基于labview的ns级陡波信号采集与处理系统的设计 - 图文

河南城建学院本科毕业设计（论文） 摘要

基于

labview的ns级陡波信号采集与处理系统的设计

摘要

对于传统的信号采集与处理系统设备，花费成本高，兼容性差、使用过程中额外费用多并且要求操作员具有较高的熟练程度。考虑到那些问题后，本设计论文就是一种新的信号采集与处理平台的虚拟仪器软件的使用即labview8.20.

值得一提的是实际上labview软件是虚拟仪器领域中最具代表性的图形化编程开发平台，在本设计中研究了基于这种软件编程环境实现的信号采集与处理。基于这种labview8.20软件，本系统要在前面板放置波形显示控件来完成处理前后波形和数据参数的显示同时在程序框图创建程序的节点连接实现信号的发生、采集与处理过程的程序设置。并且考虑到以后波形的调用问题，基于主前面板波形显示部分又创建了子VI环节可以更好的实现波形的前后比较及调用。基于labview8.20这种软件所完成的信号设计系统，可以在不同点不同高度完成从时域到频域的数据处理及波形分析。除此之外还可以实现波形的及时显示，多格式的存储、恢复查询等功能。本信号设计系统的较好完成能够满足工业实践、教学演示和深入研究的需要，所以在未来虚拟仪器实际工程运用的普遍发展中其应用范围将越来越广泛。

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NS Orders Steep Wave Signal Acquisition and Processing System based on

LabVIEW 8.20

Abstract:

When it comes the tranditional signal acquisition and processing equipments ，these disadvantages of them are high cost,poor compatibility,poor expansibility and higher requirements for operators. In order to overcome those problems,in this paper a new signal acquisition and processing system of steep wave which based on the virtual instrument software platform LabVIEW 8.20 was designed .

Specially,in fact labview is introduced as a kind of the most representative graphical programming platforms in Virtual instrument field and realizing signal acquisition based on labview programming environment is studied. The system which is made of the front panel and program block diagram can complete the generatiion of vibration signals ,signals acquisiting and processing. In this system ，generating the sub-Vi which bases on the waveform display in the front panel can accomplish the wave comparison much butter。The system can analyze signal from time domain to frequency domain in different point and different depth in this software。Whatˊs more，this system also has the features such as real-time display, multi-format save,rehabilitation and so on。Thinking about these characteristics of the system whose capabilities could be come true , it fully meets the requirements of industrial testing,teaching and research so it has broad prospects for future application.

II

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目录 第1章 绪论

1.1． labview8.20中文版软件的概述 1.2． 信号发生、采集与处理基础 1.3． 设计目标

第2章． 系统结构组成及原理

2.1．2.2．2.3．2.4．第3章 3.1．3.2．3.3．3.4．3.5．第4章 4.1． 4.2． 4.3． 4.4． 第5章 5.1． 5.2． 5.3.

信号发生部分的选择设计 波形显示部分的选择设计 波形数据处理部分的思路设计 几种功能实现的具体方法考虑 软件编程及具体线路连接 系统的前面板设计 系统的程序框图设计 关于图形滤波的几点考虑

基于前面板波形图显示的子系统存储部分设计 基于前面板波形图显示的子系统查询部分设计 运行结果与原因分析 前面板的结果显示分析 程序框图部分的结果分析 整体结果的显示 综合原因思考 结论

基于 labview8.20软件编程的原因 程序中的一点改进考虑 总结

III

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第１章 绪论

本设计是基于labview8.20中文版的软件运行下实现信号发生、数据采集、信号处理同时也有信号波形的滤波部分设计，较好的接近现实中的条件来达到工程应用的目的。此设计的主要运行平台是labview8.20中文版软件，然后在前面板和程序框图部分完成信号发生采集处理的具体程序连接过程，据此尽可能的完成所要求的如存储、打印、显示查询等相应功能。 学习目标

1 熟悉labview8.20中文版的软件 2 信号的几个考虑过程 3 设计的最后所要达到结果

1.1 labview8.20中文版软件的概述

Labview是Laboratory Virtual Istrument Engineering Workbench （实验室虚拟仪器集成环境）的简称，是由美国国家仪器公司（ National Istrument，NI）创立的一个功能无比强大同时又灵活的具有 图形化开发环境的科技含量很高的软件。随着科技水平的提高，越来 越多的工程师和科学家已经使用并一直使用labview来完成他们的各 行各业的工作如研究、开发、生产、测试工作，以及在诸如汽车、半

导体、电子、化学、电信、制药等行业。而现在基于labview软件的应用比如在试验测量、工业自动化和电力系统潮流数据分析中也越来有着重要作用，目前在电力系统的研究也日益增多其中较深的是电力系统的高电压防雷和过电流保护就像本设计所要实现的结果类似。

Labview是一种有着图形化编程语言的开发环境的软件也就是通常所说的G语言，其labview环境下的编写代码就是所谓的G语言代码。Labview功能相当强大并且应用灵活，除了在数据类型、数据流控制结构、程序调试工具、以及模块化编程等方面和传统编辑语言如C语言、Pascal语言、BASIC语言有着许多相似之处外，labview有着许多显著的特点即图形化——各种图标、节点、结构框图、连线等的编程，每个使用的对象都是工程师们所熟悉的按钮、开关、旋转开

IV

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关、示波器显示的波形图等。目前基于labview的虚拟仪器仪表的设计已经成为测试工程师们的相当好的选择

基于labview的设计过程与一般的文本语言解决问题的思想类似大多数情况下包括如下几个过程：设计需求分析、算法设计、算法实现、算法测试。每个Labview程序有一个或多个模拟了实际物理仪器的外观和操作的虚拟仪器组成，同时也拥有着主程序、函数、子程序。考虑到如上情况也可以把labview程序叫 做VI。每个VI都有三个主要部分组成：前面板、框图和图标。

本设计中用到的labview8.20中文版有着英文版完全相同的功能特性，其最大好处就是为中国的本地用户提供在母语环境下的界面、菜单、函数库、帮助文档等编程操作，实现软件较好的各种功能设计、测试控制和防护工作。 Labview8.20添加了MathScript功能，可以完成在MATLAB上集成创建的“*.m”文件，使得工程师可以在自定义的开发应用系统时，能够较好的实现两者的紧密结合。

除增加上面所述的实时模块、仿真模块以及嵌入式开发模块功能只见岁的改进外，有最新增加了射频和通信软件调制工具包。其中有用于信号产生、位流的形成、调制、编码、分析、可视化和通信信号等处理软件。而最鲜明的特点要算是包含了可下载的OFDM技术示例。同时，labview8.20还提供了用于系统识别、控制设计、仿真和实时嵌入式实现的有效工具。 综上所述，本设计采用基于labview的8.20中文版软件。

1.2 信号发生、采集与处理基础

本设计的首要一步就是考虑信号的问题，这里面包括信号的发生，信号的采集和信号的处理。信号是信息的传输载体，为了得到所要的信息必须在产生信号的前提下然后对信号进行较合适的加工分析和处理才能得到所想要的信息。

在使用labview进行虚拟仪器设计即信号采集与处理过程中，可以使用基本函数发生器来达到波形的产生当然也可以使用对应的各种公式波形发生器来达到要求如正弦波、方波、锯齿波、三角波，同时为了增强设计的接近现实性，本设计加入了噪声信号来完成实验高度仿真。而噪声波形的产生主要有均

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