数据的分析及处理模板课件

第7章数据的分析及处理数据的分析处理是指在LabVIEW中对数据进行种类及大小的分解、计算等操作。对采集的信号进行分析处理，可以使数据整齐、有规律，更加准确。数据的分析处理为以后的操作提供保障。在第6章中，数据从下位采集，经过传输，送到上位主机。本章主要是对上位机接收到的数据进行分析处理。这是本章的重点，也是整个系统关键。第7章数据的分析及处理数据的分析处理是指在LabVIEW7.1数据分析概述目前，在LabVIEW中进行实时分析、高速浮点运算和数字信号处理已经变得越来越重要。任何采集到的数据，送到上位计算机后，都要对其进行数据分析和处理，为后面的环节使用做准备。这也是测试技术工作的重要组成部分。通常对数据的分析是在时间和频率中，并通过后面的编程使数据和波形显示出来。LabVIEW提供了大量的数据分析处理模块及函数，来完成如下两项。1．测量任务2．分析的特征7.1数据分析概述目前，在LabVIEW中进行实时分析、7.2Labview中信号的分析方法Labview中对信号的分析方法有多种。主要的分析是对数据进行时域到频域的转换。例如，计算幅频特性和相频特性、功率谱、网路的传递函数等。另一些测量VI可以对时域窗和对功率频率进行估算。7.2Labview中信号的分析方法Labview中对信7.3滤波方法及编程在Labview中，波形的分析及处理是最常见的。波形的分析处理主要是对采集到的信号进行滤波，这样也是软件防干扰的一种。在滤去干扰波后，假如需要，还要对波形进行变形，以方便以后的使用或观测。7.3滤波方法及编程在Labview中，波形的分析及处理7.3.1滤波原理及前面板算术平均滤波的原理是连续对N个采样值进行算术求和，再求其平均值。算术平均滤波适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波。这样信号的特点是围绕着一个算术平均值，在某一范围附近作上下波动。下面就从原理入手，进行编程。7.3.1滤波原理及前面板算术平均滤波的原理是连续对N个7.3.2

For循环设置For循环是在特定的循环次数下进行重复运算的控件。主要由循环框架、计数端口、循环端口组成。在算术平均滤波中是用来进行N个数的求和。7.3.2For循环设置For循环是在特定的循环次数下进7.3.3添加组件添加组件就是按需要添加一些必要的运算组件。在算术平均滤波中，只有For循环是不行的，还要在循环中对数据进行求和操作，所以还要添加相关的组件和连接，具体如下：7.3.3添加组件添加组件就是按需要添加一些必要的运算组7.3.4整体完善整体完善就是在编程的最后阶段，对系统进行一些更完备的设置。以上只完成了对N个采集数的相加，算术平均滤波中还要对相加的值计算平均值。所以还要加一个求平均值的控件。7.3.4整体完善整体完善就是在编程的最后阶段，对系统进7.3.5系统工具调用在安装LabVIEW时，系统会自动安装一些常用的工具包，编程过程中可以直接调用。这样也省去了编程的许多的麻烦。下面以调用信号处理中的贝塞尔滤波器为例讲解编程过程。7.3.5系统工具调用在安装LabVIEW时，系统会自动7.3.6其他滤波方法上面对算术平均滤波的原理及编程进行了详解，下面对其他几类常用的滤波原理进行讲解。大体编程和算术平均滤波相差不大，可以按以上方法编程。1．限幅滤波法（又称程序判断滤波法）7.3.6其他滤波方法上面对算术平均滤波的原理及编程进行7.3.6其他滤波方法2．去极值平均滤波7.3.6其他滤波方法2．去极值平均滤波7.3.6其他滤波方法3．中值滤波4．中值滤波、递推平均滤波5．加权递推平均滤波、中值滤波、递推平均滤波7.3.6其他滤波方法3．中值滤波7.4信号的频域分析信号的频域分析是对信号按频率进行分析。这样分析的好处是对信号可以进行频率的分解，得到不现频率下的量值。