Занятие 4. Построение виртуального прибора, реализующего периодический сигнал с шумом
Цель работы: создание генератора периодического сигнала, сложение сигналов и изучение влияния шумовой составляющей.
4.1. Создание VI – генератора синусоидального сигнала
Постройте виртуальный прибор, реализующий генератор синусоидальной волны и представляющий результирующую функцию на дисплее. Исходная блок-схема виртуального прибора приведена на рис. 4.1.
Рис. 4.1
В качестве генератора синусоиды используйте Sine Pattern.vi (Шаблон sin-сигнала) из палитры Signal Processing >> Signal Generation (рис. 4.2). На лицевой панели необходимо предусмотреть органы управления для регулировки количества периодов sin-волны (Cycles) и числа точек на графике (Samples). К выходному терминалу Sine Pattern.vi подключите дисплей. Возможные типы дисплеев в LabVIEW: Waveform Chart (аналог ленточного самописца), Waveform Graph (аналог осциллографа) и XY Graph (аналог двухкоординатного осциллографа). С помощью операции Replace рассмотрите различные типы представления дисплеев и выберите наиболее удобный. Отключайте представление терминалов на блок-диаграмме в виде икон.
Внимание! Для эффективного и экономного программирования рекомендуется отключать некоторые избыточные эффекты, появившиеся в версиях LabVIEW, начиная с 7. Выберите Tools >> Options… >> Block Diagram и снимите флажок с пункта Place front panel terminals as icons (Помещать терминалы элементов лицевой панели как иконки).
О
ткройте
окно контекстной помощи и изучите
другие терминалы subVI
Sine
Pattern.vi.
Добавьте в разрабатываемый виртуальный
прибор органы управления амплитудой
и фазой синусоидального сигнала.
Обратите внимание: толстый проводник
на выходе генератора сигнала указывает
на передачу массива (array)
числовых данных.Перейдите на лицевую панель. Задайте количество точек сигнала (порядка 500) и число циклов (2–3). Запустите виртуальный прибор.
4.2. Исследование биения частот
Введите еще один генератор синусоидального сигнала Sine Pattern.vi. Задайте для него амплитуду и количество точек, как для первого генератора. Если частоты сигналов будут немного отличаться, то на дисплее можно будет наблюдать биение частоты. При одинаковом количестве точек в сигнале разнести частоты можно выбором числа циклов. Пусть количество циклов второго сигнала будет пропорционально количеству циклов первого. Обеспечьте это с помощью узла Multiply (палитра Programming >> Numeric), к которому подсоедините терминал элемента, управляющего разбалансом частот. По правой кнопке на этом управляющем элементе выберите Format & Precision… и уберите флажок Hide trailing zeros (Прятать последующие нули). Здесь же задайте нужное число значащих цифр в представлении числа.
С
ложите
два полученных сигнала, выведите сумму
на дисплей. Установите количество
циклов порядка 10. Запустите VI в непрерывном
режиме. Задавайте множитель разбаланса
частот в широком диапазоне (0.01…10.0),
наблюдайте изменение результирующего
сигнала на дисплее. Зафиксируйте
несколько характерных графиков.
4.3. Исследование влияния шума на периодический сигнал
В
ведите
в блок-схему новый элемент – генератор
“белого шума” (Uniform
Noise.vi)
из палитры Signal
Processing >> Signal Generation
(рис. 4.2).
С
его помощью “зашумите” идеальный
синусоидальный сигнал с первого
генератора (функция Programming
>> Numeric
>> Add).
Результирующий шумящий сигнал выведите
на второй дисплей.Для изучения влияния амплитуды шумовой составляющей добавьте новый управляющий элемент и назовите его Signal/Noise (отношение сигнал/шум). По умолчанию в LabVIEW амплитуды сигналов и шумовой составляющей приняты за единицу. (Найдите, где задаются эти значения.) Изменить отношение сигнал/шум можно, либо увеличивая амплитуду синусоидального сигнала, либо уменьшая амплитуду шума. Во втором случае на блок-диаграмме удобно ввести промежуточный элемент – Reciprocal (1/x) между терминалом Signal/Noise и Uniform White Noise.vi. Обратите внимание на то, что представление данных (representation) в терминале управляющего элемента Samples, задающего целочисленное количество точек, должно иметь формат Integer, а в других терминалах – вещественное с плавающей запятой Double (рис. 4.3).