LabVIEW中的波形数据剖析.doc

LabVIEW中的波形数据
与其他基于文本模式的编程语言不同，在LabVIEW中有一类被称为波形数据的数据类型，这种数据类型更类似于“簇”的结构，由一系列不同数据类型的数据构成。但是波形数据又具有与“簇”不同的特点，例如它可以由一些波形发生函数产生，可以作为数据采集后的数据进行显示和存储。这一节将主要介绍创建波形数据以及处理波形数据的方法。
1 波形数据的创建
LabVIEW中的波形数据既可以由一些用于产生波形的函数、VIs以及Express VIs生成，也可以由数据采集函数从数据采集卡中采集数据而得到。下面主要介绍用函数、VIs以及Express VIs生成波形数据的方法。
在LabVIEW中，与创建波形数据相关的函数、VIs以及Express VIs主要位于函数选板中的波形（Waveform）子选板以及信号处理（Signal Processing）子选板中，两个选板分别如图6-19以及图6-20所示。
图6-19 波形子选板

图6-20 信号处理子选板

下面介绍一些常用的用于产生波形数据的函数、VIs以及Express VIs的使用方法。
1．基本函数发生器函数（Basic Function Generation.vi）
基本函数发生器函数可以产生正弦波、锯齿波、方波和三角波四种波形，并可以任意设定波形的频率、幅值、相位以及偏移量（叠加的直流分量）等属性。
图6-21所示的程序演示了基本函数发生器函数产生多种波形的方法，在例程中，用户可以指定波形的类型（正弦波、锯齿波、方波或三角波）、幅值、频率、相位以及叠加的直流分量的幅值等属性，根据这些属性生成相应的波形。
程序的后面板如图6-22所示。
图6-21 基本函数发生器函数演示程序的前面板

图6-22 基本函数发生器函数演示程序的后面板

2．调谐与噪声波形发生函数（Tones and Noise Waveform.vi）
调谐与噪声波形发生函数用以产生多个一定频率、幅值、相位的正弦信号叠加的波形数据，同时可以模拟噪声和直流分量，并叠加到已有的波形数据上面。
图6-23与图6-24所示的程序演示了调谐与噪声波形发生函数的使用方法。程序中用一个频率10Hz和一个频率为1Hz，幅值均为10V，相位均为0度的两路正弦波叠加，并将叠加后的波形展示于波形图形（Waveform Graph）控件中加以显示。
图6-23 调谐与噪声波形发生函数演示程序的前面板

图6-24 调谐与噪声波形发生函数演示程序的后面板

3．公式波形发生器函数（Formula Waveform.vi）
公式波形发生器函数可以按照用户编辑的公式产生波形数据。
在图6-25和图6-26所示的程序中，按照公式Y=sin（wt）*sin（2*pi（1）*t）产生波形数据，并交给波形图形控件（Waveform Graph）实时显示。
图6-25 公式波形发生器函数演示程序的前面板

图6-26 公式波形发生器函数演示程序的后面板

4．正弦波发生器函数（Sine Waveform .vi）
正弦波发生器是一种十分常用的函数，可以用来产生频率、幅值和相位可控的正弦波波形数据。
图6-27和图6-28分别是正弦波发生器函数演示程序的前面板和后面板。
图6-27 正弦波发生器函数演示程序的前面板

图5-28 正弦波发生器函数演示程序的后面板

5．方波发生器函数（Square Waveform.vi）
方波发生器也是一种十分常用的函数，可以用来产生频率、幅值和相位可控的方波波形数据。图6-29和图6-30是方波发生器函数演示程序的前面板和后面板。
图6-29 方波发生器函数演示程序的前面板

图6-30 方波发生器函数演示程序的后面板

图6-49 正弦波发生器VI演示程序的后面板

6．信号仿真函数（Simulate Signa）
信号仿真函数是LabVIEW中具有代表性的Express VIs，它具备Express VIs功能强大、使用方便的一般特点。只要在该Express VI的属性窗口中对其属性作简单的设置就可以生成正弦波、方波、三角波、锯齿波以及直流信号，并且可以设置波形的幅值、频率等多种属性。
利用信号仿真函数编写的例程的前面板和后面板分别如图6-31和图6-32所示。
图6-31 信号仿真函数演示程序的后面板

图6-32 信号仿真函数演示程序的后面板

2 波形数据的使用
LabVIEW中用于处理波形数据的函数、VIs、以及Express VIs主要位于函数选板中的信号分析（Analyze）子选板和波形（Waveform）子选板中，下面对其中比较常用的几个函数、VIs和Express VIs作简要的介绍。
1．获取波形数据中的成员函数（Get Waveform Components.vi）
获取波形数据中的成员函数可以将波形数据中的波形触发的时刻、波形数据的数据点之间的时间间隔以及波形数据值等信息提取出来，便于后续分析和处理。
在图6-33所示的获取波形数据中的成员函数演示程序中，用基本函数发生器产生一个正弦信号，并获得这个正弦信号的波形的起始时刻t0，波形采样时间间隔dt以及波形数据Y。
图6-33 获取波形数据中的成员函数演示程序的前、后面板

2．脉冲测量函数（Pulse Measurements.vi）
脉冲测量函数可以用来测量波形数据的周期、脉冲持续时间等波形数据的属性。
图6-34所示的程序演示了该VI的使用方法。
图6-34 脉冲测量函数演示程序的前、后面板

3．测量波形的幅值及其最大值、最小值函数（Amplitude and Levels.vi）
该函数用来测量波形数据的幅值、最大值以及最小值。
图6-35所示的程序测量了一个正弦波发生器函数产生的波形数据的幅值、最大值以及最小值。
图6-35 测量波形的幅值及其最大值、最小值函数演示程序的前、后面板

4．波形的频谱测量函数（Spectral Measurements.vi）
波形的频谱测量函数可以对波形数据作频谱分析，测量数据的幅值谱和相位谱，该函数的[属性]对话框如图6-36所示，只要在[属性]对话框中对该函数的属性作设置就可以简单地对该VI进行频谱分析。
图6-36 波形的频谱测量函数的属性对话框

图6-37所示的程序分析了正弦波发生器产生的正弦数据的频谱。
图6-37 波形的频谱测量含糊演示程序的前、后面板

5．波形的幅值与极值测量（Amplitude and Level Measurements）
波形的幅值与极值测量函数可以测量波形数据的幅值、最大值、最小值、平均值、均方差值等数值。它的属性窗口如图6-38所示。
图6-38 波形的幅值与最值测量函数的属性窗口

图6-39和图6-40所示的程序演示了波形的幅值与最值测量函数的使用方法。
图6-39 波形的幅值与最值测量函数演示程序的前面板

图6-40 波形的幅值与最值测量函数演示程序的后面板

6．波形的时间以及过渡态测量函数（Timing and Transition Measurements）
这个函数可以用来测量波形数据的周期、脉冲宽度、占空比、超调等多种时域以及过渡态的性质、图6-41展示了这个函数的属性窗口，在这里可以设置该Express VI输出哪些属性。图6-42和图6-43所示的程序演示了波形的时间以及过渡态测量函数的使用方法。
图6-41 波形的时间以及过渡态测量函数的属性窗口

图6-42 波形的时间以及过渡态测量函数演示程序的前面板

图6-43 波形的时间以及过渡态测量函数演示程序的后面板