频率分析的关键是对数据进行相关变换。下面就对频域分析中常用的几种方法进行讲解。7.4信号的频域分析信号的频域分析是对信号按频率进行分析7.4.1傅立叶变换傅立叶变换是一种非常有用的数学分析方法，它能够对一定范围内的数据进行变换，可以进行各类计算及计算机的运算。一般有离散傅立叶和快速傅立叶变换两种。1．离散傅立叶变换（DFT）2．快速傅立叶变换（FFT）7.4.1傅立叶变换傅立叶变换是一种非常有用的数学分析方7.4.2谱分析谱分析是用于在频谱上执行数组的相关分析。它主要是生成一些图形谱，形象直观地表现出来。其中最见是功率谱的分析和应用。它包含有许多函数，如图7.24所示。7.4.2谱分析谱分析是用于在频谱上执行数组的相关分析。7.4.3拉普拉斯变换分析拉普拉斯变换分析是工程数学中常用的积分变换之一。它是把信号从时域上转换为复频域的一种有效算法。实数信号x（s)的实数拉普拉斯变换定义为7.4.3拉普拉斯变换分析拉普拉斯变换分析是工程数学中常7.5信号的时域分析信号的时域分析就是在时间域下对信号进行变换、缩放、微分、积分等各类分析运算。时域分析的最大好处是能对信号按不同时间段分析，得出最佳需要的状态。7.5信号的时域分析信号的时域分析就是在时间域下对信号进7.5.1相关性分析相关性是两个事物过两个量之间的联系，在正常测量中常表示两种的特征的关联程度。运算公式如下：相关性分析函数位于“函数”|“信号处理”|“信号运算”|“自相关”命令打开，如图5.31所示。7.5.1相关性分析相关性是两个事物过两个量之间的联系，7.5.2卷积分析卷积运算是线性系统中进行时域分析有效方法之一。它可以计算出线性系统中对任何一个激励源的零状态响应。它的表达式如下：7.5.2卷积分析卷积运算是线性系统中进行时域分析有效方7.5.3幅值及电平分析幅值和电平分析返回波形或波形数组的幅值、高状态电平和低状态电平。连接至信号输入端的数据类型决定了所使用的多态实例。其端口接线如图7.36所示。7.5.3幅值及电平分析幅值和电平分析返回波形或波形数组7.5.4谐波失真分析谐波失真分析是输入一个信号，进行完全谐波分析，包括测量基频和谐波，并返回基频、所有谐波幅值电平，以及总谐波失真（THD）。其端口接线如图7.39所示。7.5.4谐波失真分析谐波失真分析是输入一个信号，进行完7.6波形生成波形生成是用于一些信号处理或仿真时产生相关的信号。这主要用在一些场合中对某一信号进行拟合，或大小比较，在程序内部产生一个波形。它能生成各种类型的单频和混合单频信号、函数发生器信号及噪声信号。7.6波形生成波形生成是用于一些信号处理或仿真时产生相关的信7.6.1波形生成介绍波形生成VI用于生成各种类型的单频和混合单频信号、函数发生器信号及噪声信号。它的函数如图7.42所示。7.6.1波形生成介绍波形生成VI用于生成各种类型的单频7.6.2周期性随机噪声波形周期性随机噪声波形生成一个包含周期性随机噪声（PRN）的波形。其端口如图7.43所示。7.6.2周期性随机噪声波形周期性随机噪声波形生成一个包7.6.3公式波形公式波形VI是用公式字符串指定要使用的时间函数，创建一个输出波形。VI端口如图7.46所示。7.6.3公式波形公式波形VI是用公式字符串指定要使用的7.6.4仿真信号仿真信号是模拟正弦波、方波、三角波、锯齿波和噪声等波形的一个函数。在后面板程序框图上放置仿真信号后，会自动弹出一个波形设置对话框，可以完成对波形种类、频率、相位等设置。7.6.4仿真信号仿真信号是模拟正弦波、方波、三角波、锯7.7小结本章对数值分析方法进行了详细说明。这时本章的重点，也是本书的重点。同时对数学分析中编程方法进行了具体的编程说明。数据分析中的波形分析是常用的处理方法又是难点，这里作了重点讲解。在有些的测量过程中得到的数值不能直接用于处理，还要进行信号转换。