南昌大学---labVIEW实验报告

南昌大学实验报告实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：实验一利用LabVIEW控件进行结构化程序设计一、实验目标：1.理解LabView的结构的基本概念2.掌握LabView中特有的顺序结构和移位寄存器的基本使用方法3.掌握LabView中公式节点的使用方法二、实验设备安装有LabVIEW的计算机。三、实验要求和内容LabView中的结构中的For和While相当于别的语言中的各种循环语句，而顺序结构主要为了方便于进行和时间相关的编程。本单元基本要求为循序渐进地学习和调试结构相关的内容,重点在于掌握LabView中进行循环和时间相关编程的方法。1.使用For循环产生100个随机数。在随机数产生的同时判定当前随机数的最大值和最小值。有时称其为“流动的”最大值和最小值。在前面板上显示流动最大值、最小值和当前的随机数。循环中一定要包含TimeDelayExpressVI以便用户可以观看值随着For循环的运行而更新。2.构建VI，每秒显示一个0到1之间的随机数。同时，计算并显示产生的最后四个随机数的平均值。只有产生4个数以后才显示平均值，否则显示0。每次随机数大于0.5时，使用Beep.vi产生蜂鸣声。【提示】虽然叙述简单，但实现不易，请注意：每秒产生一个随机数，我们可以使用用于定时的VI要计算最后四个数的平均，我们需要使用移位寄存器要注意顺序结构和移位寄存器的嵌套关系3.创建前面板有3个圆LED的VI。运行程序时，第一个LED打开并保持打开状态。1秒钟以后，第二个LED打开并保持打开状态；再过2秒钟，第三个LED打开并保持打开状态。所有LED都保持打开状态3秒钟，然后程序结束。（使用顺序结构）四、实验步骤和实验结果题一：1、新建一个空白VI；2、在前面板中选择三个数值显示控件，分别命名为当前值、max、min；3、在程序框图的编程中选择for循环控件，在循环次数处填100次，并在其中放置一个时间延时控件，延迟时间设置为1秒；4、在程序框图函数选板中选取两个最大值与最小值控件，把它们与随机数、最大值、最小值一起放置到for循环中；5、在for循环中添加两对移位寄存器，为每一个移位寄存器创建一个常量，分别写上0和100，然后进行连线。程序框图如下：图一实验1-1程序框图6、运行，前面板为：图二实验1-2前面板题二：1、新建一个空白VI；2、在前面板选择两个数值显示控件分别命名为随机数和平均值，再选择一个Stop控件；3、在程序框图中选择while循环控件，添加一个移位寄存器，并在左边的寄存器添加为三个元素以存储产生的随机数，将它们的初始值都设置为0，之后在while循环中添加一个case控件，并放置一个延时延迟时钟，将延时时间设置为1秒。连接各控件，程序框图为：4、运行；结果如前面板所示：题三：1、新建一个空白VI；2、在前面板添加三个圆形指示灯，命名为1、2、3；3、在程序框图中添加层叠式顺序结构，并添加四个帧，在前三个帧中添加一个定时时钟，定时时间分别设置为1秒、2秒、3秒。把指示灯按顺序放入前三个帧中，在第四个帧中加入三个localvariable并将名称改为1、2、3，再分别与布尔变量trueorfalseconstant相连。程序框图为：4、运行，结果中前面板为：五、心得通过这个实验我了解了，labVIEW8.6软件界面，熟悉了其函数选板中的结构及使用方法。掌握了循环结构的使用，体会图形编程与文本编程的区别。学会使用for循环、while循环及顺序结构。实验二利用LabVIEW实现各种数学运算（数组，矩阵，代数）和字符串与逻辑运算一、实验目标：1.理解LabView的数组和簇的基本概念2.掌握数组的创建和使用3.理解多态性的含义4.掌握簇的创建和使用二、实验设备安装有LabVIEW的计算机。三、实验要求和内容LabView中的数组和别的语言中数组的概念基本一致，但在LabView中数组是Control或者Indicator，也就是说，它是有界面的。