yàn)。插接軟件芯片的過(guò)程很簡(jiǎn)單，從軟件芯片表中點(diǎn)擊需要的軟件芯片，將其添加到DRVI前面板上，然后在新插入的軟件芯片上壓下鼠標(biāo)不放，將其拖動(dòng)到合適位置。重復(fù)

3、上述步驟，插入其它軟件芯片。圖4 用DRVI設(shè)計(jì)虛擬儀器插接在DRVI前面板上的虛擬儀器軟件芯片的屏幕位置是可以移動(dòng)和調(diào)整的，點(diǎn)擊快捷工具條中的“移動(dòng)軟件芯片位置”圖標(biāo)，然后在待移動(dòng)的軟件芯片上壓下鼠標(biāo)不放，就可以將其拖動(dòng)到新位置，從而實(shí)現(xiàn)屏幕布局的調(diào)整。4、DRVI軟件總線的概念和軟件芯片的連線 為實(shí)現(xiàn)虛擬儀器軟件芯片間的數(shù)據(jù)交換，DRVI中設(shè)置了一組軟件總線，包括256條Double型單變量數(shù)據(jù)線和32條Double型數(shù)組型數(shù)據(jù)線，可傳輸有效值等單變量數(shù)據(jù)，也可傳輸波形、頻譜等數(shù)組數(shù)據(jù)。虛擬儀器軟件芯片可以通過(guò)這組透明的數(shù)據(jù)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和命令數(shù)據(jù)交換。任何兩個(gè)虛擬儀器軟件芯片只要連接在

4、一條數(shù)據(jù)線上就可以在彼此間交換數(shù)據(jù),就象在物理上用通訊線路連接在一起的節(jié)點(diǎn)間可以彼此交換數(shù)據(jù)一樣。連線的方法是在軟件芯片上點(diǎn)擊右鼠標(biāo)鍵，彈出該芯片的屬性表，修改其中的連接數(shù)據(jù)線號(hào)就可以實(shí)現(xiàn)軟件芯片間的連線。圖5 虛擬儀器軟件芯片的連線圖6 李沙育圖形實(shí)驗(yàn)演示系統(tǒng)5、虛擬儀器設(shè)計(jì)樣例：李沙育圖形 若將兩路不同相位的同頻正弦波信號(hào)分別作為X軸和Y軸信號(hào)輸入X-Y信號(hào)示波器，其信號(hào)波形是一個(gè)橢圓，稱(chēng)為李沙育圖形。在DRVI中設(shè)計(jì)李沙育圖形很簡(jiǎn)單，用兩片數(shù)字信號(hào)發(fā)生器芯片產(chǎn)生同頻的正弦波信號(hào)，然后用一片旋鈕芯片控制其中一個(gè)數(shù)字信號(hào)發(fā)生器芯片的相位，最后用一片X-Y曲線顯示芯片顯示李沙育圖形就可以了。轉(zhuǎn)

5、動(dòng)旋鈕就可以產(chǎn)生出不同相位差的正弦波信號(hào)合成的李沙育圖形。6、DRVI常用軟件芯片表名稱(chēng)功能圖標(biāo)標(biāo)簽芯片標(biāo)簽芯片的作用是插入一條文字信息顯示標(biāo)簽，以顯示一些說(shuō)明性文字。 另外它也可以與軟件總線上的一條數(shù)據(jù)線相連，動(dòng)態(tài)顯示數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)值。箭頭芯片箭頭線的作用是在屏幕上繪制一條箭頭線，用來(lái)指示芯片的工作順序，或信號(hào)的流向。開(kāi)/關(guān)類(lèi)芯片開(kāi)/關(guān)類(lèi)芯片的作用是提供類(lèi)似物理設(shè)備中開(kāi)關(guān)的功能。它與一條數(shù)據(jù)線相連，可控制連接在該數(shù)據(jù)線上其他軟件芯片啟/停運(yùn)行的目的。 按鈕芯片按鈕芯片的作用是：通過(guò)鼠標(biāo)對(duì)此芯片圖標(biāo)的點(diǎn)擊來(lái)向其他芯片發(fā)出一個(gè)單次運(yùn)行的直接控制命令。數(shù)字輸入類(lèi)芯片數(shù)字輸入類(lèi)的作用是為用戶提供物理

