LabVIEW实验四.docx
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LabVIEW实验四.docx
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LabVIEW实验四
实验四:
制作一个信号发生及分析仪
一、实验目的和实验要求
1、制作一个信号发生及分析仪。
2、实现的功能有:
生成信号、过滤信号、表明信号是否超出特定范围,以及记录数据。
二、实验准备
1、计算机
2、LlabView2009软件
三、实验内容
操作步骤:
修改基于模板创建的VI
按照下列步骤,创建用于生成、分析和显示信号的VI。
1.单击启动窗口中的新建,显示新建对话框。
2.在新建列表中选择VI»基于模板»使用指南(入门)»生成、分析和显示。
该VI模板用于仿真信号并分析信号的均方根(RMS)值。
3.单击确定按钮或双击模板名称,可创建基于模板的VI。
4.如即时帮助窗口未显示,按
(MacOS)按
5.按
6.移动光标至“幅值和电平测量”ExpressVI。
如下图所示。
即时帮助窗口可显示该ExpressVI的信息。
保持即时帮助窗口处于打开状态。
该窗口可在完成练习的过程中提供有用信息。
7在前面板上,删除RMS显示控件,在程序框图上,删除与该显示控件连接的所有断线。
如上图所示。
按
本练习不使用“幅值和电平测量”ExpressVI的均方根功能。
在实际应用中,使用生成、分析和显示VI模板的均方根功能可减少开发时间。
8.在前面板上,右键单击波形图显示控件,在快捷菜单中选择属性。
显示图形属性对话框。
9.在外观页,勾选标签区域的可见复选框,在文本框中输入未滤波信号。
10.单击确定按钮,保存当前配置并关闭图形属性对话框。
11.运行VI。
图形中可显示信号。
12.单击停止按钮,中止VI运行。
添加信号
默认状态下,“仿真信号”ExpressVI可仿真正弦波。
更改配置仿真信号对话框的选项,按照要求自定义信号。
按照下列步骤,创建另一个仿真信号,并在正弦波中加入均匀白噪声。
1.在程序框图上,通过定位工具选定“仿真信号”ExpressVI。
按
另一个“仿真信号”ExpressVI。
(MacOS)按键并拖曳。
(Linux)也可住鼠标中键并拖曳。
2.释放鼠标,在原有ExpressVI的下方放置复制的“仿真信号”ExpressVI。
LabVIEW自动将该ExpressVI副本命名为“仿真信号2”。
3.双击“仿真信号2”ExpressVI,可显示配置仿真信号对话框。
4.在信号类型下拉菜单中选择正弦。
5.在频率(Hz)文本框中输入60。
6.在幅值文本框中输入0.1。
7勾选添加噪声复选框,为正弦信号添加噪声。
8.在噪声类型下列菜单中选择均匀白噪声。
9.在噪声幅值文本框中输入0.1。
10.在种子值文本框中输入-1。
11.在定时区域,选择以可达到的最快速度运行选项。
12.在信号名区域,取消勾选使用信号类型名复选框。
13.在信号名文本框中输入60Hz有噪声。
LabVIEW依据配置仿真信号对话框中修改的信号名更新程序框图中信号输出的名称。
修改信号名便于在程序框图中确认该ExpressVI各个信号的类型。
结果预览区域可显示随机信号。
图3-2为配置仿真信号对话框。
图3-2配置仿真信号对话框
14.单击确定按钮,保存当前配置并关闭配置仿真信号对话框。
添加两个信号
如需使两个信号相加,生成一个信号,可使用“公式”ExpressVI。
“公式”ExpressVI并不是将两个信号合并在一个图形中,而是使两个信号相加成为新的信号并在图形中显示。
通过“公式”ExpressVI可为信号添加噪声。
按照下列步骤,正弦信号中添加60Hz有噪声信号。
1.在程序框图上,三击“仿真信号”ExpressVI的正弦输出端与“幅值和电平测量”ExpressVI的信号输入端,以及未滤波信号显示控件之间的连线,删除该连线。
2.单击函数选板上的搜索按钮,搜索“公式”ExpressVI。