LabView中的簇类似于C语言中的stucture数据结构或C++中的Class类。本单元基本要求为循序渐进地学习和调试数组和簇的相关内容。1.创建子VI计算两个输入向量A和B内积。要求程序能够判断两个向量的元素个数是否相等，相等则计算内积，否则利用beep.vi报警并且弹出对话框提示。将VI计算结果和数学函数的计算结果做比较，仔细检查计算程序。2.创建VI，计算并绘制二阶多项式y=Ax2+Bx+C。VI应使用前面板控件来输入系数A，B和C，并使用前面板控件输入点数N，计算x0到xN-1区间上的多项式。在波形图上绘制y-x图形指示器。【提示】首先需要写出N个点中每个点x坐标的计算公式然后利用多态性简化程序的编制（既把二项式的计算做成子VI，当输入单个值时输出单个值，输入数组时也输出数组）四、实验步骤题一：1、新建一个空白VI；2、在前面板添加两个数组，命名为数组A、数组B，往数组中添加输入控件，拉伸数组可以扩展数组元素个数。再在前面板上添加三个显示控件分别命名为A值、B值、内积。3、在程序框图中选择一个条件结构，选择两个数组大小控件和一个向量点积控件，连接，程序框图为：4、运行，结果如前面板所示：题二：1、新建一个空白VI；2、在前面板上放置六个数字输入控件，分别命名为A、B、C、N、X0、XN-1，再放置一个ExpressXY图；3、在程序框图中放置一个for循环，嵌套一个y=Ax2+Bx+C的公式节点，连线，程序框图为4、运行，前面板如下图：五、本单元掌握的LabView技巧注意数组的处理和产生都可以借助循环结构，其关键点在于自动索引功能和移位寄存器的使用。注意体会数组和簇的区别与联系，簇可以构成数组（即簇数组），而数组也可以是簇中的成员。实验三图形化编程实现信号分析（一）时域相关分析一.实验目的1.在理论学习的基础上，通过本实验加深对自相关分析和自功率谱分析的概念、性质、作用的理解。2.掌握用相关分析法测量信号中周期成分的方法。二.实验原理(1)自相关相关是指客观事物变化量之间的相依关系，在统计学中是用相关系数来描述两个变量x，y之间的相关性的，即：式中：ρxy是两个随机变量之积的数学期望，称之为协方差或相关性，表征了x、y之间的关联程度；σx、σy分别为随机变量x、y的均方差，是随机变量波动量平方的数学期望。如果所研究的随机变量x,y是与时间有关的函数，即x(t)与y(t)，这时可以引入一个与时间τ有关的量ρxy(τ)，称为相关系数，并有：式中假定x(t)、y(t)是不含直流分量(信号均值为零)的能量信号。分母部分是一个常量，分子部分是时移τ的函数，反映了二个信号在时移中的相关性，称为相关函数。因此相关函数定义为：或如果x(t)=y(t)，则称为自相关函数，即：(2)自功率谱随机信号的自功率谱密度Sx（ƒ）与自相关函数Rx（τ）是一傅立叶变换对，即Sx（ƒ）=deRftjx2)(Rx（τ）=defSftjx2)(自相关函数和自功率谱函数分别在时间域和频率域描述了一个信号自身波形不同时刻的相关性（或相似程度），揭示了信号波形的结构特性，通过自相关和自功率谱分析我们可以发现信号中许多有规律的东西。为工程应用提供了重要信息，特别是对于在噪声背景下提取有用信息，更显示了它的实际应用价值。三.实验仪器和设备计算机若干台,labVIEW虚拟仪器平台1套.四.实验步骤及内容1.打开labVIEW中的自相关分析和互相关分析实验脚本，进行信号自谱、自相关和互相关分析实验。2.分别选择labVIEW自谱和自相关分析实验中的信号通道一和通道二的正弦和白噪声按钮，产生正弦和白噪声信号，然后点击多通道信号发生器上的合成按钮，产生迭加白噪声的正弦信号，分析和观察上述信号进行自谱和自相关分析后的结果。3.同样方式产生其他类型的信号，观察分析结果。实验所附主程序文件名：互相关.vi自相关.vi（二）频谱分析一.实验要求1.在理论学习的基础上，通过本实验熟悉典型信号的波形和频谱特征，并能够从信号频谱中读取所需的信息。2.