基于Labview的快速傅里叶变换的实现

1、一、概述FFFFT（Fast Fourier Transformation，即为快速傅氏变换，是离散傅氏变DFTX（K）K4N4N-2）次相加，对于 NkN*NN（4N-2）次实数DFT 算法，减小它的运算量，利用 DFTDFT系统或者说数字系统中应用离散傅立叶变换，可以说是进了一大步。FFTFFTFFTLabVIEWLabVIEWBASICLabVIEWLabVIEWGCBASIC，LabVIEWLabVIEWGPIB、串口控LabVIEWV1)的结果、单步执行等，便于程序的调试。二、方案论证1：单一频率正弦信号的 FFTLabviewFFT.viX1正弦信号正弦信号FFT 变换复数至极坐标

2、转换显示图1单一频率正弦信号的FFT结构图1 / 122：叠加了高频噪声的正弦信号的 FFT在 Labview 的信号产生模板提供的常用的信号发生器中找到均匀白噪声发FFT.viX转换为频域信号。然后经过复数至极坐标转换后将其显示出来。其结构如图 所示。正弦信号低通滤波正弦信号低通滤波FFT 变换复数至极坐标转换高频噪声显示三、FFT图 2 混合信号的FFT 结构图LabviewLabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering 是种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言Labview程序又称为虚仪器Virtual Instrument，简

3、称VI。LabVIEW 是一种程序开发环境，类似于C和BASIC 开发环境，但 LabVIEW 与其它计算机语言的显著区别是：其它计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码行，而LabVIEW 使用图形化编程语言 G语言编写程序，产生的程序是框图的形式。像C 或 BASIC一样， LabVIEW 也是通用的编程系统，有一个可完成任何编程任务的庞大的函数库。 LabVIEW 的函数库包括数据采集、 GPIB、串口控制、数据分析数据显示与数据存储等等。LabVIEW 也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画形式显示数据与其通过程序（子VI）的结果、单步执行等等， 便于程序的调试。虚拟仪器 ,简称

4、VI，包括三部分：前面板、框图程序和图标 /连接器。程序前面板，用于设置输入量和观察输出量。它模拟真实仪器的前面板。其中，输入量被称为 Controls（控件），用户可以通过控件向 VI入参数等；输出量被称为 Indicators（指示器）， VI2 / 12术功能等。这些部件都用连线连接，以定义框图的数据流动方向。图标/口器件可以让用户把 VI程序变成一个对象（VI子程序），然后在其他程序中像子程序一样地调用它。图标表示在其他程序中被调用的子程序，而接线端口则表示图标的输入 /输出口，就像子程序的参数端口对应着VI 程前面板控件和指示器的数值。例如示波器和波形发生器，性能强大，但是价格昂贵，

5、且被厂家限定了功 能，只能完成一件或几件具体的工作，因此，用户通常都不能够对其加以 扩展或自定义其功能。仪器的旋钮和开关、置电路与用户所能使用的功能 对这台仪器来说都是固定的。另外，开发这些仪器还必须要用专门的技术和高成本的元部件，从而使它们身价颇高且很不容易更新。基于PC机的虚拟仪器系统，诞生以来就充分利用了现成即用的PC机所带来的最新科技。这些科技和性能上的优势迅速缩短了独立的传统仪器和PC机之间的距离， 包括功能强大的处理器（如 Pentium4)、操作系统与微软 Windows XP、技术和 Apple Mac OSx。除了融合诸多功能强大的特性，这些平台还为用户提供了简单的联网工具。

6、此外，传统仪器往往不便随身携带，而虚拟仪器可以在笔记本电脑上运行，充分体现了其便携特性。需要经常变换应用项目和系统要求的工程师和科学家们需要有非常灵活的开发平台以便创建适合自己的解决方案。可以使用虚拟仪器以满足特定的需要，因为有安装在PC 机上的应用软件和一系列可选的插入式硬件，无需更换整套设备，即能完成新系统的开发。正弦信号的产生在模拟电路围，信号频率以Hz 或周期（Cycle）来测量，但在数字系统中使用数字频率，它是模拟频率与采样频率之比，即数字频率=模拟频率/采样频率，其单位为周期数/采样数。Sub VI: Sine Pattern Pattern .vi43示。SinePattern.

7、vi（13 / 12128（也就是数组的长度。图 3 正弦信号均匀噪声的加入.vi(在信号处理-信号生成子模板)。将白噪声通过一个巴4图 4 叠加了高频噪声的正弦波框图560.450（lowpass）1（highpass），VI2(Bandpass)3(Bandstop)时，fh，flf1flNyquist0.125。fl0，VIX2 (Bandpass)3 (Bandstop)时，fl。介数：阶数指定滤波器的阶数并且必须大于0。默认2X4 / 1201.0VIX图5均匀白噪声发生器图 6 巴特沃斯滤波器低通滤波7图 7 低通滤波快速傅里叶变换频域信号的方法有很多，例如，FourierFour

8、ierFFT5 / 12换等。下面使用LabviewFFT8XFFtFFTXFFTX（FFT.vi组）9FFTXFFT果X，Complex to Polarr分开。rXXdf=fs/N，其中fs的采样率，NrIndexdff=df*rIndex。图 8 FFT 的框图图 9 快速傅里叶变换处理结构图四、性能的测试FFT500，5所示。6 / 12图 10 正弦波FFTComplex to Polar（坐标转换）11图 11 单一频率正弦信号的FFTFFT500300127 / 12图 12 叠加了高频噪声的正弦波1000，1013图 13 低通滤波后的波形8 / 12将低通滤波后的波形输入到 FFT 变换中去所得结果如图 14 所示。图 14 FFT 变换五、结论5Hz495Hz5Hz495HzFFTFFT5Hz10Hz10.FFT，FFT495Hz-10HzFFTFFT。六、性价比Labview，Labview9 / 12FFT我们可以大大提高工作效率。七、课设体会与合理化建议Labview高。在整个设