第8章-波形運(yùn)算

第8章--波形運(yùn)算第一頁，共33頁。8.1波形生成8.1.1基本函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生并輸出指定類型的波形。該VI會(huì)記住前一個(gè)波形的時(shí)間標(biāo)識(shí)，并從前一個(gè)時(shí)間標(biāo)識(shí)后面繼續(xù)增加時(shí)間標(biāo)識(shí)。它將根據(jù)信號(hào)類型、采樣信息、占空比及頻率的輸入量來產(chǎn)生波形?！安ㄐ紊伞弊舆x板基本函數(shù)發(fā)生器節(jié)點(diǎn)第一頁第二頁，共33頁。8.1.2課堂練習(xí)——生成基本信號(hào)演示基本函數(shù)發(fā)生器節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生不同形式的信號(hào)波形。前面板圖程序框圖8.1.3公式波形公式波形VI第二頁第三頁，共33頁。8.1.4課堂練習(xí)——生成公式信號(hào)前面板程序框圖8.1.5正弦波形產(chǎn)生正弦信號(hào)波形。該VI是重入的，因此可用來仿真連續(xù)采集信號(hào)。如果重置信號(hào)輸入端為FALSE，接下來對(duì)VI的調(diào)用將產(chǎn)生下一個(gè)包含n個(gè)采樣點(diǎn)的波形。如果重置信號(hào)輸入端為FALSE，該VI記憶當(dāng)前VI的相位信息和時(shí)間標(biāo)識(shí)，并據(jù)此來產(chǎn)生下一個(gè)波形的相關(guān)信息。第三頁第四頁，共33頁。8.1.6基本混合單頻產(chǎn)生多個(gè)正弦信號(hào)的疊加波形。所產(chǎn)生的信號(hào)的頻率譜在特定頻率處是脈沖而其他頻率處是0。根據(jù)頻率和采樣信息產(chǎn)生單頻信號(hào)。單頻信號(hào)的相位是隨機(jī)的，它們的幅值相等。最后這些單頻信號(hào)進(jìn)行合成。正弦波形VI基本混合單頻VI第四頁第五頁，共33頁。8.1.7課堂練習(xí)——生成混合信號(hào)演示基本混合單頻VI產(chǎn)生不同形式的信號(hào)波形。前面板程序框圖第五頁第六頁，共33頁。8.1.8仿真信號(hào)ExpressVI可模擬正弦波、方波、三角波、鋸齒波和噪聲。該VI還存在于“函數(shù)選板”→“Express”→“信號(hào)分析”子選板中。仿真信號(hào)ExpressVI仿真信號(hào)ExpressVI添加噪聲后以圖標(biāo)形式顯示ExpressVI配置仿真信號(hào)窗口第六頁第七頁，共33頁。8.1.9課堂練習(xí)——生成帶噪聲仿真信號(hào)演示仿真信號(hào)ExpressVI產(chǎn)生不同形式的信號(hào)波形。程序前面板程序框圖8.2信號(hào)生成目前，對(duì)于實(shí)時(shí)分析系統(tǒng)，高速浮點(diǎn)運(yùn)算和數(shù)字信號(hào)處理已經(jīng)變得越來越重要。這些系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用到生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)處理、語音識(shí)別、數(shù)字音頻和圖像處理等各種領(lǐng)域。數(shù)據(jù)分析的重要性在于，消除噪聲干擾，糾正由于設(shè)備鼓掌而遭到破壞的數(shù)據(jù)，或者補(bǔ)償環(huán)境影響。1．測量任務(wù)2．測試信號(hào)3．信號(hào)生成函數(shù)第七頁第八頁，共33頁?！靶盘?hào)生成”選板8.2.1基于持續(xù)時(shí)間的信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生信號(hào)類型所決定的信號(hào)?；诔掷m(xù)時(shí)間的信號(hào)發(fā)生器VI的節(jié)點(diǎn)圖標(biāo)和端口定義。信號(hào)頻率的單位是Hz（周期/秒），持續(xù)時(shí)間單位是秒。采樣點(diǎn)數(shù)和持續(xù)時(shí)間決定了采樣率，而采樣率必須是信號(hào)頻率的2倍（遵從乃奎斯特定律）。如果乃奎斯特定律沒有滿足，必須增加采樣點(diǎn)數(shù)，或者減小持續(xù)時(shí)間，或者減小信號(hào)頻率?；诔掷m(xù)時(shí)間的信號(hào)發(fā)生器第八頁第九頁，共33頁。8.2.2課堂練習(xí)——生成正弦信號(hào)演示持續(xù)時(shí)間的信號(hào)發(fā)生器VI產(chǎn)生不同形式的信號(hào)。程序前面板程序框圖8.3基本波形函數(shù)第九頁第十頁，共33頁。