3章虛擬儀器的測試信號分析

《虛擬儀器》－3第3章虛擬儀器的測試信號分析與處理技術(shù)3.5數(shù)數(shù)字濾濾波器在在虛擬儀儀器中的的應(yīng)用用及其軟軟件實(shí)現(xiàn)現(xiàn)濾波器分分類按濾波器器電路中中是否帶帶有有源源器件分分無源濾波波器有源濾波波器低通濾波波器高通濾波波器帶通濾波波器帶阻濾波波器其他類型型通帶的的濾波器器按能通過過的頻率率范圍分分安處理信信號的性性質(zhì)分模擬濾波波器數(shù)字濾波波器有限沖擊擊響應(yīng)濾濾波器((FIR)無限沖擊擊響應(yīng)濾濾波器((IIR)3.5..1調(diào)用用數(shù)字濾濾波器子子程序的的幾個問問題在調(diào)用數(shù)數(shù)字濾波波器程序序時，需需要注意意以下幾幾個問題題：1.調(diào)調(diào)用時的的參數(shù)設(shè)設(shè)置2．濾波波過程的的響應(yīng)時時間3.A/D前前的抗混混濾波器器調(diào)用時的的參數(shù)設(shè)設(shè)置1)濾濾波器類類型選擇擇2)截截止頻率率確定3)采采樣頻率率設(shè)定4)濾濾波器的的階數(shù)5)紋紋波幅度度2．濾波波過程的的響應(yīng)時時間輸入信號號經(jīng)過數(shù)數(shù)字濾波波器，相相當(dāng)于輸輸入信號號和數(shù)字字濾波器器的單位位抽樣響響應(yīng)進(jìn)行行卷積運(yùn)運(yùn)算，從從運(yùn)算的的時間零零點(diǎn)到獲獲得正確確的濾波波結(jié)果，，中間會會有一個個過渡過過程，需需要一定定的響應(yīng)應(yīng)時間。。在后續(xù)處處理時應(yīng)應(yīng)該忽略略這一段段開始的的濾波結(jié)結(jié)果。3.A/D前前的抗混混濾波器器A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換獲得得數(shù)字信信號時，，若采樣樣頻率未未滿足采采樣定理理，會產(chǎn)產(chǎn)生頻域域混疊，，這時信信號中頻頻率大于于1/2采樣頻頻率的高高頻成分分已經(jīng)混混進(jìn)數(shù)字字信號的的低頻段段。數(shù)字濾波波器是不不可能將將這些混混在一起起的頻率率成分再再分離的的，因此此數(shù)字濾濾波并不不能完全全取代A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換之前前的模擬擬抗混濾濾波。3.5..2在LabVIEW中應(yīng)用用濾波器器LabVIEW中提供供了許多多現(xiàn)成的的濾波器器VI，，分成了了ExpressVI、波波形VI和基本本功能VI3個層次次。1.ExpressVI中的濾濾波器針針對所有有類型的的濾波器器的選項(xiàng)項(xiàng)；2.波波形VI分成了了IIR濾波器器和FIR濾波波器兩個個VI；；3.在在基本功功能VI的子模模板中，，根據(jù)濾濾波器的的最佳逼逼近特性性提供了了多個比比較豐富富的濾波波器VI。1．ExpressVI中中的濾波波器VIExpressVI中的濾濾波器VI((Filter.Vi))處于于Functions→SignalAnalysis子模板板中，其其參數(shù)設(shè)設(shè)置框圖圖如圖3-36所示。。圖3-36Filter．vi帶通IIR濾濾波器參參數(shù)設(shè)置置框圖濾波器參參數(shù)設(shè)置預(yù)覽窗口口預(yù)覽模式式設(shè)定Filter的的參數(shù)設(shè)設(shè)置（1）濾濾波器參參數(shù)設(shè)置置首先選擇擇濾波器類類型，有低通通、高通通、帶通通、帶阻阻和平滑滑濾波器器(Smoothing)的的選項(xiàng)5種，選擇前面4種種時，需設(shè)設(shè)置濾波波器的上上和(或或)下截截止頻率率，有限限沖擊響響應(yīng)濾波波器的序序列長度度，無限限沖擊響響應(yīng)濾波波器的最最佳逼近近函數(shù)和和階次,,最佳佳逼近函函數(shù)有巴巴特沃茲茲、切比比雪夫、、反切比比雪夫、、貝塞爾爾和橢圓圓濾波器器5個選選項(xiàng)。