6、旋鈕、推桿功能類(lèi)似的芯片。它與一條數(shù)據(jù)線相連，用戶可以通過(guò)鼠標(biāo)拖動(dòng)來(lái)改變芯片上指針位置，調(diào)整數(shù)據(jù)線上的值，從而達(dá)到改變連接在該數(shù)據(jù)線上其他軟件芯片工作參數(shù)的目的。單變量顯示類(lèi)芯片單變量顯示類(lèi)芯片的作用是提供類(lèi)似溫度計(jì)、表頭的功能。它與一條數(shù)據(jù)線相連，數(shù)據(jù)線上數(shù)據(jù)的變化會(huì)使其示值同步變化。 波形/頻譜顯示芯片波形/頻譜顯示芯片的作用是在屏幕上用二維曲線方式顯示所連接的數(shù)組型數(shù)據(jù)線上的波形或頻譜數(shù)據(jù)，可通過(guò)調(diào)節(jié)控件大小來(lái)對(duì)顯示曲線進(jìn)行展縮。曲線組顯示芯片曲線組顯示芯片的作用是在屏幕上用二維曲線方式顯示所連接的多條數(shù)組型數(shù)據(jù)線上的波形或頻譜數(shù)據(jù)，在屏幕顯示一組曲線。偽彩色圖顯示芯片偽彩色圖顯示芯片的

7、作用是在屏幕上用偽彩色方式顯示一組曲線，主要用于小波分析結(jié)果的顯示。X-Y曲線顯示芯片X-Y曲線顯示芯片的作用是顯示以X、Y方式同步輸入的兩條數(shù)組型數(shù)據(jù)線上的兩通道信號(hào)所組成的信號(hào)波形，如軸心軌跡、李沙育圖形等。數(shù)據(jù)采集類(lèi)芯片數(shù)據(jù)采集芯片的作用是控制A/D卡或聲卡進(jìn)行信號(hào)采集。將掛接的傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，并存放在連接的數(shù)組型數(shù)據(jù)線上。數(shù)據(jù)輸出類(lèi)芯片數(shù)據(jù)輸出類(lèi)芯片的作用是控制D/A卡或聲卡進(jìn)行信號(hào)輸出。將連接的數(shù)組型數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)輸出。信號(hào)發(fā)生器芯片信號(hào)發(fā)生器芯片用于產(chǎn)生軟件模擬的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)波形數(shù)據(jù)，包括白噪聲、正弦波、方波、三角波、拍波、線性掃頻波、對(duì)數(shù)掃頻波。 腳本類(lèi)芯片腳本

8、類(lèi)芯片的作用是Signal VBScript寫(xiě)一段用戶自定義功能的小程序，如生成特殊信號(hào)，某種特殊的信號(hào)分析方法等。波形參數(shù)計(jì)算芯片波形參數(shù)計(jì)算芯片作用是對(duì)連接的數(shù)組型數(shù)據(jù)線上的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算信號(hào)的有效值、均值、方差等參數(shù)，計(jì)算結(jié)果輸出到另一條數(shù)據(jù)線上。 相關(guān)系數(shù)計(jì)算芯片相關(guān)系數(shù)芯片作用是對(duì)所連接的兩條數(shù)組型數(shù)據(jù)線上的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析，計(jì)算信號(hào)的自相關(guān)系數(shù)或互相關(guān)系數(shù)，結(jié)果輸出到另一條數(shù)組型數(shù)據(jù)線上。 頻譜運(yùn)算芯片頻譜運(yùn)算芯片作用是對(duì)所連接的數(shù)組型輸入數(shù)據(jù)線上的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT變換，計(jì)算信號(hào)的實(shí)頻/虛頻、功率譜、幅頻/相頻，并將計(jì)算結(jié)果輸出到兩條數(shù)組型數(shù)據(jù)線上。 FFT頻譜校正芯