所以这里对信号变化也做了讲解。为以后处理各类信号提供了基础。下面接着将对LabVIEW的信号调理进行说明。7.7小结本章对数值分析方法进行了详细说明。这时本章的重7.8练习题1．信号分析在数据处理中占怎样的地位，重要吗？2．Labviw中有几种信号分析方法？3．试着用公式节点编写一个关于算术滤波的程序（也可以是其他滤波方法）。4．怎样生成一个任意波形发生器？要求在前面板可以对其波形种类、频率、幅值等相关信息可以进行调节。5．信号运算中卷积有什么作用？怎样在各行业中应用？6．什么是谐波失真分析？编程中有什么技巧？7．公式波形编程中，怎样编写自己想要的公式，显示出来，并进行运算？8．编写一个示波器，要求它能够显示出多种想要的波形。同时可以调节多个参数，让用户在输入时有一个波形预览。7.8练习题1．信号分析在数据处理中占怎样的地位，重要吗第7章数据的分析及处理数据的分析处理是指在LabVIEW中对数据进行种类及大小的分解、计算等操作。对采集的信号进行分析处理，可以使数据整齐、有规律，更加准确。数据的分析处理为以后的操作提供保障。在第6章中，数据从下位采集，经过传输，送到上位主机。本章主要是对上位机接收到的数据进行分析处理。这是本章的重点，也是整个系统关键。第7章数据的分析及处理数据的分析处理是指在LabVIEW7.1数据分析概述目前，在LabVIEW中进行实时分析、高速浮点运算和数字信号处理已经变得越来越重要。任何采集到的数据，送到上位计算机后，都要对其进行数据分析和处理，为后面的环节使用做准备。这也是测试技术工作的重要组成部分。通常对数据的分析是在时间和频率中，并通过后面的编程使数据和波形显示出来。LabVIEW提供了大量的数据分析处理模块及函数，来完成如下两项。1．测量任务2．分析的特征7.1数据分析概述目前，在LabVIEW中进行实时分析、7.2Labview中信号的分析方法Labview中对信号的分析方法有多种。主要的分析是对数据进行时域到频域的转换。例如，计算幅频特性和相频特性、功率谱、网路的传递函数等。另一些测量VI可以对时域窗和对功率频率进行估算。7.2Labview中信号的分析方法Labview中对信7.3滤波方法及编程在Labview中，波形的分析及处理是最常见的。波形的分析处理主要是对采集到的信号进行滤波，这样也是软件防干扰的一种。在滤去干扰波后，假如需要，还要对波形进行变形，以方便以后的使用或观测。7.3滤波方法及编程在Labview中，波形的分析及处理7.3.1滤波原理及前面板算术平均滤波的原理是连续对N个采样值进行算术求和，再求其平均值。算术平均滤波适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波。这样信号的特点是围绕着一个算术平均值，在某一范围附近作上下波动。下面就从原理入手，进行编程。7.3.1滤波原理及前面板算术平均滤波的原理是连续对N个7.3.2

For循环设置For循环是在特定的循环次数下进行重复运算的控件。主要由循环框架、计数端口、循环端口组成。在算术平均滤波中是用来进行N个数的求和。7.3.2For循环设置For循环是在特定的循环次数下进7.3.3添加组件添加组件就是按需要添加一些必要的运算组件。在算术平均滤波中，只有For循环是不行的，还要在循环中对数据进行求和操作，所以还要添加相关的组件和连接，具体如下：7.3.3添加组件添加组件就是按需要添加一些必要的运算组7.3.4整体完善整体完善就是在编程的最后阶段，对系统进行一些更完备的设置。以上只完成了对N个采集数的相加，算术平均滤波中还要对相加的值计算平均值。所以还要加一个求平均值的控件。7.3.4整体完善整体完善就是在编程的最后阶段，对系统进7.3.5系统工具调用在安装LabVIEW时，系统会自动安装一些常用的工具包，编程过程中可以直接调用。