若濾波器器類型選選擇平滑濾波波器，需要設(shè)設(shè)置的參參數(shù)則是是移動平平均的窗窗函數(shù)選選擇和移移動平均均的半長長度設(shè)定定、指數(shù)數(shù)窗平均均的時間間常數(shù)。。平滑濾波波器主要要作用：：對信號號進(jìn)行局局部平均均，消除除周期性性噪聲或或白噪聲聲。3-37中的輸輸入信號號預(yù)覽窗窗口和輸輸出信號號預(yù)覽窗窗口顯示示了利用用三角窗窗進(jìn)行白白噪聲移移動平均均的效果果。圖3-37Filter．vi平滑濾濾波器參參數(shù)設(shè)置置框圖（2）預(yù)預(yù)覽模式式設(shè)定和和預(yù)覽窗窗口顯示示當(dāng)預(yù)覽模模式選定定為觀察察信號時，兩個個預(yù)覽窗窗口分別別顯示濾濾波輸入入和輸出出信號的的時域波波形；當(dāng)預(yù)覽模模式選定定為觀察察頻譜時，兩個個預(yù)覽窗窗口分別別顯示濾濾波輸入入和輸出出信號的的頻譜圖圖；當(dāng)預(yù)覽模模式選定定為觀察察頻率響應(yīng)應(yīng)函數(shù)時，兩個個預(yù)覽窗窗口分別別顯示濾濾波器頻頻率響應(yīng)應(yīng)函數(shù)的的幅值特特性和相相位特性性曲線。。例：在LabVIEW中用Filter．．vi進(jìn)進(jìn)行濾波波。如圖3--38所所示為一一個檢測測三角波波基頻信信號的測測試VI(ExpressFilter．vi)的的前后面面板。圖3-38檢檢測三角角波基頻頻信號的的測試VI前面面板原始三角角波信號號檢測出來來的基波波信號圖3-38檢檢測三角角波基頻頻信號的的測試VI后面面板由仿真信信號發(fā)生生器產(chǎn)生生頻率為為20Hz、幅幅值為1、初始始相位為為0的三三角波信信號，經(jīng)經(jīng)過截止止頻率為為40Hz的4階低通通巴特沃沃茲濾波波器進(jìn)行行時域處處理，就就能提取取出其基基波。根據(jù)信號號的基本本知識，，三角波波由奇次次倍頻的的諧波組組成，經(jīng)經(jīng)過上面面濾波器器后，只只有基波波(20Hz))的信號號成分保保留下來來。原始三角角波信號號和檢測測出來的的基波信信號相位位不一致致，是因因?yàn)樾盘柼柦?jīng)過濾濾波器有有一個時間延遲遲。2.波波形Ⅵ中中的濾波波器VI波形VI中的濾濾波器VI處于于AllFunctions→Analyze→WaveformConditioning中中，共有有數(shù)字IIR濾濾波器和和數(shù)字FIR濾濾波器兩兩個VI(DigitalIIRfilter..vi和DigitalFIRfilter..vi))。。參數(shù)設(shè)定定方式：：Express濾波器器VI使使用對話話框；波形VI使用傳傳統(tǒng)的端端口方式式表3-10DigitalIIRFilter．vi的端口口含義及及設(shè)置波形濾波波器Ⅵ和和Express濾波波器VI的重要要區(qū)別：Express濾波器器VI只只能是一一個濾波波器對一一個輸入入信號進(jìn)進(jìn)行濾波波處理，，波形濾波波器VI可以擴(kuò)擴(kuò)展至多多個不同同特性的的濾波器器對多個個不同的的信號進(jìn)進(jìn)行處理理。例：應(yīng)用用波形濾濾波器VI進(jìn)行行多通道道信號多多種參數(shù)數(shù)濾波。。WaveformFilter.vi。兩路輸入入信號是是頻率為為20Hz的三三角波和和頻率為為10Hz的方方波，幅幅值都為為1，初初始相位位都為0。圖3-39b)WaveformFilter．．