9、片F(xiàn)FT譜校正芯片作用是對(duì)所連接的數(shù)組型輸入數(shù)據(jù)線上的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT變換和頻譜校正，計(jì)算信號(hào)的實(shí)頻/虛頻、功率譜、幅頻/相頻，并將計(jì)算結(jié)果輸出到兩條數(shù)組型數(shù)據(jù)線(軟件芯片)上。 概率密度/分布函數(shù)芯片概率密度/分布函數(shù)芯片的作用是：對(duì)所連接的數(shù)組型輸入數(shù)據(jù)線上的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行概率密度或概率分布計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果輸出到一條數(shù)組型數(shù)據(jù)線上。 譜窗函數(shù)芯片譜窗函數(shù)芯片的作用是在時(shí)域用窗函數(shù)(矩形、Hanning、Hamming、BlackMan、平頂窗)對(duì)信號(hào)進(jìn)行截?cái)嗪图哟?，減小后續(xù)FFT頻譜計(jì)算中的能量泄漏。 頻譜細(xì)化分析芯片頻譜細(xì)化分析芯片的作用是對(duì)選定的頻率段進(jìn)行局部放大，以更高的頻率分辨率

10、顯示頻譜的細(xì)節(jié)。倍頻程分析芯片倍頻程分析芯片的作用是采用FFT算法計(jì)算聲音輸入的聲音信號(hào)/噪聲信號(hào)的倍頻程譜，顯示倍頻程譜。譜陣芯片譜陣芯片的作用是對(duì)一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間段的信號(hào)進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，分段計(jì)算信號(hào)的頻譜，并以三維譜陣的方式顯示，從而在一個(gè)長(zhǎng)的觀測(cè)時(shí)間段內(nèi)以時(shí)-頻聯(lián)合分析的方法了解信號(hào)頻率成分隨時(shí)間的變化情況。 傳遞函數(shù)芯片傳遞函數(shù)芯片的作用是對(duì)所接收的系統(tǒng)激勵(lì)信號(hào)和系統(tǒng)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行傳遞函數(shù)分析，計(jì)算信號(hào)的傳遞函數(shù)和相干函數(shù)。數(shù)字濾波類(lèi)芯片信號(hào)數(shù)字濾波芯片的作用是提供一個(gè)和物理低通/高通/帶通濾波器功能相似的芯片。對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波，去除頻率通帶外的干擾頻率成份。 包絡(luò)檢波芯片包絡(luò)檢波芯片的作用是

11、用垂直濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行帶通濾波和Hilbert變換方法，提取信號(hào)中的包絡(luò)成分。 功率倒頻譜芯片功率倒頻譜運(yùn)算芯片的作用是對(duì)所連接的數(shù)組型輸入數(shù)據(jù)線上的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT變換，計(jì)算信號(hào)的對(duì)數(shù)功率譜，然后再對(duì)其進(jìn)行FFT變換，計(jì)算信號(hào)頻譜的功率譜，分析信號(hào)頻譜中的周期成分。 離散小波變換芯片離散小波變換芯片的作用是按照設(shè)定的小波濾波器系數(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行二進(jìn)小波變換/正交小波變換/小波包變換，對(duì)信號(hào)進(jìn)行小波分解。 AR模型分析芯片AR模型分析芯片的作用是對(duì)所連接的數(shù)組型輸入數(shù)據(jù)線上的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行AR模型分析，計(jì)算AR模型系數(shù)和AR功率譜。 多自由度振動(dòng)模型芯片多自由度振動(dòng)模型芯片采用單輸入、多輸出N自由

12、度振動(dòng)模型對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。用戶可以改變模型自由度數(shù)、激振力作用點(diǎn)位置、各節(jié)點(diǎn)質(zhì)量、阻尼、剛度參數(shù)。用戶可以通過(guò)外加的激振力對(duì)其激振，并測(cè)取系統(tǒng)的響應(yīng)信號(hào)。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集芯片網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集芯片的作用是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲取網(wǎng)絡(luò)上其他主機(jī)上運(yùn)行的DRVI中數(shù)組型數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)，從而達(dá)到數(shù)據(jù)采集卡、傳感器等硬件資源共享的目的。 網(wǎng)絡(luò)命令發(fā)送芯片網(wǎng)絡(luò)命令發(fā)送芯片的作用是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向網(wǎng)上其它運(yùn)行DRVI的主機(jī)發(fā)送直接軟件芯片工作命令，驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)端主機(jī)DRVI軟件上插接的軟件芯片工作，從而達(dá)到遠(yuǎn)程控制的作用。采樣數(shù)據(jù)廣播芯片采樣數(shù)據(jù)廣播芯片的作用是通過(guò)IP廣播方式將數(shù)組型數(shù)據(jù)線上的測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，從而達(dá)到數(shù)據(jù)采集卡

