基于LabVIEW平台的虚拟频谱分析仪的设计与实现

在图4和图5中，输入引脚和输出引脚完全相同，"offset"是指波形的偏移量，一般不进行设置；"resetsignal"是一个布尔型的输入控制，若加载为True时则可以复位波形，若为False则不对波形进行复位；"frequency"是指生成信号的频率；"amplitude"是指想要生成信号的振幅；"phase"是指生成信号的相位；"error in"和"error out"是指当程序有异常发生时的输入和输出；"sampling info"是指要生成信号的采样率，缺省设定为1000，即一秒采样1000个点；"Duty Cycle"即占空比，是指一串理想的脉冲序列中(如方波)，正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。
(2)控制X轴范围子模块
子模块XscaleControl.VI用于实现动态控制波形X轴范围，共有4个输入引脚，其中3个是引用型reference输入，一个是常数型输入引脚。随着输入信号频率的增大，若输出波形的X轴范围固定不变为1的话，那么波形显示太密，导致根本看不清楚图形，故需要当频率增大时，波形x轴范围相对缩小，让波形显示更加清楚。其中三个引用型输入引脚分别指代正弦波频率、三角波频率和波形控件WaveformGraph三个原控件的属性节点(propertynode)。内部工作原理是当正弦波频率和三角波形频率二者中有任一个大于10HZ时就按照二者频率之中较大的那个频率的倒数的数值来当作波形控件WaveformGraph的横坐标轴的最大值，实现了当模拟信号频率增大时波形依然清晰的功能，从而实现了动态地控制波形控件x轴的范围。

(3)波形分析子模块
LabVIEW提供了丰富的波形频谱分析工具，最典型的就是Amplitude and Level Measurement.VI，它的存放路径是后面板中Functions->Signal Analysis，参数对话框中共分为4个区域，分别是要求进行的幅值特征值求取的项目(Amplitude Measurements)、当前信号幅值求取的结果(Results)、输入信号预览窗口(Input Signal)和加窗后信号预览窗口(Result Signal)，其中最重要的是幅值特征值求取项目的设置，需要求取哪个特征值，就在它前面划勾，Amplitude and Level Measurement.VI自动在其图标中添加这一输出端口。频谱分析Amplitudeand Level Measurement.VI功能引脚如图7所示。

该模块有3个输入引脚和8个输出引脚。3个输入引脚分别如下："Restart Averaging"引脚标识是否重启选定的平均处理过程，缺省为False；"Signals"引脚是输入要分析的信号；"error in(no error)"引脚是对在执行到这个VI之前若是发生错误条件的描述；8个输出引脚叙述如下："RMS"引脚指信号均方根值；"Positive Peak"引脚指正向峰值；"error out"引脚指子VI执行错误时的输出信息；"Cycle Average"引脚指一个周期的平均值；"Cycle RMS"引脚指一个周期的均方根值；"Mean(DC)"引脚指信号均值；"Negative Peak"引脚指负向峰值；"Peak to Peak"引脚指峰一峰值，即输入信号波形的正向和负向的最大振幅值。
把模拟生成的2路信号作为此VI的输入引脚"Signals"，就可以对生成的信号进行分析，从而输出该信号的一些参数信息，如信号均值、峰值和一个周期的均方根值等。
另外一个比较典型的信号分析VI就是FFTSpectrum(Real-Im)．VI，该VI可以对输入的时域信号计算出快速傅立叶变换频谱，并分别返回波形的实部谱和虚部谱，在实际应用中进行实部谱和虚部谱的分析也很有意义，傅立叶频谱变换FFT Spectrum．VI功能引脚如图8所示。

该模块共有10个引脚。其中"restart averaging(F)"引脚和上面提到的功能一样，用来标识是否重启选定的平均处理过程；"time signals"引脚标识输入的时域信号；"window"引脚指加窗设置，加窗方式包括可以有多种不同的方式，如Uniform、Hanning、Hamming以及Blackman等；"error in(noerror)"引脚和"error out"引脚标识执行此VI有错误发生时的输入和输出信息；"averaging parameters"引脚指输入波形信号的平均参数；"real parts"引脚标识波形的实部谱，输出可以是用graph图像直观描述的方式也可以是一堆参数的描述形式；"imaginary parts"引脚指输入波形的虚部谱，描述方式同实部谱；其余两个引脚"averaging done"引脚和"averages completed"引脚一般不用，都是对输入波形的一些不常用的参数的叙述。
(4)滤波器以及幅频／相频特性子模块
滤波器子模块处于Functions->Signal Analysis子模板中，它的设置分为4个区域，分别为滤波器参数设置(Filtering Type)、两个预览窗口和预览模式设定区域(VIew Mode)。滤波器种类有四种，分别为高通、低通、带通以及平滑滤波。前三种都容易理解，而平滑滤波主要用于对信号进行局部平均，消除周期性噪声或白噪声。低通滤波器子模块Filter．VI的功能引脚如图9所示。