vi的的前面板板圖3-39b)WaveformFilter．．vi的的后面板板后面板中中分別設(shè)設(shè)置了兩兩個不同同的濾波波器參數(shù)數(shù)，為了了分別檢檢測出兩兩個信號號的基波波信號；；前面板中中則顯示示了兩通通道輸入入信號、、檢測出出來的基基波信號號，以及及對方波波信號進(jìn)進(jìn)行濾波波的濾波波器幅頻頻特性及及相頻特特性曲線線。3.基基本功能能Ⅵ中的的濾波器器VI基本功能能VI中中的濾波波器Ⅵ的的到達(dá)途途徑是AllFunctions→Analyze→SignalProcessing→Filters，其功功能子模模板參見見圖3--40。圖3-40濾波波器子模模板(Filter))3.6信信號和和系統(tǒng)的的頻率分分析技術(shù)術(shù)

及其其軟件實(shí)實(shí)現(xiàn)測試技術(shù)術(shù)中的譜分析是指把時時間域的的各種動動態(tài)信號號通過傅傅里葉變變換轉(zhuǎn)換換到頻率率域進(jìn)行行分析，，內(nèi)容包包括：①頻譜分析析：包括幅幅值譜和和相位譜譜、實(shí)部部頻譜和和虛部頻頻譜；②功率譜分分析：包括自自譜和互互譜；③頻率響應(yīng)應(yīng)函數(shù)分分析：系統(tǒng)輸輸出信號號與輸入入信號頻頻譜之比比；④相干函數(shù)數(shù)分析：系統(tǒng)輸輸入信號號與輸出出信號之之間譜的的相關(guān)程程度。3.6..1離離散傅里里葉變換換DFT和FFT基本概念念在計(jì)算機(jī)機(jī)中處理理的信號號是采樣樣后的離離散有限限長時間間序列x(n))，時域與與頻域轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換使用用的算法法是離散散傅里葉葉變換（（DFT）和反反變換（（IDFT），，對應(yīng)的的離散頻頻譜為X(K))，計(jì)算公公式如下下：DFT計(jì)計(jì)算求N出點(diǎn)的的X(K))，需要次次復(fù)復(fù)數(shù)乘法法，而快快速傅里里葉變換換FFT的原理理與DFT相同同，是DFT在在計(jì)算機(jī)機(jī)中實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的快速速方法。。FFT運(yùn)算要要求點(diǎn)數(shù)數(shù)N為2的整數(shù)數(shù)次冪((如N==210=1024))時，計(jì)計(jì)算速度度最快。。2．FFT存在的誤誤差及其其解決辦辦法用DFT進(jìn)行測試試信號頻頻域特性性分析存存在主要要誤差有有量化誤誤差、混混疊、泄泄漏和柵柵欄效應(yīng)應(yīng)等，誤誤差產(chǎn)生生原因：：量化誤差差混疊誤差差泄漏或截截?cái)嗾`差差柵欄效應(yīng)應(yīng)（1）量量化誤差差模擬信號號幅值是是連續(xù)變變化的，，而數(shù)字字信號的的幅值是是跳躍式式的，模模擬信號號在數(shù)字字化過程程中采樣樣點(diǎn)的幅幅值若落落在兩相相鄰量化化值之間間，就要要舍入到到相近的的一個量量化值上上，這樣樣就造成成了量化化誤差。。量化誤差差的最大大值為數(shù)數(shù)字編碼碼最后位位所代表表值的1/2。。減小量化化誤差，，提高量量化精度度的方法法：選用量化化位數(shù)多多的模數(shù)數(shù)轉(zhuǎn)換集集成芯片片；在信號進(jìn)進(jìn)行模數(shù)數(shù)轉(zhuǎn)換之之前先經(jīng)經(jīng)過程控控放大器器進(jìn)行放放大，這這樣小電電壓經(jīng)過過放大后后再進(jìn)行行模數(shù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換，量量化誤差差的值相相對原始始信號值值就小了了。