在“仿真信号”ExpressVI和“幅值和电平测量”ExpressVI之间放置“公式”ExpressVI。
如下图所示。
显示配置公式对话框。
注如搜索结果为子选板,则左侧显示文件夹符号;如搜索结果为ExpressVI,则左侧显示淡蓝色符号。
3.在标签列中,更改标签X1为正弦,更改标签X2为60Hz有噪声。
输入第一个新标签时,“公式”ExpressVI可自动在公式文本框中输入正弦。
4.分别单击+按钮和X2按钮,在公式文本框中添加正弦和60Hz有噪声。
5.单击确定按钮,保存当前配置并关闭配置公式对话框。
6.通过连线工具连线“仿真信号”ExpressVI的正弦输出端至“公式”ExpressVI的正弦输入端。
7连线“仿真信号2”ExpressVI的60Hz有噪声输出端至“公式”ExpressVI的60Hz有噪声输入端。
8.连线“公式”ExpressVI的结果输出端至未滤波信号显示控件和“幅值和电平测量”ExpressVI的信号输入端。
9.按
10.运行VI。
图形中可显示具有噪声的信号。
11.单击停止按钮,中止VI运行。
12.选择文件»另存为,将VI命名为Analysis.vi,保存在易于访问的位置。
信号滤波
通过“滤波器”ExpressVI可使用滤波器和窗处理信号。
按照下列步骤,配置“滤波器”ExpressVI,通过无限长冲激响应(IIR)滤波器对信号进行滤波。
1.在程序框图上,删除“公式”ExpressVI的结果输出端和“幅值和电平测量”ExpressVI的信号输入端之间的连线。
2.删除断线。
3.搜索“滤波器”ExpressVI,放置在程序框图中的“仿真信号2”ExpressVI和“幅值和电平测量”ExpressVI之间。
如下图所示。
显示配置滤波器对话框。
4.在滤波器规范栏,更改截止频率(Hz)为25。
5.单击确定按钮,保存当前配置并关闭配置滤波器对话框。
6.显示前面板。
7在前面板上单击未滤波信号波形图显示控件,按
8.在未滤波信号波形图的下方放置波形图显示控件的副本。
9.三击新建的未滤波信号2波形图显示控件的标签,输入滤波后的信号,更改显示控件的标签。
也可在图形属性对话框的外观选项卡中更改标签。
10.在程序框图中,连线“公式”ExpressVI的结果输出端至“滤波器”ExpressVI的信号输入端。
11.连线“滤波器”ExpressVI的滤波后的信号输出端至“幅值和电平测量”ExpressVI的信号输入端,以及滤波后的信号波形图显示控件。
12.选择文件»保存。
图3-3为“分析”VI的程序框图。
图3-3分析VI的程序框图
修改图形外观
在图形属性对话框的显示格式页可指定图形中X轴和Y轴标尺的格式。
按照下列步骤,修改未滤波信号和滤波后的信号图形的X轴和Y轴的格式。
1.在前面板上,右键单击未滤波信号波形图显示控件,在快捷菜单中选择属性。
显示图形属性对话框。
2.在显示格式页,在下拉菜单中选择时间(X轴)。
3.选择默认编辑模式选项按钮。
4.在类型列表中选择自动格式。
5.在位数栏中输入6,在精度类型下列菜单中选择有效数字。
6.勾选隐藏无效零复选框。
7在下拉菜单中选择幅值(Y轴),重复步骤3-6,使Y轴与X轴的配置一致。
8.在标尺页上,选择幅值(Y轴)。
9.取消勾选自动调整标尺复选框。
10.在最小值文本框中输入–2.5,在最大值文本框中输入2.5。
11.单击确定按钮,保存当前配置并关闭图形属性对话框。
12.重复步骤1–11,配置滤波后的信号图形显示控件。
未滤波信号和滤波后的信号图形显示控件的x轴和y轴可依据新配置更新。
分析信号幅值
“幅值和电平测量”ExpressVI用于分析信号的电压。
按照下列步骤,重新配置该ExpressVI,测量信号的峰峰值。
1.在程序框图上,双击“幅值和电平测量”ExpressVI,显示配置幅值和电平测量对话框。
2.在幅值测量栏,取消勾选均方根复选框。
3.勾选峰峰值复选框。
结果栏可显示峰峰值的测量结果。
4.单击确定按钮,保存当前配置并关闭配置幅值和电平测量对话框。
“幅值和电平测量”ExpressVI的均方根输出端可依据峰峰值的新配置更新。
如下图所示。
随后的练习中将使用峰峰值输出。