了解信号频谱分析的基本方法及仪器设备。二.实验原理1.典型信号及其频谱分析的作用正弦波、方波、三角波和锯齿波和指数信号是实际工程测试中常见的典型信号，这些信号时域、频域之间的关系很明确，并且都具有一定的特性，通过对这些典型信号的频谱进行分析，对掌握信号的特性，熟悉信号的分析方法大有益处，并且这些典型信号也可以作为实际工程信号分析时的参照资料。本实验利用labVIEW虚拟仪器平台可以很方便的对上述典型信号作频谱分析。2.频谱分析的方法及设备信号的频谱可分为幅值谱、相位谱、实频谱、虚频谱等等。对信号作频谱分析的设备主要是频谱分析仪，它把信号按数学关系作为频率的函数显示出来，其工作方式有模拟式和数字式二种。模拟式频谱分析仪以模拟滤波器为基础，从信号中选出各个频率成分的量值；数字式频谱分析仪以数字滤波器或快速傅立叶变换为基础，实现信号的时-频关系转换分析。傅立叶变换是信号频谱分析中常用的一个工具，它把一些复杂的信号分解为无穷多个相互之间具有一定关系的正弦信号之和，并通过对各个正弦信号的研究来了解复杂信号的频率成分和幅值。信号频谱分析是采用傅立叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f)，从而帮助人们从另一个角度来了解信号的特征。时域信号x(t)的傅氏变换为：式中X(f)为信号的频域表示，x(t)为信号的时域表示，f为频率。本实验利用labVIEW平台上搭建的频谱分析仪来对信号进行频谱分析。由虚拟信号发生器产生一个典型波形的电压信号，用频谱分析仪对该信号进行频谱分析，得到频谱特性数据。分析结果用图形在计算机上显示出来。3.巴特沃斯滤波器巴特沃斯滤波器拥有最平滑的频率响应，在截止频率以外，频率响应单调下降。在通带中是理想的单位响应，在阻带中响应为零。滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其它频率成分。在测试装置中，利用滤波器的这种选频作用，可以滤除干扰噪声或进行频谱分析。根据滤波器的选频作用分为：1)低通滤波器从0～f2频率之间，幅频特性平直，它可以使信号中低于f2的频率成分几乎不受衰减地通过，而高于f2的频率成分受到极大地衰减。2)高通滤波器与低通滤波相反，从频率f1～∞，其幅频特性平直。它使信号中高于f1的频率成分几乎不受衰减地通过，而低于f1的频率成分将受到极大地衰减。3)带通滤波器它的通频带在f1～f2之间。它使信号中高于f1而低于f2的频率成分可以不受衰减地通过，而其它成分受到衰减。4)带阻滤波器与带通滤波相反，阻带在频率f1～f2之间。它使信号中高于f1而低于f2的频率成分受到衰减，其余频率成分的信号几乎不受衰减地通过。三.实验仪器和设备计算机若干台，LabVIEW虚拟仪器平台1套。四.实验步骤及内容1.打开频率响应函数与数字滤波程序，进行频域分析实验。2.分别选择前面板中的信号通道一和通道二为不同频率的正弦信号，产生正弦和白噪声信号，然后点击多通道信号发生器上的合成按钮，产生迭加白噪声的正弦信号，分析和观察上述信号进行自谱和自相关分析后的结果。3.同样方式产生其他类型的信号，观察分析结果。4.在程序中滤波分析之前增添加窗操作，选择矩形窗、汗宁窗、哈宁窗、三角窗、“指数窗”中的不同窗函数，分析和观察信号加窗以后的时域波形与分析结果的变化。5.调整滤波器类型及其参数。分析和观察作用结果的不同。实验所附主程序文件名：频率响应函数与数字滤波.vi实验四LABVIEW数据文件的存储与回放一、实验目的（1）了解并掌握虚拟仪器中常用的数据文件格式和特点。（2）掌握数据文件操作的基本步骤，学习灵活操作文件中数据的常用技巧和方法。二、实验设备1、安装有LabVIEW7Express计算机2、安装有NI-DAQ7的计算机3、支持的数据采集设备(DAQ)（以ＮＩ公司提供的NI6014数据采集卡为例）。三、实验任务描述1、利用LabVIEW编程，设计出若干个子VI，利用它们分别完成不同类型数据的写入。要求程序能够实现单个数