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LabVIEW2015虚拟仪器程序设计：波形生成及使用介绍

2023-11-07 理论教育 版权反馈
【摘要】：下面对这些波形生成函数节点的图标及其使用方法进行介绍。图8-55 波形生成子选板图8-56 基本函数发生器VI偏移量：信号的直流偏移量。图8-62 正弦波形VI利用正弦波形VI可以产生不同形式的信号波形，其频率、幅值和相位等参数可调。图8-65 基本混合单频VI幅值：合成波形的幅值，是合成信号中幅值中绝对值的最大值。图8-66 前面板图8-67 程序框图5.混合单频与噪声波形该项功能为产生一个包含正弦单频、噪声及直流分量的波形信号。

LabVIEW提供了大量的波形生成节点，它们位于“函数选板”→“信号处理”→“波形生成”子选板中，如图8-55所示。

使用这些波形生成函数可以生成不同类型的波形信号和合成波形信号。

下面对这些波形生成函数节点的图标及其使用方法进行介绍。

1.基本函数发生器

该项功能为产生并输出指定类型的波形。该VI会记住前一个波形的时间标识，并从前一个时间标识后面继续增加时间标识。它将根据信号类型、采样信息、占空比及频率的输入量来产生波形。基本函数发生器的节点图标和端口定义如图8-56所示。

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图8-55 波形生成子选板

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图8-56 基本函数发生器VI

978-7-111-53194-4-Chapter08-58.jpg 偏移量：信号的直流偏移量。默认为0.0。

978-7-111-53194-4-Chapter08-59.jpg 重置信号：如果该端口输入为TRUE，将根据相位输入信息重置相位，并且将时间标识重置为0。默认为FALSE。

978-7-111-53194-4-Chapter08-60.jpg 信号类型：所发生的信号波形的类型。包括正弦波、三角波、方波和锯齿波。

978-7-111-53194-4-Chapter08-61.jpg 频率：产生信号的频率，以赫兹为单位。默认为10。

978-7-111-53194-4-Chapter08-62.jpg 幅值：波形的幅值。幅值也是峰值电压。默认为1.0。

978-7-111-53194-4-Chapter08-63.jpg 相位：波形的初始相位，以度为单位。默认为0。如果重置信号输入为FALSE，VI将忽略相位输入值。

978-7-111-53194-4-Chapter08-64.jpg 采样信息：输入值为簇，包含了采样的信息。包括Fs和采样数。Fs是以每秒采样的点数表示的采样率，默认为1000。采样数是指波形中所包含的采样点数，默认为1000。

978-7-111-53194-4-Chapter08-65.jpg 方波占空比：在一个周期中高电平相对于低电平占的时间百分比。只有当信号类型输入端选择方波时，该端子才有效。默认为50。

978-7-111-53194-4-Chapter08-66.jpg 信号输出：所产生的信号波形。

978-7-111-53194-4-Chapter08-67.jpg 相位输出：波形的相位，以度为单位。

利用基本函数发生器节点可以产生不同形式的信号波形，其频率、幅值和相位等参数可调。前面板及程序框图如图8-57和8-58所示。

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图8-57 前面板图

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图8-58 程序框图

2.公式波形

该项功能为生成公式字符串所规定的波形信号。公式波形VI的节点图标及端口定义如图8-59所示。

公式：用来产生信号输出波形。默认为sin(w*t)*sin(2*pi(1)*10)。表8-1列出了已定义的变量的名称。

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图8-59 公式波形VI

表8-1 公式波形VI中定义的变量名称

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可以根据表8-1所列出的变量名改变公式输入中的公式。并对公式中所涉及的变量的值进行调节。波形图显示波形。前面板及程序框图如图8-60和图8-61所示。

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图8-60 前面板

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图8-61 程序框图

3.正弦波形

该项功能为产生正弦信号波形。该VI是重复输入的，因此可用于仿真连续采集信号。如果重置信号输入端为FALSE，接下来对VI的调用将产生下一个包含n个采样点的波形。如果重置信号输入端为FALSE，该VI记忆当前VI的相位信息和时间标识，

并据此来产生下一个波形的相关信息。正弦波形VI的节点图标及端口定义如图8-62所示。

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图8-62 正弦波形VI

利用正弦波形VI可以产生不同形式的信号波形，其频率、幅值和相位等参数可调。前面板及程序框图如图8-63和8-64所示。

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图8-63 前面板图

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图8-64 程序框图

4.基本混合单频 该项功能为产生多个正弦信号的叠加波形。所产生的信号的频率谱在特定频率处是脉冲而在其他频率处是0。根据频率和采样信息产生单频信号。单频信号的相位是随机的，它们的幅值相等。最后将这些单频信号进行合成。基本混合单频VI的节点图标及端口定义如图8-65所示。

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图8-65 基本混合单频VI

978-7-111-53194-4-Chapter08-78.jpg 幅值：合成波形的幅值，是合成信号中幅值中绝对值的最大值。默认值为-1。将波形输出到模拟通道时，幅值的选择非常重要。如果硬件支持的最大幅值为5 V，那么应将幅值端口接5。

978-7-111-53194-4-Chapter08-79.jpg 重置信号：如果为TRUE，将相位重置为相位输入端的相位值，并将时间标识重置为0。默认为FALSE。