这样也省去了编程的许多的麻烦。下面以调用信号处理中的贝塞尔滤波器为例讲解编程过程。7.3.5系统工具调用在安装LabVIEW时，系统会自动7.3.6其他滤波方法上面对算术平均滤波的原理及编程进行了详解，下面对其他几类常用的滤波原理进行讲解。大体编程和算术平均滤波相差不大，可以按以上方法编程。1．限幅滤波法（又称程序判断滤波法）7.3.6其他滤波方法上面对算术平均滤波的原理及编程进行7.3.6其他滤波方法2．去极值平均滤波7.3.6其他滤波方法2．去极值平均滤波7.3.6其他滤波方法3．中值滤波4．中值滤波、递推平均滤波5．加权递推平均滤波、中值滤波、递推平均滤波7.3.6其他滤波方法3．中值滤波7.4信号的频域分析信号的频域分析是对信号按频率进行分析。这样分析的好处是对信号可以进行频率的分解，得到不现频率下的量值。频率分析的关键是对数据进行相关变换。下面就对频域分析中常用的几种方法进行讲解。7.4信号的频域分析信号的频域分析是对信号按频率进行分析7.4.1傅立叶变换傅立叶变换是一种非常有用的数学分析方法，它能够对一定范围内的数据进行变换，可以进行各类计算及计算机的运算。一般有离散傅立叶和快速傅立叶变换两种。1．离散傅立叶变换（DFT）2．快速傅立叶变换（FFT）7.4.1傅立叶变换傅立叶变换是一种非常有用的数学分析方7.4.2谱分析谱分析是用于在频谱上执行数组的相关分析。它主要是生成一些图形谱，形象直观地表现出来。其中最见是功率谱的分析和应用。它包含有许多函数，如图7.24所示。7.4.2谱分析谱分析是用于在频谱上执行数组的相关分析。7.4.3拉普拉斯变换分析拉普拉斯变换分析是工程数学中常用的积分变换之一。它是把信号从时域上转换为复频域的一种有效算法。实数信号x（s)的实数拉普拉斯变换定义为7.4.3拉普拉斯变换分析拉普拉斯变换分析是工程数学中常7.5信号的时域分析信号的时域分析就是在时间域下对信号进行变换、缩放、微分、积分等各类分析运算。时域分析的最大好处是能对信号按不同时间段分析，得出最佳需要的状态。7.5信号的时域分析信号的时域分析就是在时间域下对信号进7.5.1相关性分析相关性是两个事物过两个量之间的联系，在正常测量中常表示两种的特征的关联程度。运算公式如下：相关性分析函数位于“函数”|“信号处理”|“信号运算”|“自相关”命令打开，如图5.31所示。7.5.1相关性分析相关性是两个事物过两个量之间的联系，7.5.2卷积分析卷积运算是线性系统中进行时域分析有效方法之一。它可以计算出线性系统中对任何一个激励源的零状态响应。它的表达式如下：7.5.2卷积分析卷积运算是线性系统中进行时域分析有效方7.5.3幅值及电平分析幅值和电平分析返回波形或波形数组的幅值、高状态电平和低状态电平。连接至信号输入端的数据类型决定了所使用的多态实例。其端口接线如图7.36所示。7.5.3幅值及电平分析幅值和电平分析返回波形或波形数组7.5.4谐波失真分析谐波失真分析是输入一个信号，进行完全谐波分析，包括测量基频和谐波，并返回基频、所有谐波幅值电平，以及总谐波失真（THD）。其端口接线如图7.39所示。7.5.4谐波失真分析谐波失真分析是输入一个信号，进行完7.6波形生成波形生成是用于一些信号处理或仿真时产生相关的信号。这主要用在一些场合中对某一信号进行拟合，或大小比较，在程序内部产生一个波形。它能生成各种类型的单频和混合单频信号、函数发生器信号及噪声信号。7.6波形生成波形生成是用于一些信号处理或仿真时产生相关的信7.6.1波形生成介绍波形生成VI用于生成各种类型的单频和混合单频信号、函数发生器信号及噪声信号。它的函数如图7.42所示。7.6.1波形生成介绍波形生成VI用于生成各种类型的单频7.6.2周期性随机噪声波形周期性随机噪声波形生成一个包含周期性随机噪声（PRN）的波形。其端口如图7.43所示。7.6.2周期性