发布时间 : 星期一 文章相位差计的设计和相关分析仪器设计更新完毕开始阅读
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图1.4基于谱分析技术的相位差计运行结果
1.3.2 结果分析
第2章 相关分析虚拟实验仪器
2.1系统总体方案分析及确定 2.1.1 相关分析原理
相关是指两个变量之间的线性关系.相关分析是分析两个信号或一个信号在一定时移前后之间关系的重要工具。传统的相关函数分析实验是通过相关测量仪进行实体测量并得出实
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验结果的,实体相关测量仪价格较高,且在功能上缺乏拓展性.但我们可以使用Labview提供的函数构建出一台数字式的相关分析仪。
两模拟信号x(t)和y(t)进行数字化处理以后，它们的相关函数表达形式应为：
N??
式中：N-沿时间轴的总采样数；i-沿时间轴的采样序数；r-间断时移值。
Rxy(r)?lim1N（3.1） （r?0,1,2,??????,m) x(i)y(i?r)?Ni?1作为有限长采样的相关函数估计为：
1N（3.2） Rxy(r)??x(i)y(i?r)
Ni?1
?用此公式进行离散相关的步骤如下：
（1）取r=0,将所有对应采样点x(i)和和y(i)相乘； （2）将所有乘积相加；
（3）以总采样点数做平均，得到相关函数的一个值Rxy(0)；
（4）取r=1,将所有对应采样点的x(i)和y(i)相乘，然后相加、平均，得到Rxy(1)。依次取r=2,r=3,?按以上步骤重复计算得到相关函数的各个值。
在x(i)和y(i)二离散序列长度相等时,计算Rxy(0)可以用全部计算长度数据来计算,而下一 步计算时因y(i)作一步时移,使可提供计算的序列长度由N变为N-1.且随时移增大,可提供计算的序列长度越来越短,所以互相关函数的估值应为
11 Rxy(r)?x(i)y(i?r) （3.3）?N?ri?1
?与此类似，自相关函数的估值为
1N Rxy(r)?x(i)x(i?r) （3.4）?N?ri?1
?LabVIEW中在“信号处理》信号运算“函数子选板中提供了求互相关的VI-互相关，它所用的算法为
i?1
求自相关的VI所用的算法为
?N Rxy(r)??x(i)y(i?r) （3.5）
Rxy(r)??x(i)x(i?r) （3.6）
i?1?N2.1.2总体方案设计
（1)互相关：本设计的被测信号是仿真生成的，故设计可大致分成三个阶段：信号生成、两个正弦波信号的互相关计算、函数修正。设计的基本流程如图3.1所示。在信号生成阶段，设计的信号是由仿真生成的，可以根据用户的条件设定生成相对应的信号，可以通过执行信号处理》信号生成》正弦信号等操作根据用户设定的采样点数、幅值、相位来生成两个正弦
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信号。在两个正弦波信号的互相关计算阶段，可以利用数学函数对信号的互相关进行求解，由于LabVIEW互相关仅适用于确定性信号中的瞬态信号，所以在一般情况下就需要加以修正，这里我们用Modi Correlation进行修正。
依据用户的要求和参数 生成两个正弦波信号 图2.1 互相关分析设计流程图
（2）自相关：本设计的被测信号是仿真生成的，故设计可大致分成三个阶段：信号生成、滤波处理、两个信号的自相关计算、函数修正。设计的基本流程如图3.2所示。在信号生成阶段，设计的信号是由仿真生成的，可以根据用户的条件设定生成相对应的信号，可以通过执行信号处理》信号生成》基于持续时间的信号发生器、均匀白噪声等操作根据用户设定的采样点数、幅值、相位来生成一个可选信号和一个噪声信号。然后用巴特沃斯滤波器进行滤波，只让在一定频率范围内的波形通过，在两个信号的自相关计算阶段，可以利用数学函数对信号的自相关进行求解，由于LabVIEW互相关仅适用于确定性信号中的瞬态信号，所以在一般情况下就需要加以修正，这里我们用Modi Correlation进行修正。
依据用户的要求和参数生 成一个可选信号和一个均 匀白噪声信号 利用巴特沃斯滤波器对两信号的波形进行滤波处理 结 束 开 始 利用自相关函数对两信号进行自相关计算 用Modi Correlation程序对函数进行修正 利用互相关函数对两信号进行互相关计算 用Modi Correlation程序对函数进行修正 开 始 结 束 图2.2 自相关分析设计流程图
2.2 设计步骤 2.2.1 前面板设计
（1）互相关：执行“控件>新式>数值>数值输入控件、旋钮、水平进度条”操作放置四
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个数值输入控件，分别用来控制相位和频率，放置两个水平进度条来显示频率，放置一个旋钮来用作时标来调节波形图每个周期的采样点数；执行“控件>新式>图形>波形图”操作放置两个图形显示控件用作时域信号和互相关函数图形显示，时域信号图形显示控件的时间轴设为0到1024，幅值设为自动调整Y标尺，互相关函数图形显示控件的时移轴设为-100到100,幅值轴设为自动调整Y标尺；在添加一个停止按钮；最后进行美化处理，完成后的前面板如图4.1所示。
图4.1 互相关分析前面板设计图
（2）自相关：执行“控件>新式>数值>数值输入控件、旋钮”放置六个数值输入控件来分别设置信号幅值和频率、噪声幅值、高低截止频率、信号类型，放置一个旋钮来来用作时标来调节波形图每个周期的采样点数；执行“控件>新式>布尔>水平摇杆开关”操作放置一个开关图标作为带通滤波的开关控制；执行“控件>新式>图形>波形图”操作放置两个图形显示控件用作时域信号和自相关函数图形显示，时域信号图形显示控件的时间轴设为0到1024，幅值设为自动调整Y标尺，互相关函数图形显示控件的时移轴设为-100到100,幅值轴设为自动调整Y标尺；在添加一个停止按钮；最后进行美化处理，完成后的前面板如图4.2所示。
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