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文本式虚拟信号分析仪解析及应用

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:随着虚拟仪器这一新的仪器形式的出现,虚拟式信号分析仪便应运而生了。下面分别介绍文本式FFT频谱分析仪、虚拟双通道FFT分析仪与虚拟小波变换信号分析仪。图5-14 利用Visual C++开发的文本式虚拟小波变换信号分析仪

文本式虚拟信号分析仪解析及应用

信号是信息的表现形式,而信息是信号的具体内容。为了获取和有效地利用被测对象的信息,通常要对被测的信号进行分析。信号分析的方法得当,信息的提取质量越好,信息的利用程度就越高。信号分析的主要内容是通过各种方法提取不同信号的特征,并由此了解信号的特性、认识它们在不同分析域中的变化规律。在众多的信号分析方法中以傅里叶变换信号分析方法最为成熟,应用最为广泛,而以小波变换为基础的新的信号分析方法也正被广泛地使用。目前,这些分析方法大多被产品化,代表性的硬件产品有惠普公司的HP35670A动态信号分析仪,软件产品有Matlab软件包中信号处理工具箱。随着虚拟仪器这一新的仪器形式的出现,虚拟式信号分析仪便应运而生了。下面分别介绍文本式FFT频谱分析仪、虚拟双通道FFT分析仪与虚拟小波变换信号分析仪。

1.文本式虚拟FFT频谱分析仪

虚拟FFT频谱分析仪集在线分析与离级分析于一体,主要用于平稳信号的分析,主要分析功能包括时域波形分析、幅值域分析、频域分析、细化分析、解调分析、数字滤波及自相关分析等。图5-12所示为一台由Visual C++开发的文本式虚拟FFT频谱分析仪。“数据选择”按钮选择已记录存盘的数据进行分析,“数据采集”按钮完成实时数据采集、实时分析的功能,描述数据特点的参数和频率、长度等均自动地显示在参数窗中。时域分析主要显示信号的时域波形、特征值等,为了让用户准确读出波形上各点的值,设计了光标读数方法:在鼠标所点的位置处显示光标,根据光标读取波形上各点的值,并有光标微调、纵坐标幅值缩放和横坐标翻页功能。在频域分析中,选择合适的窗函数后,可进行幅值谱、功率谱、对数谱显示,移动光标,进行幅值的缩放及频率谱线的伪细化,即疏密控制。对频谱图上任一谱线为中心可进行细化,细化倍数高达1000倍。对调制信号可行解调分析,求得包络波形及其频谱。对原始信号可根据需要进行低通、高通、带通、带阻四种滤波,滤波器参数自动设置。另外,大量的辅助操作方便了用户观察和分析谱图。显示区中的任何图形及信息方面可由打印出来,打印机比例可调节,方便了输出,另一方面可生成彩色和黑白两种位图供文档编辑使用。

2.文本式虚拟双通道FFT分析仪

虚拟式双通道FFT分析仪是对双通道的信号进行传递函数和相干函数分析,主要功能包括:传递函数分析、相干分析、互谱分析、相关分析等。图5-13所示为一台由Visual C++开发的文本式虚拟双通道FFT分析仪。数据源区包括“离线”按钮和“在线”按钮,以及一个用以显示数据信息的文本框。离线按钮用于硬盘上存放的数据文件的调用。“相干分析”旋钮上从左到右分别实现时域波形、相干函数、相干谱的显示。“传递函数”旋钮上从左到右分别实现传递函数幅频、传递函数对数谱、传递函数实部、传递函数虚部、传递函数相频、脉冲响应函数以及博德图的显示。“互谱分析”旋钮上从左到右分别实现互谱实部、互谱虚部以及奈奎斯特图的显示。“相关分析”旋钮上从左到右分别实现自相关、互相关的显示。显示区中的任何图形及信息一方面可由打印机打印出来,打印比例可调节,以便输出,还可以生成彩色和黑白两种位图供文档编辑使用。

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图5-12 一台由Visual C++开发的文本式虚拟FFT频谱分析仪

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图5-13 一台由Visual C++开发的文本式虚拟双通道FFT分析仪

3.文本式虚拟小波变换信号分析仪

利用Visual C++开发的文本式虚拟小波变换信号分析仪,如图5-14所示,可对一维信号进行离散小波变换、连续小波变换、信号重构、去噪和小波包分析。由于小波分析在时域和频域同时具有良好的局部性,能很好地反映出奇异信号的特征,所示为非平稳信号提供了一种强有力的分析手段。

在进行小波变换之前,应先选择待分析的原始数据和参与变换的小波基。按下“原始数据”按钮,将弹出一个文件对话框,用以选择待分析的原始数据。按下“小波基”按钮,将弹出一个文件对话框用以选择分析用的小波基。使用“次数”旋钮可以进行分析解次数的选择;按下“离散变换”按钮仪器即开始进行离散小波变换。作用“尺度”旋钮可以进行尺度选择;按下“连续变换”按钮仪器即开始进行连续小波变换。按下“小波包”按钮可以进行小波包分析。“信号重构”旋钮选择参与重构的分解分量。各分解分量还可进行旋转、缩放、翻页和FFT频谱操作。

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图5-14 利用Visual C++开发的文本式虚拟小波变换信号分析仪

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