13、、傳感器等硬件資源多人同時(shí)共享的目的。廣播數(shù)據(jù)接收芯片廣播數(shù)據(jù)接收芯片的作用是接收網(wǎng)絡(luò)上其它DRVI主機(jī)廣播的測(cè)量數(shù)據(jù)，進(jìn)行遠(yuǎn)程分析。定時(shí)器芯片定時(shí)器芯片的作用是產(chǎn)生一個(gè)指定時(shí)間間隔的周期性事件，并在事件中發(fā)出直接軟件芯片驅(qū)動(dòng)命令，從而達(dá)到定期控制DRVI中軟件芯片工作的目的。 實(shí)驗(yàn)一 常用數(shù)字信號(hào)生成實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握用數(shù)學(xué)公式編程生成數(shù)字信號(hào)的基本方法；2、掌握用DRVI虛擬儀器中的芯片組生成常用數(shù)字信號(hào)；3、掌握用D/A器件輸出數(shù)字信號(hào)，自制簡(jiǎn)易信號(hào)發(fā)生器的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容利用DRVI虛擬可重構(gòu)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)常用數(shù)字信號(hào)的生成實(shí)驗(yàn)。三、實(shí)驗(yàn)原理1. 利用DRVI虛擬儀器中的波形

14、發(fā)生器芯片生成數(shù)字信號(hào)DRVI中提供了一個(gè)數(shù)字信號(hào)發(fā)生器芯片，通過(guò)它可以直接生成多種數(shù)字信號(hào)：白噪聲、正弦波、方波、三角波等。并可以用一片多聯(lián)開(kāi)關(guān)芯片來(lái)選擇信號(hào)發(fā)生器芯片的輸出信號(hào)類(lèi)型；信號(hào)的發(fā)生與否使用一片按鈕芯片來(lái)進(jìn)行控制。另外，選擇一片波形/頻譜顯示芯片，用于顯示信號(hào)的波形與頻譜。2. 利用數(shù)學(xué)公式編程生成數(shù)字信號(hào)1）正弦波數(shù)字信號(hào)發(fā)生器對(duì)正弦波信號(hào)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： (1)式中A為正弦波信號(hào)幅值，f為正弦波信號(hào)頻率，為正弦波信號(hào)的初始相位。按采樣定理要求確定一個(gè)合適的采樣頻率，設(shè)為Fs，則信號(hào)采樣間隔dt為： (2)用Fs對(duì)式(1)進(jìn)行采樣，有離散化采樣公式： (3)按式(3)編程就可

15、以實(shí)現(xiàn)一個(gè)正弦波數(shù)字信號(hào)發(fā)生器。下面是Signal VBScript程序代碼。Dim data(2048)A=800.0Pi=3.14F=100Q=0Fs=5000.0dt=1.0/FsFor K = 0 To 2047 data(k)=A*Sin(2*Pi*F*dt*K+Q*3.14/180.0)Next2）、噪聲信號(hào)發(fā)生器在許多計(jì)算機(jī)語(yǔ)言中都有隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生函數(shù)，一組由隨機(jī)數(shù)構(gòu)成的采樣信號(hào)的集合就構(gòu)成了噪聲信號(hào)。在VBScript語(yǔ)言中提供了數(shù)字范圍在(0 到 1)之間的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生函數(shù)Rnd()，因此有噪聲信號(hào)采樣公式： (3)式中A為噪聲信號(hào)幅值。按式4)編程就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)噪聲信號(hào)發(fā)生器。下

16、面是Signal VBScript程序代碼。Dim data(2048)A=800.0For K = 0 To 2047 data(k)=2.0*A*(Rnd()-0.5)Next四、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備1. 計(jì)算機(jī)1臺(tái)2. DRVI快速可重組虛擬儀器平臺(tái)1套五、實(shí)驗(yàn)方法和步驟1.啟動(dòng)服務(wù)器，運(yùn)行DRVI主程序，開(kāi)啟DRVI數(shù)據(jù)采集儀電源，然后點(diǎn)擊DRVI快捷工具條上的聯(lián)機(jī)注冊(cè)圖標(biāo)，選擇其中的DRVI采集儀主卡檢測(cè)進(jìn)行服務(wù)器和數(shù)據(jù)采集儀之間的注冊(cè)。 2.在DRVI軟件平臺(tái)上搭建數(shù)字信號(hào)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)環(huán)境，下面是實(shí)驗(yàn)示意圖，按圖示自己動(dòng)手搭建數(shù)字信號(hào)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。圖1-1 常用數(shù)字信號(hào)IC波形發(fā)生實(shí)驗(yàn)環(huán)