（2）混混疊誤差差如果模擬擬信號x(t))的頻譜譜是一限限帶信號號，其信信號中最最高頻率率為，，對時時域作采采樣時的的采樣頻頻率如如果小于于所處理理信號中中的最高高頻率的的兩倍，，就會產(chǎn)產(chǎn)生頻譜譜混疊。。減小混疊疊誤差：：（3）泄泄漏或截截?cái)嗾`差差計(jì)算機(jī)可可處理的的長度總總是有限限的，而而信號的的長度可可以是無無限長的的，這樣樣在處理理信號時時必然就就進(jìn)行了了長度上上的截?cái)鄶啵財(cái)鄶喾椒ㄊ鞘牵簩o無限長的的信號乘乘以窗函函數(shù)(Windowfunction))。信號被截截?cái)嘁院蠛?，其頻頻譜等于于原信號號的頻譜譜和窗函函數(shù)頻譜譜的卷積積，其頻頻譜會發(fā)發(fā)生畸變變，原來來集中的的能量會會被分散散到一個個比較寬寬的頻帶帶中去，，這種現(xiàn)現(xiàn)象稱之之為泄漏。減小泄漏漏或截?cái)鄶嗾`差（4）柵柵欄效應(yīng)應(yīng)在進(jìn)行FFT的的過程中中，最后后需對信信號的頻頻譜進(jìn)行行采樣。。經(jīng)過采采樣所顯顯示出來來的頻譜譜僅在各各采樣點(diǎn)點(diǎn)上，而而不在此此類點(diǎn)上上的頻譜譜都顯示示不出來來，即使使在其他他點(diǎn)上有有重要的的峰值也也會被忽忽略，這這就是柵柵欄效應(yīng)應(yīng)。這一一效應(yīng)對對于周期期信號尤尤為嚴(yán)重重，因?yàn)闉橹芷谛判盘栴l譜譜是離散散的。柵欄效應(yīng)應(yīng)解決措措施——“整整周期截截取”。。而對于于非周期期信號，，如果希希望減小小柵欄效效應(yīng)的影影響，盡盡可能多多地觀察察到譜線線，則需需要提高高頻譜的的分辨率率。頻譜譜的分辨辨率等于于處理信信號的時時間長度度的倒數(shù)數(shù)，即△△f=1/T=fs/N。以上4種種誤差比比較，量化誤差差是無論如如何都無無法完全全避免的的，只能能盡量減減小；混疊誤差差在選取合合適的采采樣頻率率及預(yù)先先進(jìn)行抗抗混濾波波后是完完全可以以避免的的；泄漏和柵欄效應(yīng)應(yīng)對于周期期信號而而言，如如果進(jìn)行行了整周周期截取取是可以以完全避避免的；；對非周期期信號而而言，這這兩種誤誤差無法法完全避避免而只只能盡量量減小。。3.FFT處理理步驟可用較小小的采樣樣間隔△△及較大大的采樣樣長度N先試采樣樣并做出出FFT，按做做出的FFT再再修正△△及N。若長度度不夠采采N點(diǎn)數(shù)據(jù)，，可在后后加零補(bǔ)補(bǔ)足N點(diǎn)。3.6..2在在LabVIEW中中的頻譜譜分析VI在LabVIEW中實(shí)實(shí)現(xiàn)頻譜譜分析計(jì)計(jì)算的3個層次次的VI分別為為ExpressⅥ中中的SpectralMeasurements..vi，，波形VI中的FFTSpectrum((Mag-Phase)..vi和和FFTSpectrum((Real--Im)).vi，，基本函數(shù)數(shù)VI的的AmplitudeandPhaseSpectrum.Vi。。其中波形形VI中中的頻譜譜分析ⅥⅥ還特別別給出了了FFTSpectrum(Real-Im).VI以以計(jì)算信信號的實(shí)實(shí)部頻譜譜和虛部部頻譜。。1.ExpressⅥ中中的頻譜譜測量VIExpressⅥ中中的SpectralMeasurements.vi可以以對單個個信號進(jìn)進(jìn)行頻譜譜分析和和功率譜譜分析((包含功功率密度度譜分析析)。其其到達(dá)途徑徑為Functions→SignalAnalysis。由于SpectralMeasurements.vi是一一個比較較綜合的的Vl，，其需要要設(shè)置的的參數(shù)基基本上囊囊括了后后面將要要講到的的頻譜分分析和功功率譜分分析VI中的所所有參數(shù)數(shù).