控制执行速度
如需降低波形图中数据点的绘制速度,可在程序框图中添加时间延迟。
按照下列步骤,控制VI的运行速度。
1.在程序框图上,搜索“时间延迟”ExpressVI。
2.在While循环内的左下角放置“时间延迟”ExpressVI。
显示配置时间延迟对话框。
3.在延迟时间(s)文本框中输入0.1,单击确定按钮。
4.打开前面板,运行VI。
循环每隔0.1秒运行一次。
5.停止VI。
添加报警指示灯
如需通过视觉提示表明值超过特定界限,可使用报警指示灯。
按照下列步骤,为VI添加报警指示灯。
1.右键单击前面板上的任意空白,显示控件选板。
2.在Express选板上,选择指示灯选板。
如图3-4所示。
图3-4指示灯选板
3.选择圆形指示灯显示控件,放置在前面板上波形图的左侧。
4.双击指示灯上方的布尔标签,输入报警,更改指示灯的标签。
随后的练习中将使用该指示灯表明值超出界限。
5.选择文件»另存为,可显示另存为对话框。
6.查看对话框的各个选项。
选择副本和原文件的替换副本按钮,创建原有
VI的副本,并立即编辑副本。
7选择继续按钮,将VI命名为WarningLight.vi,保存在易于访问的
位置。
设定报警界限
如需指定指示灯的报警界限,可使用“比较”ExpressVI。
按照下列步骤,比较峰峰值和设定的界限。
1.在程序框图上,搜索“比较”ExpressVI,放置在“幅值和电平测量”ExpressVI的右侧。
显示配置比较对话框。
2.在比较条件栏,选择>大于选项。
3.在比较输入部分,选择值,在值文本框中输入2,指定使报警指示灯亮起的常量。
4.单击确定按钮,保存当前配置并关闭配置比较对话框。
“比较”ExpressVI的名称可依据上述操作更新。
如下图所示。
大于表明该ExpressVI进行“大于”比较操作。
5.连线“幅值和电平测量”ExpressVI的峰峰值输出端至“大于”ExpressVI的运算数1输入端。
6.移动光标至峰峰值输出端与运算数1输入端之间的连线。
7显示定位工具时,右键单击连接峰峰值输出端和操作数1输入端之间的连线,在快捷菜单选择创建»数值显示控件。
程序框图上可显示峰峰值显示控件。
如下图所示。
如峰峰值显示控件与两个ExpressVI之间的连线存在重叠,可移动ExpressVI和峰峰值显
示控件,留出更多空间。
例如,可移动峰峰值显示控件至两个ExpressVI上方的空白区域。
提示也可按键,拖曳矩形,扩大前面板和程序框图上的工作空间。
用户报警
指定使报警指示灯亮起的值后,必须连线报警指示灯和“大于”ExpressVI。
按照下列步骤,在信号的峰峰值超出界限时显示视觉提示。
1.在程序框图上,移动报警接线端至“大于”ExpressVI的右侧。
确保报警接线端位于While循环内部。
如图3-5所示。
图3-5报警指示灯VI的程序框图
2.连线“大于”ExpressVI的结果输出端至报警接线端。
图3-5为程序框图。
注程序框图上的“峰峰值”和“报警”输入端自动显示红色的强制转换点,表明连接
的数据类型不同,LabVIEW可将传递至节点的值转换为其它表示法。
程序框图在发生强制转换的接线端边框上显示强制转换点,表明该接线端发生自动数据类型转换。
在该练习中,类型转换不影响VI的运行。
关于强制转换点的更多信息,见LabVIEW帮助。
3.显示前面板。
前面板上显示标签为峰峰值的数值显示控件。
该显示控件可显示信号的峰峰值。
4.运行VI。
峰峰值超过2.0时,报警指示灯变亮。
5.单击停止按钮,中止VI运行。
6.保存VI。
配置VI在文件中保存数据
“写入测量文件”ExpressVI用于保存VI生成的数据。
按照下列步骤,创建VI在LabVIEW数据文件中保存峰峰值和其它信息。
1.搜索“写入测量文件”ExpressVI,放置在程序框图中“幅值和电平测量”ExpressVI的右下方。
显示配置写入测量文件对话框。
文件名文本框可显示输出文件的完整路径test.lvm。
.lvm文件是用制表符分隔的文本测量文件,可通过电子表格应用程序或文本编辑应用程序打开。