17、境3按要求設(shè)置各芯片參數(shù)，如多聯(lián)開(kāi)關(guān)芯片的參數(shù)設(shè)置（如圖1-2）。設(shè)置完成后，試運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，查看輸出波形。圖1-2 芯片參數(shù)設(shè)置界面4. 利用數(shù)字公式編程生成正弦波、噪聲或三角波等數(shù)字信號(hào)，可以選擇其中一種信號(hào)，也可以同時(shí)生成多個(gè)信號(hào)。 5. 填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮恚?. 拷貝實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行界面，插入到WORD格式的實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，并附上所設(shè)計(jì)的虛擬儀器腳本文件。實(shí)驗(yàn)二 典型信號(hào)波形的合成與分解實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過(guò)本實(shí)驗(yàn)加深了解信號(hào)分析手段之一的傅立葉變換的基本思想和物理意義；2、觀察和分析由多個(gè)頻率、幅值和相位成一定關(guān)系的正弦波疊加的合成波形；3、通過(guò)本實(shí)驗(yàn)熟悉

18、信號(hào)的合成、分解原理，了解信號(hào)頻譜的含義。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用前5項(xiàng)諧波近似合成一個(gè)頻率為100Hz、幅值為600的三角波。三、實(shí)驗(yàn)原理按傅立葉分析的原理，周期信號(hào)是由一個(gè)或幾個(gè)、乃至無(wú)窮個(gè)不同占有率的諧波疊加而成，即任何周期信號(hào)都可用一組三角函數(shù),的組合表示： x(t)=a0/2+a1*sin(2f0t)+b1*cos(2f0t)+a2*sin(4f0t)+b2*cos(4f0t)+. (1) 也就是說(shuō)，我們可以用一組正弦波和余弦波來(lái)合成任意形狀的周期信號(hào)。例如對(duì)于典型的方波，其時(shí)域表達(dá)式為： (2)根據(jù)傅立葉變換，其三角函數(shù)展開(kāi)式為： (3)由此可見(jiàn)，周期方波是由一系列頻率成分成諧波關(guān)系，幅值成

19、一定比例，相位角為0的正弦波疊加合成的。 圖2-1 方波信號(hào)的波形、幅值譜和相位譜那么，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中就可以通過(guò)設(shè)計(jì)一組奇次正弦波來(lái)完成方波信號(hào)的合成，同理，對(duì)三角波、鋸齒波等周期信號(hào)也可以用一組正弦波和余弦波信號(hào)來(lái)合成。四、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備1. 計(jì)算機(jī)1臺(tái) 2. DRVI快速可重組虛擬儀器平臺(tái)1套五、實(shí)驗(yàn)方法和步驟1. 啟動(dòng)服務(wù)器，運(yùn)行DRVI主程序，開(kāi)啟DRVI數(shù)據(jù)采集儀電源，然后點(diǎn)擊DRVI快捷工具條上的聯(lián)機(jī)注冊(cè)圖標(biāo)，選擇其中的DRVI采集儀主卡檢測(cè)USB進(jìn)行服務(wù)器和數(shù)據(jù)采集儀之間的注冊(cè)。 2. 按實(shí)驗(yàn)要求在DRVI軟件平臺(tái)上選擇相應(yīng)芯片，按實(shí)驗(yàn)原理和要求設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)原理圖如下： 圖