圖3-41SpectralMeasurements．．vi參參數(shù)設(shè)置置對話框框參數(shù)設(shè)置置（1）根根據(jù)頻域域分析目目的選擇擇不同的的譜分析析種類((SpectralMeasurement))。（2）幅幅度結(jié)果果的表示示Result：線性性還是分分貝值。。（3）窗窗函數(shù)Window的的類型：：窗函數(shù)數(shù)選取原原則應(yīng)力力求其頻頻譜的主主瓣寬度度窄、旁旁瓣幅度度小。（4）平平均Averaging參數(shù)數(shù)：有平平均模式式Mode、平平均權(quán)重重Weighting、平平均次數(shù)數(shù)Numbersofaverages和平平均輸出出類型Producespectrum。（5）相相位譜輸輸出的變變換Phase：反卷卷及將弧弧度轉(zhuǎn)換換為度。。在LabVIEW中，，頻域分分析ExpressⅥ和波形VI中函數(shù)的的參數(shù)設(shè)設(shè)置都提提供了豐豐富的窗窗函數(shù)類類型，在在基本頻域域分析函函數(shù)Ⅵ中，不提提供窗函函數(shù)參數(shù)數(shù)，但是是提供了了單獨(dú)的的窗函數(shù)數(shù)原型VI子模模板，如如圖3--42所所示。圖3-42窗窗函數(shù)數(shù)子模板板(Windows))窗函數(shù)名稱及圖標(biāo)時域波形及幅值譜曲線主要特點(diǎn)和應(yīng)用場合None即不加窗。主瓣最高最窄，但第一旁瓣相對較高，泄露較大。適合于要獲得精確主峰的頻率而對幅值精度要求不高的場合Hanning旁瓣明顯降低，具有抑制泄露的作用；但主瓣較寬，致使頻率分辨能力較差。在截?cái)嚯S機(jī)信號時，可用此窗減小泄露Hamming主瓣寬度和Hanning窗一樣，但泄露的作用更加明顯Triangle抑制泄露的效果介于Square和HanningBlackman抑制泄露的作用更加明顯，但主瓣寬度更寬表3-11LabVIEW中主主要窗函函數(shù)特性性FlatTop主瓣的頂端平坦，旁瓣的寬度是方窗的四倍

Force

用于對僅持續(xù)一段時間的力信號加窗，其頻率特性和其占空比有關(guān)

Exponent無旁瓣，主瓣很寬，其頻率分辨率低。對脈沖響應(yīng)類信號加窗

圖3-43表示示的“FFT分分析．VI”對對基本函函數(shù)發(fā)生生器產(chǎn)生生的仿真真信號作作頻譜分分析，產(chǎn)產(chǎn)生幅度度譜（RMS））和相位位譜。圖3-43a)FFT分分析．vi的前前面板圖3-43b)FFT分分析．vi的后后面板選擇的信信號為三三角波，，頻率為為1kHz，采采樣頻率率為40kHz，采樣樣點(diǎn)數(shù)為為40點(diǎn)點(diǎn)，正好好1個周周期，計(jì)計(jì)算出的的頻譜頻頻率范圍圍為0～～20kHz，，頻率間間隔為1kHz（40kHz/40點(diǎn)），，頻譜表表示了從從1kHz～20KHz的基基波分量量和高次次諧波分分量。2．波形形VI中中的FFT子VI波形VI中的FFTSpectrum((Mag-Phase)..vi和FFTSpectrum((Rea-Im).vi的的參數(shù)設(shè)設(shè)置及定定義和SpectralMeasurements..vi的完全全一致，，如圖3-44所示。。a)單通通道幅值值相位頻頻譜計(jì)算算b)多通通道幅值值相位頻頻譜計(jì)算算c)單通通道實(shí)部部虛部頻頻譜計(jì)算算d)多通通道實(shí)部部虛部頻頻譜計(jì)算算圖3-44波波形VI中頻譜譜分析VI的端端口圖3.基本本函數(shù)譜譜分析基本函數(shù)數(shù)譜分析析對應(yīng)的的VI是是AmplitudeandPhaseSpectrum．