虚拟仪器及Labview编程_6

LVBasicsI1虚拟仪器及LabVIEW编程技术VirtualInstrument&LabVIEWProgramming主讲：高天德西北工业大学航海学院LVBasicsI2文件I/O•如何使用高层I/OVI在磁盘中保存和读取数据，包括：打开或创建文件；在文件中读数据或写数据；关闭文件；LVBasicsI3文件I/O•文件I/O功能函数是一组功能强大、伸缩性强的文件处理工具。它们不仅可以读写数据，还可以移动、重命名文件与目录。•四种文件存储格式：ASCII形式：适于字处理和电子表格；数据记录文件：只有G语言能够访问的二进制格式，可把不同的数据类型存储到同一个文件中；二进制文件：所有的数据都采用二进制字符串格式，用户必须知道数据类型；LabVIEW测试数据文件：包含一些说明信息的ASCII文件。NI测试数据交换文件：包含一个描述波形特性的XML文件和波形数据的二进制文件。LVBasicsI4文件I/O的基本概念•文件路径：包括控件和指示器，是一种特定的字符串格式。•标识号：RefNum与具体的I/O操作相关联，包含了这些操作的信息。•文件的出错管理：能避免错误的不断扩大。LVBasicsI5常用的操作分为高级文件函数和一般文件操作：WriteCharactersToFile:添加字符串到文件；WriteToSpreadsheetFile:将一维或二维数组转换为字符串并添加到文件；ReadCharactersFromFile:从指定的偏移位置开始，读取指定长度的字符；ReadFromSpreadsheetFile:从指定的偏移位置开始，读取指定数目的行和列，转换为二维单精度数组；ReadLinesFromFile:读取指定数目的行；BinaryFileVI:LVBasicsI6文件的管理包括文件的删除、移动和复制，获取文件目录，路径等。路径和目录操作：创建、更改、转换等；这些操作类似于windows的工作风格。LVBasicsI7数据分析基础LabVIEW为数学分析和信号分析提供了良好的环境。包括曲线拟合、解方程、微积分、生成和分析信号、离散傅立叶变换和信号滤波。1线性代数矩阵及行列式；矩阵求逆；求解线性代数方程；矩阵的奇异值分解和特征值分解；与矩阵相关的运算线性系统的模板：Analyze-Mathmetic-LinearAlgebraLVBasicsI8线性方程示例打开Examples\Analysis\linaxmple中的LinearAlgebraCalculator.vi详细介绍该子VI中的功能和构成；涉及到的基本结构：Casestructure;ListboxLVBasicsI92曲线拟合基本含义：从离散的数据中来描述曲线和提炼参数；常用的曲线拟合算法：LinearFit.vi:线性拟合；ExponentialFit.vi:指数拟合；GeneralPolynominalFit.vi:广义多项式拟合；GeneralLinearLSFit.vi:广义线性最小二乘拟合；NonlinearLevenberg-MarquardtFit.vi:非线性曲线拟合常用的插值算法：PolynominalInterpolation:多项式插值；RationalInterpolation:有理函数插值；SplineInterpolation:样条插值；LVBasicsI10曲线拟合示例例子位于：Examples\Analysis\regressn.llb\regressionDemo.vi;可产生不同形式的带噪数据，并选用不同的曲线拟合方式，对噪声的方差可进行调节。LVBasicsI113.信号生成当无法获得真实的信号和数据时，需要用LabVIEW来生成信号用于测试和仿真。归一化频率：数字信号处理中常用“数字频率”或“归一化频率”，单位：周期数/每采样；（一般小于1）数字频率＝模拟频率/采样频率；子VI中使用的频率一般为数字频率，需要特别注意；示例：NormalizedFrequency.vi要注意频率的单位是“周期数”还是“Hz”LVBasicsI12WaveVI和PatternVI两者的主要差别：Wave中记录了相位，而Pattern中没有；Wave中使用了数字频率，而Pattern中很少使用；WaveVI中允许用户控制初始相位的取值。这些模板位于：Analyze-SignalProcessing-SignalGeneration这些模板主要生成一些常用的具有特定形式的波形。LVBasicsI13PatternVi有：sine,impulse,ramp,sinc,pulse,chirp等；WaveVi有：sine,Triangle,square,Sawtooth,Arbitrary;常用的噪声模型:Gamma,Poisson,Binominal,Bernoulli,Uniform,Gaussian等；LVBasicsI144.复杂波形生成在Analyze-WaveformGeneration.vi中包含：能生成更复杂的信号，参数输入较多。