4创业-~句钞Ib基于LabVIEW的虚拟频谱分析仪设计徐晓彤，王向周，郭建勋，刘春华(北京理工大学自动控制系，北京.100081)摘要:介绍了以虚拟仪器开发平台LabVIEW为基础的虚拟频谱分析仪的设计方法和设计思想.关键询:虚拟仪器;LabVIEW;频谱分析仪TheVirtualSpectrumAnalysisInstrumentBasedonLabVIEWAbstract:币lispaperintroducesthemethodandideatodesigntheVirtualSpectrumAnalysisInstrumentbasedontheplatfonnofLabVIEW.Keywords:Virtualinstrument;LabVIEW;Spectrumanalysisinstrument。引言测量信号在某一i畴时的宣，并在AID转换过程中保信号处理是数据来集系统或洞II进{义桂系统设持"官号不:~，即;':现信亏的时间离散化.最后AID计和分析的一个贯要完成部分，几乎协;'.J:'_到所有的转挟器将输入的模拟量转化为数字量输出.6062E工程领域，而频谱分听正是信号纯理中一个非常重采集卡的采样频率最大可以达到500κS/s•要的分析手段。传统频谱分析仪器价格昂贵，体积PCI-6024E使用的是系统定时控制器，控制器包括庞大，不便于工程技术人员携带用于现场操作。基三个定时部分，模拟量输入，模拟量输出，以及一于LabVIEW的虚拟频谱分析仪改变了这种状况，般的定时计数器。在使用之前，必须对DAQ卡的用软件代替硬件的设计思路使工程人员可以方便硬件进行配置，这些控制程序用到了相应的低层携带进行现场数据采集、处理与分析.先进、灵活、DAQ驱动程序。〈信号分析处理强大的数字信号分析功能是LabVIEW编程环境的信号输入调理电路计算机与显示)主要特点之一.LabVIEW有能力解决复杂的数字信号分析与处理问题。1虚拟频谱分析仪的组成结构虚拟频谱分析仪是由计算机(含LabVIEW应用平台)、数据来集卡以及信号调理电路(传感器、图1小信号调理放大、滤波电路等)组成的(如图1所示).其中数据来集卡选取的是NI公司生产的2虚拟频谱分析仪的功能PCI-6024E.它是一个具有模拟、数字以及定时I/O一台频谱分析仪最主要的功能自然是进行频等多功能的数据来集卡，它主要由一个12位的AID谱分析.本文设计的虚拟频谱分析仪所具有的功能转换器、两个12位的D/A转换器、8信道的TTL是进行傅立叶变换，自功率谱分析，互功率谱分析。电平数字νo以及两个24位的计数/定时器组成.同时该虚拟频谱分析仪还具有加窗函数，数据存储支持双极性的模拟信号输入，分辨率12bits.采样与回放的辅助功能.下面先介绍一下频谱分析仪的频率是200ksls.两路模拟量输出通道，分辨率是理论知识以便大家更好的了解虚拟频谱分析仪.12bits.双极性输出电压范围是正负10伏。采集卡2.1频谱分析与FFf中的多路开关将多路信号轮流切换到放大器的输信号的频域分析或者说频谱分析，就是研究信入端，实现多路信号的分时采集.来样/保持器取出号的频率结构，求取各频率分量的幅值，相位按频收稿日期:2004-08-30作者简介2徐晓彤，北京理工大学自动控制系2002级硕士.(340]第26卷增刊2004-09,。1994-2007ChinaAcademicJournalEI四tronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net4创造-~句妙etb率的分布规律，并建立以频率为横轴的各种"谱"。傅立叶变换将时域信号与频域信号联系础一LabV叫的算式为4位)=荆州)12些在时域中难以分析的信号，在频域中它的特征可以看的一目了然。2.2.2互功率谱密度连续时间信号x(t)的傅立叶变换定义为对于N点的离散序列x(时，y(时，设其傅立叶变换为X(k)，Y(k)，LabVIEW中使用的算式为X(w)=fx(t)l-Jwtdt-<xlty除去IX价)IIY(k)1且曰有x均刷价(ttO)=Jι一1bX(仰w芦')l俨川川Jwiiwt刚t4π-ζ二3虚拟频谱分析仪前面板设计虚拟频谱分析仪的前面板如图2所示，前面板X(w)称为x(t)的傅立叶变换，而x(t)成为中包括了频谱显示口、通道选择气夹佯多数设置、X(w)得傅立叶反变换。如果X(w)是确定的，则频谱分析开关飞步据存储汗夭、或据凹，甘开关、频称其为x(t)的频谱。计算机只能处理离散且是有限i茜公忻参数及啻函数由1没'l~>其中苗函数的设计就长度的数