vi，其到達(dá)途途徑是AllFunctions→Analyze→→SignalProcessing→→FrequencyDomain。圖3-45頻頻域子子模板(FrequencyDomain)圖3-46AmplitudeandPhaseSpectrum.vi的的端口圖圖AmplitudeandPhaseSpectrum.vi子模板板如圖3-45所示。。上面的幾幾個步驟驟可以用用圖3--47中中的流程程圖來表表示。圖3-47AmplitudeandPhaseSpectrum．vi中譜分分析計(jì)算算流程圖圖LabVIEW中進(jìn)行行頻譜分分析的譜譜分析函函數(shù)都是是取單邊譜。由于AmplitudeandPhaseSpectrum．．vi的的輸入數(shù)數(shù)據(jù)序列列是一個個實(shí)數(shù)數(shù)數(shù)組，不不帶時間間信息，，所以其其輸入端端還有一一個采樣時間間的端口，，而輸出出端有一一個頻率間隔隔的輸出端端口，利利用這個個信息可可以畫出出幅頻特特性曲線線和相頻頻特性曲曲線?；竞瘮?shù)數(shù)VI沒沒有加窗窗和平均均的環(huán)節(jié)節(jié)，因此此也就沒沒有相關(guān)關(guān)的參數(shù)數(shù)。如果果要加窗窗和平均均，則需需要自己己選擇窗窗函數(shù)以以及通過過循環(huán)完完成平均均運(yùn)算。。3.6..3功率率譜分析析及其VIExpressVI中的SpectralMeasurements..vi既既可以進(jìn)進(jìn)行頻譜譜分析也也可以進(jìn)進(jìn)行功率率譜分析析。計(jì)算功率率譜的波波形VI有FFTPowerSpectrum..vi；FFTPowerSpectralDensity．vi；CrossSpectrum((Mag-Phase)．vi；CrossSpectrum((Real-Im)．．vi。計(jì)算功率率譜的四四個波形形VI：：其到達(dá)途途徑為AllFunctions→Analyze→→WaveformMeasurements。。這些功率率譜計(jì)算算VI都都是輸出出單邊譜。其中，計(jì)計(jì)算自功功率譜的的FFTPowerSpectrum．vi和FFTPowerSpectralDensity．vi的區(qū)別別僅僅在在于輸出出的功率率譜有一一個比例差異異。例：對一一個附加加了均勻勻噪聲的的正弦信信號求自自功率譜譜，使用用FFTPowerSpectrum．vi，使用用Hanning窗函函數(shù)，結(jié)結(jié)果平均均模式采采用RMS平均均，加權(quán)權(quán)系數(shù)為為指數(shù)，，平均次次數(shù)為10次，，以分貝貝顯示。。圖3-48a)PowerSpectrum．vi的前前面板如圖3--48，，PowerSpectrum.vi的前前后面板板圖3-48b)PowerSpectrum．vi的后面面板3.6..4諧諧波分分析及其其LabVIEW實(shí)現(xiàn)現(xiàn)利用諧波波分析可可得到周周期信號號波形的的失真和和畸變。。諧波的頻頻率是基基波頻率率的整數(shù)數(shù)倍，也也常稱為為高次諧波波。諧波分析析主要是是測量系系統(tǒng)中高高次諧波波的含量量包括：：基波和各各次諧波波的頻率率、幅值值和相位位；總諧波失失真THD((Totalharmonicdistortion)；；信號與噪噪聲失真真比SINAD（SignaltoNoiseAndDistortion）。。通過FFT計(jì)算算出被分分析信號號的基波波頻率、、幅值和和相位，，再搜索索諧波信信號的幅幅值和相相位，然然后計(jì)算算諧波分分析的指指標(biāo)，如如THD和SINAD等。在LabVIEW的ExpressVI中，DistortionMeasurements．