20、2-2 波形合成與分解實(shí)驗(yàn)環(huán)境3. 編寫(xiě)腳本文件，以及連接信號(hào)線流，分別定義各芯片的名字及參數(shù)；4按公式迭加正弦波信號(hào)，觀察合成信號(hào)波形的變化。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和要求整理本實(shí)驗(yàn)的虛擬儀器的設(shè)計(jì)原理圖。2. 拷貝實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行界面，插入到WORD格式的實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，并附上所設(shè)計(jì)的虛擬儀器腳本文件，并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。3用前5項(xiàng)諧波近似合成一個(gè)頻率為100Hz，幅值600的三角波。實(shí)驗(yàn)三 濾波器原理與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)本實(shí)驗(yàn)熟悉濾波器的作用；2、掌握用濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波和預(yù)處理的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容產(chǎn)生由100Hz、1000、2000三個(gè)頻率成分的正弦波信號(hào)

21、迭加構(gòu)成的多頻率成分信號(hào)，然后用一個(gè)高通濾波器、一個(gè)低通濾波器串聯(lián)，構(gòu)成帶通濾波器，濾除不同的頻率分量，觀察濾波器對(duì)信號(hào)的濾除效果；三、實(shí)驗(yàn)原理濾波器是一種選頻裝置，可以使信號(hào)中特定的頻率成分通過(guò)，而極大地衰減其它頻率成分。在測(cè)試裝置中，利用濾波器的這種選頻作用，可以濾除干擾噪聲或進(jìn)行頻譜分析。濾波器分為低通濾波器，高通濾波器，帶通濾波器和帶阻濾波器幾種。圖3-1 濾波器的種類(lèi)下圖是用帶通濾波器消除信號(hào)鋼管無(wú)損探傷信號(hào)中由于傳感器晃動(dòng)帶來(lái)的低頻干擾，以及由于電磁噪聲等帶來(lái)的高頻干擾的例子。圖3-2 用濾波器消除信號(hào)中的干擾四、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備1. 計(jì)算機(jī)1臺(tái) 2. DRVI快速可重組虛擬儀器平臺(tái)

22、1套五、實(shí)驗(yàn)方法和步驟1. 運(yùn)行DRVI主程序，點(diǎn)擊DRVI快捷工具條上的聯(lián)機(jī)注冊(cè)圖標(biāo)，選擇其中的“DRVI采集儀主卡檢測(cè)”進(jìn)行軟件注冊(cè)。2. 按實(shí)驗(yàn)要求在DRVI軟件平臺(tái)上選擇相應(yīng)芯片，按實(shí)驗(yàn)原理和要求設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)原理圖如下：圖3-3 濾波器的作用實(shí)驗(yàn)下面是該實(shí)驗(yàn)的裝配圖和信號(hào)流圖，圖中線上的數(shù)字為連接軟件芯片的軟件總線數(shù)據(jù)線號(hào)，6015為定義的腳本IC的名字，*IC為使用的軟件芯片。圖3-4 濾波器的作用實(shí)驗(yàn)裝配圖3. 點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鈕運(yùn)行服務(wù)器端的實(shí)驗(yàn)?zāi)_本，查看波形情況。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求拷貝實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行界面，按要求填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 附件一：Signal VBScript編程語(yǔ)言1、概述

23、Signal VBScript是在網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)中常用的VBScript編程語(yǔ)言的基礎(chǔ)上針對(duì)測(cè)試技術(shù)課程教學(xué)需要而擴(kuò)展的一個(gè)內(nèi)嵌在DRVI可重構(gòu)虛擬儀器平臺(tái)中的在線編程語(yǔ)言，教師和學(xué)生可以像設(shè)計(jì)網(wǎng)頁(yè)中的VBScript、JavaScript小程序那樣用Signal VBScript設(shè)計(jì)小程序來(lái)擴(kuò)展DRVI功能，同時(shí)也可以對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)和實(shí)踐。如果您已經(jīng)了解 VBScript 或 Visual Basic，會(huì)很快熟悉 Signal VBScript。即使沒(méi)有學(xué)過(guò)這兩種語(yǔ)言也可以通過(guò)下面的介紹快速學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單的程序設(shè)計(jì)。2、Signal VBScript 變量和數(shù)據(jù)類(lèi)型 與其它編程語(yǔ)言不同，VBScri