LabVIEW可在.lvm文件中保存精度最高为6位的数据。
LabVIEW在默认的LabVIEWData目录中保存.lvm文件。
LabVIEW的LabVIEWData目录位于操作系统的默认文件夹目录中。
如需查看数据,可按照文件名文本框中显示的文件路径访问test.lvm文件。
2.在配置写入测量文件对话框的如文件已存在栏,选择添加至文件选项,使所有数据写入test.lvm文件,不覆盖或删除文件中已有的数据。
3.在数据段首栏,选择仅一个段首选项,在LabVIEW写入数据的文件中仅创建一个段首。
4.在文件说明文本框输入下列文本:
峰峰值采样。
LabVIEW可在文件标题中添加本文本框中输入的文本。
5.单击确定按钮,保存当前配置并关闭配置写入测量文件对话框。
在文件中保存数据
VI运行时,LabVIEW在test.lvm文件中保存数据。
按照下列步骤,生成test.lvm文件。
1.在程序框图上,连线“幅值和电平测量”ExpressVI的峰峰值输出端至“写入测量文件”ExpressVI的信号输入端。
2.选择文件»另存为,将VI命名为SaveData.vi,保存在易于访问的位置。
3.打开前面板,运行VI。
4.单击前面板上的停止按钮。
5.如需查看已保存的数据,可通过电子表格或文本编辑应用程序打开LabVIEWData目录中的test.lvm文件。
该文件的段首包含该ExpressVI的相关信息。
6.数据查看完毕后,关闭该文件并返回至SaveDataVI。
添加用于保存数据的按钮
如只需保存特定数据点,可配置“写入测量文件”ExpressVI,仅在用户单击按钮时保存峰峰值数据。
按照下列步骤,在VI中添加按钮,并配置按钮在用户单击时的响应。
1.在前面板上,通过控件选板搜索翘板开关。
选择翘板开关,置于波形图的右侧。
2.右键单击翘板开关,在快捷菜单中选择属性,打开布尔属性对话框。
3.更改按钮标签为写入文件。
4.在布尔属性对话框的操作页上,在按钮动作列表中选择单击时触发。
操作选项卡可用于指定按钮在用户单击时的动作。
如需查看按钮在用户
单击时的动作,在所选动作预览区域单击按钮。
5.单击确定按钮,保存当前配置并关闭布尔属性对话框。
6.保存VI。
当用户提示时保存数据
按照下列步骤,创建VI,该VI在用户单击前面板上的按钮时将数据记录到文件。
1.在程序框图上,双击“写入测量文件”ExpressVI,显示配置写入测量文件对话框。
2.更改文件名文本框中的文件名test.lvm为SelectedSamples.lvm,在另一个文件中保存数据。
3.单击确定按钮,保存当前配置并关闭配置写入测量文件对话框。
4.右键单击“写入测量文件”ExpressVI的信号输入端,在快捷菜单中选择插入输入/输出,插入注释输入。
5.右键单击“写入测量文件”ExpressVI的注释输入端,在快捷菜单中选择选择输入/输出»启用,可将注释输入替换为启用输入。
添加新的ExpressVI输入输出端时,输入和输出端按照预定顺序显示。
如需选择特定输入端,应首先添加输入端,右键单击该输入端,在快捷菜单中选择选择输入/输出,使其改为特定输入端。
6.移动写入文件接线端至“写入测量文件”ExpressVI的左侧。
7连线写入文件接线端至“写入测量文件”ExpressVI的启用输入端。
图3-6为程序框图。
图3-6保存数据VI的程序框图
查看保存的数据
按照下列步骤,查看保存在SelectedSamples.lvm文件中的数据。
1.打开前面板,运行VI。
单击写入文件按钮数次。
2.单击前面板上的停止按钮。
3.通过电子表格或文本编辑应用程序打开SelectedSamples.lvm文件。
SelectedSamples.lvm文件与test.lvm文件不同。
test.lvm文件记录包含“保存数据”VI生成的所有数据,SelectedSamples.lvm文件仅包含在单击写入文件按钮时记录的数据。
4.查看完后关闭VI。
5.保存并关闭VI。
四、实验机时
2学时
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