vi能夠夠?qū)崿F(xiàn)輸輸入信號號的諧波波分析，，輸出THD、、SINAD和和各次諧諧波分量量幅值的的信息。。其到達(dá)達(dá)途徑為為Functions→SignalAnalysis。DistortionMeasurements．Vi參數(shù)數(shù)對話框框中一般般進(jìn)行諧諧波搜索索的截止止頻率定定為采樣樣頻率的的一半，，或是搜搜索10個諧波波頻率，，用這些些諧波的的參數(shù)進(jìn)進(jìn)行THD和SINAD指標(biāo)標(biāo)的計(jì)算算。圖3-49DistortionMeasurements..vi的參數(shù)數(shù)設(shè)置對對話框紅色的梳梳狀曲線線表示了一一個對輸輸入信號號中各次次諧波進(jìn)進(jìn)行測量量的濾波波器的頻頻率特性性，即諧諧波分析析只關(guān)心心在基波波頻率整整數(shù)倍頻頻率上的的幅值和和相位，，DistortionMeasurements..vi只取這這些點(diǎn)上上的值進(jìn)進(jìn)行計(jì)算算。白色虛線線則表示進(jìn)進(jìn)行諧波波頻率搜搜索的截截止頻率率。選擇需要要輸出諧諧波分析析指標(biāo)的的種類例：用DistortionMeasurements..vi進(jìn)行諧諧波分析析。如圖圖3-50所示示ExpressHarmonic.vi。。圖3-50a)ExpressHarmonic．vi的前面面板圖3-50b)ExpressHarmonic．vi的后面面板波形VI中的兩兩個諧波波分析VIHarmonicDistortionAnalyzer．vi和和SINADAnalyzer.vi則則可可給出更更為詳細(xì)細(xì)的諧波波分析結(jié)結(jié)果。另外還有有一個ExtractSingleToneInformation.vi可可以用用來提取取基波頻頻率或某某一特定定諧波頻頻率的信信息。這3個波波形VI位于波波形測量量(WaveformMeasurements))子模板板中。其參數(shù)設(shè)設(shè)置和DistortionMeasurements．vi基本本一致，，不同的是是其輸出的的信息中中還含有有搜索到到的所有有諧波分分量的幅幅值、被被分析信信號的時時域波形形和頻譜譜分析波波形。a)DistortionAnalyzer.vi的端端口定義義圖b)SINADAnalyzer．vi的端端口定義義圖圖3-51諧諧波分分析的波波形Ⅵ的的端口定定義圖3.7逐逐點(diǎn)分析析庫傳統(tǒng)的基于緩沖沖和數(shù)組組的分析析過程不不能實(shí)時時的分析析采集到到的數(shù)據(jù)據(jù)，很難難構(gòu)建高高速實(shí)時時系統(tǒng)。。LabVIEW6..1以后后版本提提供了一一個新的的分析庫庫——““逐點(diǎn)（PointByPoint）分分析庫”。逐點(diǎn)分析析中，數(shù)數(shù)據(jù)分析析是針對對每個數(shù)數(shù)據(jù)點(diǎn)的的，對采采集到的的每一點(diǎn)點(diǎn)數(shù)據(jù)都都可以立立即進(jìn)行行分析，，而且分分析可以以是連續(xù)續(xù)進(jìn)行的的。因此此通過逐逐點(diǎn)分析析，用戶戶可以實(shí)實(shí)時地觀觀察到當(dāng)當(dāng)前采集集數(shù)據(jù)的的分析結(jié)結(jié)果，從從而使能能夠跟蹤蹤和處理理實(shí)時事事件。此外，由由于不需需要構(gòu)建建緩沖區(qū)區(qū)，分析析與數(shù)據(jù)據(jù)可以直直接相連連。這使使得采樣樣率可以以更高，，數(shù)據(jù)量量可以更更大，而而數(shù)據(jù)丟丟失的可可能性更更小，編編程也更更加容易易。