24、pt 只有一種數(shù)據(jù)類(lèi)型，稱(chēng)為 Variant。Variant 是一種特殊的數(shù)據(jù)類(lèi)型，根據(jù)使用的方式，它可以包含不同類(lèi)別的信息。Variant 用于數(shù)字上下文中時(shí)作為數(shù)字處理，用于字符串上下文中時(shí)作為字符串處理。 用戶在編程時(shí)不需要定義變量類(lèi)型，變量類(lèi)型在第一次對(duì)該變量賦值時(shí)由初始值確定。例如下面是一段VBScript程序代碼： Dim a,ba=2.5 b=Hi其中Dim為變量申明語(yǔ)句，變量a初始化為數(shù)字量，b初始化為字符串。不同類(lèi)型的變量不能在一起直接運(yùn)算，可以用CStr函數(shù)將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為字符串，或用CDbl函數(shù)將字符串轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。3、數(shù)組變量 數(shù)組變量和普通變量是以相同的方式用Dim聲明

25、的，唯一的區(qū)別是聲明數(shù)組變量時(shí)變量名后面帶有括號(hào) ( )。下例聲明了一個(gè)包含5個(gè)元素的一維數(shù)組： Dim A(5)雖然括號(hào)中顯示的數(shù)字是5，但由于在 VBScript 中所有數(shù)組都是基于 0 的，所以這個(gè)數(shù)組實(shí)際上包含 6 個(gè)元素。 在數(shù)組中使用索引為數(shù)組的每個(gè)元素賦值，如下所示： A(0) = 1 A(1) = 2 . . . A(5) = 6與此類(lèi)似，使用索引可以檢索到所需的數(shù)組元素的數(shù)據(jù)。例如： x = A(3) 數(shù)組并不僅限于一維，聲明多維數(shù)組時(shí)用逗號(hào)分隔括號(hào)中每個(gè)表示數(shù)組大小的數(shù)字。在下例中，Table 變量是一個(gè)有 6 行和 11 列的二維數(shù)組： Dim MyTable(5, 10

26、)4、VBScript 運(yùn)算符 VBScript 有一套完整的運(yùn)算符，包括算術(shù)運(yùn)算符、比較運(yùn)算符、連接運(yùn)算符和邏輯運(yùn)算符，如下表所示。算術(shù)運(yùn)算符比較運(yùn)算符邏輯運(yùn)算符描述符號(hào)描述符號(hào)描述符號(hào)求冪等于=邏輯非Not負(fù)號(hào)-不等于邏輯與And乘*小于邏輯異或Xor整除小于等于=邏輯隱含Imp加+對(duì)象引用比較減字符串連接&5、使用條件語(yǔ)句 使用條件語(yǔ)句可以控制 程序的流程，可以編寫(xiě)進(jìn)行判斷和重復(fù)操作的 VBScript 代碼。在 VBScript 中可使用以下條件語(yǔ)句： If.Then.Else 語(yǔ)句 和 Select Case 語(yǔ)句使用 If.Then.Else 進(jìn)行判斷的例程： If b = 0 T

27、hen c=1 Else c=2 End If 使用 Select Case 進(jìn)行判斷例程： Select Case value Case 0 value=1 Case 1 value=2 Case Else value=4 End Select6、使用循環(huán)語(yǔ)句 循環(huán)用于重復(fù)執(zhí)行一組語(yǔ)句。循環(huán)可分為三類(lèi)：一類(lèi)在條件變?yōu)?False 之前重復(fù)執(zhí)行語(yǔ)句，一類(lèi)在條件變?yōu)?True 之前重復(fù)執(zhí)行語(yǔ)句，另一類(lèi)按照指定的次數(shù)重復(fù)執(zhí)行語(yǔ)句。 在 VBScript 中可使用下列循環(huán)語(yǔ)句： Do.Loop： 當(dāng)（或直到）條件為 True 時(shí)循環(huán)。 For.Next： 指定循環(huán)次數(shù)，使用計(jì)數(shù)器重復(fù)運(yùn)行語(yǔ)句。使用

28、Do 循環(huán)例程： Do While Num 10 Num = Num - 1 Loop使用 For.Next例程： For j = 1 To 10 Step 2 Next7、使用過(guò)程 VBScript中，過(guò)程被分為兩類(lèi)：Sub 過(guò)程和 Function 過(guò)程。Sub 過(guò)程是包含在 Sub 和 End Sub 語(yǔ)句之間的一組 VBScript 語(yǔ)句，執(zhí)行操作但不返回值。Sub 過(guò)程可以使用參數(shù)（由調(diào)用過(guò)程傳遞的常數(shù)、變量或表達(dá)式）。如果 Sub 過(guò)程無(wú)任何參數(shù)，則 Sub 語(yǔ)句必須包含空括號(hào)()。例如： Sub ConvertTemp(data) temp = data/128 End SubF