能进行错误分析和传递，包含样本的基本信息，如抽样频率等；MultitoneGenerator，BasicMultitone，PeriodicRandomNoiseWaveform，BasicMultitonewithAmplitudes，PoissonNoiseWaveform，BernoulliNoiseWaveform，SawtoothWaveform，BinomialNoiseWaveform，SimulateSignalFormulaWaveform，SineWaveform，GammaNoiseWaveform，SquareWaveform，GaussianWhiteNoiseWaveform，TonesandNoiseWaveform，InversefNoiseWaveform，TriangleWaveform，MLSSequenceWaveform，UniformWhiteNoiseWaveform；LVBasicsI155.基本的信号处理方法基本的信号处理分为：TimeDomain:时域处理；FrequencyDomain:频域处理；Windows:常用的窗函数；Filters:常用的滤波器；LVBasicsI16TimeDomain的基本功能该模板主要包含时域处理的一些基本功能：AC&DCEstimator，Integralx(t)，AutoCorrelation，PeakDetector，Convolution，PulseParameters，ConvolutionandCorrelation，ThresholdPeakDetector，CrossCorrelation，UnwrapPhase，Decimate，Y[i]=Clip{X[i]}，Deconvolution，Y[i]=X[i-n]，Derivativex(t)，ZeroPadder；LVBasicsI17FrequencyDomain的基本功能该模板主要包含频域处理的一些基本功能：AmplitudeandPhaseSpectrum，NetworkFunctions(avg)，AutoPowerSpectrum，Power&FrequencyEstimate，BunemanFrequencyEstimator，PowerSpectrum，ComplexFFT，RealFFTCrossPower，SpectrumUnitConversion，CrossPowerSpectrum，STFTSpectrogram，FastHilbertTransform，TransferFunction，FHT，UnevenlySampledSignalSpectrum，HarmonicAnalyzer，WalshHadamard，InverseComplexFFT，WalshHadamardInverse，InverseFastHilbertTransform，WaveletTransformDaubechies4，InverseFHT，WaveletTransformDaubechies4Inverse，InverseRealFFTWVD，Spectrogram，LaplaceTransformReal；LVBasicsI18Filters模板该模板包含常用的滤波器设计模板：IIR滤波器设计；高级IIR滤波器设计；FIR滤波器设计；高级FIR滤波器设计；BesselFilter，Equi-RippleHighPass，ButterworthFilter，Equi-RippleLowPass，ChebyshevFilter，FIRWindowedFilter，EllipticFilter，InverseChebyshevFilter，Equi-RippleBandPass，InversefFilter，Equi-RippleBandStop，MedianFilter；LVBasicsI19Windows模板该模板为数据加窗提供不同的窗函数：BlackmanWindow，GeneralCosineWindow，Blackman-HarrisWindow，HammingWindow，CosineTaperedWindow，HanningWindow，ExactBlackmanWindow，Kaiser-BesselWindow，ExponentialWindow，ScaledTimeDomainWindow，FlatTopWindow，TriangleWindow，ForceWindow；LVBasicsI20例9.2.3输入一个正弦波，并包含方差可调的噪声，调用RealFFT.vi来计算其傅立叶变换，分别显示频谱图和波形图。主要的子VI有：SineWave.vi;RealFFT.vi;WaveformGraph;ComplextoPolar;(Numeric-Complex)LVBasicsI21例9.4.1设计一个滤波器来滤除正弦波中的噪声，分别显示滤除前后的波形；可设定信号频率、截止频率、滤波器阶数等；需要的子VI：Butterworth.viUniformWhiteNoise.vi;SinePattern.vi;打开ExtracttheSineWave.vi