實(shí)時數(shù)據(jù)據(jù)獲取系系統(tǒng)需要要連續(xù)穩(wěn)穩(wěn)定的運(yùn)運(yùn)行系統(tǒng)統(tǒng)。逐點(diǎn)點(diǎn)分析庫庫由于把把數(shù)據(jù)獲獲取與分分析連接接在了一一起，因因此逐點(diǎn)點(diǎn)分析是是連續(xù)穩(wěn)穩(wěn)定的。。逐點(diǎn)分析析庫提供供了與數(shù)數(shù)組分析析相應(yīng)的的分析功功能。它它在FunctionsPalette中的的位置為為Analyze→→PointByPoint，如圖圖3-52所示示。圖3-52逐逐點(diǎn)點(diǎn)分析庫庫函數(shù)面面板逐點(diǎn)分析析VI函函數(shù)都包包含相同的基本結(jié)結(jié)構(gòu)，如如圖3--53所所示。圖3-53逐逐點(diǎn)分析析函數(shù)的的基本結(jié)結(jié)構(gòu)很多的逐逐點(diǎn)分析析VI函函數(shù)還有有一個SampleLength參數(shù)，，它的目目的是為為了指定定采樣數(shù)數(shù)據(jù)隊(duì)列列的長度度，它表表示該函函數(shù)所感感興趣的的數(shù)據(jù)段段長度。。由FirstCall函數(shù)數(shù)來判斷斷該子VI函數(shù)數(shù)是否是是第一次次被調(diào)用用，如果果是第一一次被調(diào)調(diào)用或者者Initialize輸入入?yún)?shù)為為真，則則會對VI函數(shù)數(shù)進(jìn)行初初始化。。While循環(huán)環(huán)在每一一次調(diào)用用中只執(zhí)執(zhí)行一次次，但是是它會將將每次調(diào)調(diào)用的結(jié)結(jié)果通過過移位寄寄存器傳傳遞到下下一次調(diào)調(diào)用時使使用。因因此逐點(diǎn)點(diǎn)分析VI函數(shù)數(shù)的前后后兩次調(diào)調(diào)用總是是相關(guān)的的，為了了避免多多個VI程序調(diào)調(diào)用同一一個逐點(diǎn)點(diǎn)分析VI函數(shù)數(shù)發(fā)生沖沖突，這這就要求求逐點(diǎn)分分析VI函數(shù)必必須是可重入的的（re-entrant））。可重入VI函數(shù)數(shù)為每一一個調(diào)用用都創(chuàng)建建一個復(fù)復(fù)本，即即開辟一一個獨(dú)立立的存儲儲區(qū)，從從而避免免了沖突突。3.8虛虛擬儀儀器中其其他常用用

數(shù)據(jù)據(jù)處理技技術(shù)3.8..1概概率和統(tǒng)統(tǒng)計(jì)函數(shù)數(shù)LabVIEW也提供供了大量量的概率率與統(tǒng)計(jì)計(jì)函數(shù)。。位置：：FunctionsPalette的的Mathematics→→Probability&Statistics面板下下，如圖圖3-54所示示。圖3-54概概率與統(tǒng)統(tǒng)計(jì)函數(shù)數(shù)面板這里只著著重介紹紹其中兩兩個ExpressVI函函數(shù)Statistic和CreateHistogram。Statistic函函數(shù)可以對大大部分的的基本統(tǒng)統(tǒng)計(jì)參數(shù)數(shù)進(jìn)行計(jì)計(jì)算，例例如算術(shù)術(shù)平均值值、中數(shù)數(shù)、均方方根和標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)方差差等。CreateHistogram可以對數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行行柱狀圖圖統(tǒng)計(jì)。。