29、unction 過(guò)程是包含在 Function 和 End Function 語(yǔ)句之間的一組 VBScript 語(yǔ)句。Function 過(guò)程與 Sub 過(guò)程類(lèi)似，但是 Function 過(guò)程可以返回值。Function 過(guò)程通過(guò)函數(shù)名返回一個(gè)值，這個(gè)值是在過(guò)程的語(yǔ)句中賦給函數(shù)名的。Function 返回值的數(shù)據(jù)類(lèi)型總是 Variant。 Function Celsius(fDegrees) Celsius = (fDegrees - 32) * 5 / 9 End Function8、常用VBScript標(biāo)準(zhǔn)函數(shù) Abs函數(shù)：返回一個(gè)數(shù)字的絕對(duì)值。調(diào)用方法：a=Abs(-100) Atn函數(shù)：

30、返回一個(gè)數(shù)字的弧正切值(arctangent)。 調(diào)用方法：a=Atn(1)*180/3.14 CDbl函數(shù)：返回已轉(zhuǎn)換成 Double 型的字符串的值。 調(diào)用方法：a=Abs(12.5) Cos函數(shù)：返回一角度(弧度)的余弦值。 調(diào)用方法：a=Cos(60*(3.14/180) CStr函數(shù)：返回已轉(zhuǎn)換成字符串的數(shù)字量的值。 調(diào)用方法：a=Cstr(2.56) Exp函數(shù)：返回 e (自然對(duì)數(shù)的底數(shù)) 的某次方。 調(diào)用方法：a=Exp(1) Int函數(shù)：返回?cái)?shù)字的整數(shù)部分。 調(diào)用方法：a=Int(3.25) Log函數(shù)：返回一個(gè)數(shù)字的自然對(duì)數(shù)。 調(diào)用方法：a=Log(12) Rnd函數(shù)：返回

31、一個(gè)隨機(jī)數(shù)(0 到 1)。 調(diào)用方法：a=Rnd() Round函數(shù)：返回已進(jìn)位到指定小數(shù)位的數(shù)字。 調(diào)用方法：a=Round(2.75678,2) Sgn函數(shù)：返回指出數(shù)字之正負(fù)號(hào)的整數(shù)。 調(diào)用方法：a=Sgn(-11) Sin函數(shù)：返回一個(gè)角度(弧度)的正弦值。 調(diào)用方法：a=Sin(60*(3.14/180) Sqr函數(shù)：返回一個(gè)數(shù)字的平方根。 調(diào)用方法：a=Sqr(9) Tan函數(shù)：返回一個(gè)角度的正切值。 調(diào)用方法：a=Tan(1) 9. Signal VBScript擴(kuò)展的軟件總線讀寫(xiě)函數(shù) Document.Getline函數(shù)：讀取單變量型軟件總線數(shù)據(jù)線的值。調(diào)用方法：值=Docum

32、ent.Getline (線號(hào)) Document.Setline函數(shù)：設(shè)定單變量型軟件總線數(shù)據(jù)線的值。調(diào)用方法：Document.Setline 線號(hào),設(shè)定值 Document.GetArrayInterval函數(shù)：讀取數(shù)組型數(shù)據(jù)線的數(shù)據(jù)點(diǎn)間隔值。調(diào)用方法：數(shù)據(jù)點(diǎn)間隔= Document.GetArrayInterval (數(shù)組型數(shù)據(jù)線號(hào)) Document.getArrayStart函數(shù)：讀取數(shù)組型數(shù)據(jù)線的起始點(diǎn)坐標(biāo)。 調(diào)用方法：數(shù)據(jù)點(diǎn)間隔=Document.getArrayStart(數(shù)組型數(shù)據(jù)線號(hào)) Document.getarrayline函數(shù)：讀取數(shù)組型數(shù)據(jù)線上的波形或頻譜數(shù)據(jù)到數(shù)組中。 調(diào)用方法：Document.getarrayli