978-7-111-53194-4-Chapter08-80.jpg 单频个数：在输出波形中出现的单频的个数。

978-7-111-53194-4-Chapter08-81.jpg 起始频率：产生的单频的最小频率。该频率必须为采样频率和采样数之比的整数倍。默认值为10。 (www.chuimin.cn)

978-7-111-53194-4-Chapter08-82.jpg 种子：如果相位关系输入选择为线性，将忽略该输入值。

978-7-111-53194-4-Chapter08-83.jpg Δf：两个单频之间频率的间隔幅度。Δf必须是采样频率和采样数之比的整数倍。

978-7-111-53194-4-Chapter08-84.jpg 采样信息：包含Fs和采样数，是一个簇数据类型。Fs是以每秒采样的点数表示的采样率，默认为1000。采样数是指波形中所包含的采样点数，默认为1000。

978-7-111-53194-4-Chapter08-85.jpg 强制转换频率？：如果该输入为TRUE，特定单频的频率将被强制为最相近的Fs/n的整数倍。

978-7-111-53194-4-Chapter08-86.jpg 相位关系：所有正弦单频的相位分布方式。该分布影响整个波形峰值与平均值的比。包括random（随机）和linear（线性）两种方式。随机方式，相位是从0到360°之间随机选择的。线性方式，会给出最佳的峰值与均值比。

978-7-111-53194-4-Chapter08-87.jpg 信号输出：产生的波形信号。

978-7-111-53194-4-Chapter08-88.jpg 峰值因数：输出信号的峰值电压与平均值电压的比。

978-7-111-53194-4-Chapter08-89.jpg 实际单频信号频率：如果强制频率转换为TRUE，则输出强制转换频率后为单频的频率。

能对混合单频的各种参数进行调节，并输出必要信息。前面板及程序框图如图8-66和图8-67所示。

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图8-66 前面板

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图8-67 程序框图

5.混合单频与噪声波形

该项功能为产生一个包含正弦单频、噪声及直流分量的波形信号。混合单频与噪声波形VI的节点图标及端口定义如图8-68所示。

噪声：所添加高斯噪声的rms水平。默认值为0.0。

6.基本带幅值混合单频

该项功能为产生多个正弦信号的叠加波形。所产生信号的频率谱在特定频率处是脉冲而其他频率处是0。单频的数量由单频幅值数组的大小决定。根据频率、幅值和采样信息的输入值产生单频。单频间的相位关系由“相位关系”输入决定。最后将这些单频信号进行合成。基本带幅值混合单频VI的节点图标及端口定义如图8-69所示。

单频幅值：是一个数组，数组的元素代表一个单频的幅值。该数组的大小决定了所产生单频信号的数目。

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图8-68 混合单频与噪声波形VI

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图8-69 基本带幅值混合单频VI

7.混合单频信号发生器 该项功能为产生正弦单频信号的合成信号波形。所产生的信号的频率谱在特定频率处是脉冲而其他频率处是0。单频的个数由单频频率、单频幅值及单频相位端口输入数组的大小决定。使用单频频率、单频幅值、单频相位端口输入的信息将产生正弦单频。最后将所有产生的单频信号合成。混合单频信号发生器VI的节点图标及端口定义如图8-70所示。

LabVIEW默认为单频相位输入端输入的是正弦信号的相位。如果单频相位输入的是余弦信号的相位，则将单频相位输入信号加90°即可。图8-71所示的代码说明了怎样使用单频相位输入信息改变余弦相位。

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图8-70 混合单频信号发生器VI

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图8-71 单频相位输入信息改变余弦相位

8.均匀白噪声波形

该项功能为产生伪随机白噪声。均匀白噪声波形VI的节点图标及端口定义如图8-72所示。

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图8-72 均匀白噪声波形VI

该VI对所产生的白噪声的相关参数进行调节，波形图中显示了所产生的白噪声波形信号。实例的前面板及程序框图如图8-73和图8-74所示。

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图8-73 程序前面板

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图8-74 程序框图

9.周期性随机噪声波形

输出数组包含了一个整周期的所有频率。每个频率成分的幅度谱由幅度谱输入决定，且相位是随机的。输出的数组也可以认为是具有相同幅值随机相位的正弦信号的叠加和。周期性随机噪声波形VI的节点图标及端口定义如图8-75所示。

10.二项分布的噪声波形信号

二项分布的噪声波形VI的节点图标及端口定义如图8-76所示。

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图8-75 周期性随机噪声波形VI

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图8-76 二项分布的噪声波形VI

978-7-111-53194-4-Chapter08-101.jpg 试验概率：给定试验为TRUE（1）的概率。默认值为0.5。

978-7-111-53194-4-Chapter08-102.jpg 试验：为一个输出信号元素所发生的试验的个数。默认值为1.0。

11.Bernoulli噪声波形

该项功能为产生伪随机0-1信号。信号输出的每一个元素经过取1概率的输入值运算。如果取1概率输入端的值为0.7，那么信号输出的每一个元素将有70%的概率为1，有30%的概率为0。Bernoulli噪声波形VI的节点图标及端口定义如图8-77所示。

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图8-77 Bernoulli噪声波形VI

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