與其他基于文本的編程語言不同，在LabVIEW中有一類被稱為波形數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型，這種數(shù)據(jù)類型更類似與“簇”的結(jié)構(gòu)，由一系列不同數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)構(gòu)成，但是波形數(shù)據(jù)由具有與“簇”不同的特點(diǎn)，例如它可以由一些波形發(fā)生函數(shù)產(chǎn)生，可以作為數(shù)據(jù)采集后的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。波形子選板波形顯示控件第十頁第十一頁，共33頁。8.3.1獲取波形成分獲取波形成分函數(shù)可以從對(duì)一個(gè)已知波形獲取其中的一些內(nèi)容，包括波形的起始時(shí)刻t，采樣時(shí)間間隔dt，波形數(shù)據(jù)Y和屬性attributes。獲取波形成分函數(shù)的圖標(biāo)和端口獲取波形成分函數(shù)的使用的程序框圖8.3.2創(chuàng)建波形創(chuàng)建波形函數(shù)用于建立或修改已有的波形，當(dāng)上方的波形端口沒有連接數(shù)據(jù)時(shí)，該函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)新的波形數(shù)據(jù)。當(dāng)波形端口連接了一個(gè)波形數(shù)據(jù)時(shí)，函數(shù)根據(jù)輸入的值來修改這個(gè)波形數(shù)據(jù)中的值，并輸出修改后的波形數(shù)據(jù)。第十一頁第十二頁，共33頁。獲取波形屬性函數(shù)的使用的前面板創(chuàng)建波形函數(shù)的圖標(biāo)和端口創(chuàng)建波形并獲取波形成分的程序框圖第十二頁第十三頁，共33頁。創(chuàng)建波形并獲取波形成分的前面板8.3.3設(shè)置波形函數(shù)和獲取波形函數(shù)設(shè)置波形函數(shù)是為波形數(shù)據(jù)添加或修改屬性的。當(dāng)“名稱”輸入端口指定的屬性已經(jīng)在波形數(shù)據(jù)的屬性中存在時(shí)，函數(shù)將根據(jù)“值”端口的輸入來修改這個(gè)屬性。當(dāng)“名稱”端口指定的屬性名稱不存在時(shí)，函數(shù)將根據(jù)這個(gè)名稱以及“值”端口輸入的屬性值為波形數(shù)據(jù)添加一個(gè)新的屬性。設(shè)置波形函數(shù)的圖標(biāo)和端口獲取波形屬性函數(shù)的圖標(biāo)和端口第十三頁第十四頁，共33頁。8.3.4索引波形數(shù)組函數(shù)索引波形數(shù)組函數(shù)是從波形數(shù)據(jù)數(shù)組中取出由索引輸入端口指定的波形數(shù)據(jù)。當(dāng)從索引端口輸入一個(gè)數(shù)字時(shí)，此時(shí)的功能與數(shù)組中的索引數(shù)組功能類似，即通過輸入的數(shù)字就可以索引到想得到的波形數(shù)據(jù)；當(dāng)輸入一個(gè)字符串時(shí)，索引函數(shù)按照波形數(shù)據(jù)的屬性來搜索波形數(shù)據(jù)。索引數(shù)組函數(shù)的圖標(biāo)和端口8.3.5獲取波形子集函數(shù)起始采樣/時(shí)間端口用于指定子波形的起始位置，持續(xù)期端口用于指定子波形的長度；開始/持續(xù)期格式端口用于指定取出子波形時(shí)采用的模式，當(dāng)選擇相對(duì)時(shí)間模式時(shí)表示按照波形中數(shù)據(jù)的相對(duì)時(shí)間取出時(shí)間，當(dāng)選擇采樣模式時(shí)按照數(shù)組的波形數(shù)據(jù)(Y)中的元素的索引取出數(shù)據(jù)。第十四頁第十五頁，共33頁。獲取波形子集的圖標(biāo)和端口取已知波形的子集的程序框圖8.3.6Express函數(shù)ExpressVI是從LabVIEW7Express開始引入的。從外觀上看，ExpressVI的圖標(biāo)很大。1．仿真信號(hào)。2．仿真任意信號(hào)。仿真信號(hào)ExpressVI仿真信號(hào)ExpressVI添加噪聲后“Express”VI以圖標(biāo)形式顯示ExpressVI第十五頁第十六頁，共33頁。配置仿真信號(hào)窗口仿真任意信號(hào)ExpressVI改變仿真任意信號(hào)VI的顯示樣式配置仿真任意信號(hào)窗口第十六頁第十七頁，共33頁。8.4強(qiáng)度圖和強(qiáng)度圖表強(qiáng)度圖和強(qiáng)度圖表使用一個(gè)二維的顯示結(jié)構(gòu)來表達(dá)一個(gè)三維的數(shù)據(jù)。它們之間的差別主要是刷新方式不同。本節(jié)將對(duì)強(qiáng)度圖和強(qiáng)度圖表的使用方法進(jìn)行介紹。8.4.1強(qiáng)度圖強(qiáng)度圖前面板上的顏色梯度指示器默認(rèn)超界時(shí)的顏色增加刻度定義超界顏色第十七頁第十八頁，共33頁。8.4.2課堂練習(xí)——設(shè)計(jì)顏色表設(shè)計(jì)一個(gè)顏色表，要求有上下溢出的顏色顯示。程序框圖前面板顯示8.4.3強(qiáng)度圖表與強(qiáng)度圖一樣，強(qiáng)度圖表也是用一個(gè)二維的顯示結(jié)構(gòu)來表達(dá)一個(gè)三維的數(shù)據(jù)類型，它們之間的主要區(qū)別在于圖像的刷新方式不同：強(qiáng)度圖接收到新數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)自動(dòng)清除舊數(shù)據(jù)的顯示；而強(qiáng)度圖表會(huì)把新數(shù)據(jù)的顯示接續(xù)到舊數(shù)據(jù)的后面。也就是波形圖表和波形圖的區(qū)別。第十八頁第十九頁，共33頁。設(shè)置圖表歷史長度強(qiáng)度圖表的使用第十九頁第二十頁，共33頁。8.5三維圖形在很多情況下，把數(shù)據(jù)繪制在三維空間里會(huì)更形象和更有表現(xiàn)力。大量實(shí)際應(yīng)用中的數(shù)據(jù)，例如某個(gè)平面的溫度分布、聯(lián)合時(shí)頻分析、飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)等，都需要在三維空間中可視化顯示數(shù)據(jù)。三維圖形可令三維數(shù)據(jù)可視化，修改三維圖形屬性可改變數(shù)據(jù)的顯示方式。三維圖形第二十頁第二十一頁，共33頁。8.5.1三維曲面圖

三維曲面圖用于顯示三維空間的一個(gè)曲面。在前面板放置一個(gè)三維曲面圖時(shí)，程序框圖將出現(xiàn)兩個(gè)圖標(biāo)。經(jīng)典選板ActiveX三維曲面圖、新式選板中的三維曲面圖三維曲面的圖標(biāo)和端口正弦信號(hào)的三維曲面圖第二十一頁第二十二頁，共33頁。三維曲面圖的錯(cuò)誤使用曲面z=sin(x)cos(y)三維曲面圖的錯(cuò)誤使用三維曲面圖的旋轉(zhuǎn)操作第二十二頁第二十三頁，共33頁。三維曲面圖特性的選擇CWGraph3D控件的屬性設(shè)置對(duì)話框三維顯示設(shè)置對(duì)話框燈光設(shè)置對(duì)話框第二十三頁第二十四頁，共33頁。添加了光影效果的三維曲面圖網(wǎng)格平面設(shè)置對(duì)話框Plot項(xiàng)對(duì)話框圖形的顯示風(fēng)格Surf+Line顯示風(fēng)格光標(biāo)的添加添加了光標(biāo)的三維曲面圖第二十四頁第二十五頁，共33頁。8.5.2三維參數(shù)圖

上一小節(jié)介紹了三維曲面的使用方法，三維曲面可以顯示三維空間的一個(gè)曲面，但在顯示三維空間的封閉圖形時(shí)就無能為力了，這時(shí)就需要使用三維參數(shù)圖了。經(jīng)典選板ActiveX三維參數(shù)圖、新式選板中的三維參數(shù)圖的三維參數(shù)曲面的圖標(biāo)和端口8.5.3課堂練習(xí)——三維球面繪制單位球面，球面的參數(shù)方程為：x=cosαcosβ（8-1）y=cosαsinβ（8-2）z=sinβ（8-3）程序框圖前面板顯示第二十五頁第二十六頁，共33頁。8.5.4三維曲線圖三維曲線圖是用于顯示三維空間中的一條曲線。經(jīng)典選板ActiveX三維曲線圖、新式選板中的三維線條圖三維曲線的圖標(biāo)及其端口三維的余弦曲線繪制螺旋線的程序框圖螺旋線的直接顯示第二十六頁第二十七頁，共33頁。經(jīng)過特性設(shè)置后的螺旋線設(shè)置屬性瀏覽器窗口8.5.5極坐標(biāo)圖極坐標(biāo)圖實(shí)際上是一個(gè)圖片控件，極坐標(biāo)的使用相對(duì)簡單。第二十七頁第二十八頁，共33頁。極坐標(biāo)圖的前面板和程序框圖極坐標(biāo)圖的圖標(biāo)和端口8.5.6課堂練習(xí)——數(shù)學(xué)函數(shù)的極坐標(biāo)圖設(shè)置數(shù)學(xué)函數(shù)ρ=sin3α的極坐標(biāo)圖。使用極坐標(biāo)圖繪制ρ=sin3α第二十八頁第二十九頁，共33頁。8.6課堂實(shí)例——使用ExpressVI生成曲線本例首先產(chǎn)生一個(gè)仿真信號(hào)，然后通過創(chuàng)建XY圖，在XY圖中顯示一