一种基于Labview的信号发生及分析系统的设计

益朋

摘 要：应用虚拟仪器技术可设计一种基于Labview的可添加噪声和窗函数的虚拟信号发生器及信号分析系统。虚拟信号发生系统能够灵活控制信号的频率、幅值和相位，较快捷地实现多种虚拟信号波形的产生、读取和存储功能，并结合计算机自带的声卡，对虚拟信号发生器所产生的信号进行模拟输出。信号的时域分析和频域分析系统可以完成时域统计、相关分析、加窗分析和频谱分析等功能，软件的性能可通过后续编程进行扩展。

关键词：虚拟仪器；Labview；信号；模拟

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）15-0129-03

虚拟仪器（Virtual Instruments，VI）是计算机技术和仪器深层结合的产物，它是在以计算机为核心的硬件平台上，由用户设计和定义仪器功能，具有虚拟面板，且具体功能由所编写的软件程序来实现的一种计算机系统。与传统仪器相比，虚拟仪器在智能化程度、处理能力、性价比、可操作性等方面都具有明显的技术优势，“软件即仪器”（Software is Instrument）反映了虚拟仪器的基本特征。

传统的信号发生及分析仪器是基于硬件系统结合电路来实现的，存在技术更新周期长、仪器功能无法自定义、与其他设备连接困难、开发维护费用高等问题。传统的信号发生器一般只提供正弦波、方波、三角波等几种波形，而在实际的教学和实验过程中，工作者往往需要一些特殊信号、任意信号波形的输出，传统的信号发生器已经不能很好地满足这样的需求。目前，测控领域的工作者已经开始借助虚拟仪器以软件为核心的技术优势，将信号发生器作为虚拟仪器的一个模块来实现，用来弥补传统仪器的不足。通过利用虚拟仪器技术，已经有一部分具体的测试和分析系统被投用，这些系统大多用于完成某些具体的信号测试及信号分析，但是，对测试信号进行较为全面分析的虚拟仪器还不多见。

本文利用计算机硬件和Labview开发软件，设计既具有普通仪器的基本功能，又有一般仪器所没有的特殊功能的虚拟信号发生器及信号分析系统，实现可添加噪声和窗函数的多种虚拟信号的发生、读取和存储功能，可通过计算机声卡实现信号的模拟输出，并具有信号时域分析和频域分析功能，可完成信号或信号数据的分析功能。

1 系统设计

一台虚拟仪器主要包括软件和硬件两大部分，本文设计的信号发生及分析系统的外围硬件包括计算机和计算机自带的声卡。一般声卡具有16位D/A转换精度，可输出的信号频率范围在1 Hz～20 kHz之间，可以满足一般的测试需求。使用计算

机声卡作为D/A转换工具，比一般的12位D/A卡的精度要高，其价格又相对低廉，具有一f定的可行性。利用声卡的D/A输出，可以将信号发生器所产生的信号作为音频信号，通过功放或线路输出送到音箱等设备转换为声波。

软件系统以Labview 2009 为开发平台，由用户自主设计程序仪器面板，通过编程软件实现信号发生及分析系统的具体功能。信号发生器的基本组成如图1所示。

摘 要：应用虚拟仪器技术可设计一种基于Labview的可添加噪声和窗函数的虚拟信号发生器及信号分析系统。虚拟信号发生系统能够灵活控制信号的频率、幅值和相位，较快捷地实现多种虚拟信号波形的产生、读取和存储功能，并结合计算机自带的声卡，对虚拟信号发生器所产生的信号进行模拟输出。信号的时域分析和频域分析系统可以完成时域统计、相关分析、加窗分析和频谱分析等功能，软件的性能可通过后续编程进行扩展。

关键词：虚拟仪器；Labview；信号；模拟

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）15-0129-03

虚拟仪器（Virtual Instruments，VI）是计算机技术和仪器深层结合的产物，它是在以计算机为核心的硬件平台上，由用户设计和定义仪器功能，具有虚拟面板，且具体功能由所编写的软件程序来实现的一种计算机系统。与传统仪器相比，虚拟仪器在智能化程度、处理能力、性价比、可操作性等方面都具有明显的技术优势，“软件即仪器”（Software is Instrument）反映了虚拟仪器的基本特征。

传统的信号发生及分析仪器是基于硬件系统结合电路来实现的，存在技术更新周期长、仪器功能无法自定义、与其他设备连接困难、开发维护费用高等问题。传统的信号发生器一般只提供正弦波、方波、三角波等几种波形，而在实际的教学和实验过程中，工作者往往需要一些特殊信号、任意信号波形的输出，传统的信号发生器已经不能很好地满足这样的需求。目前，测控领域的工作者已经开始借助虚拟仪器以软件为核心的技术优势，将信号发生器作为虚拟仪器的一个模块来实现，用来弥补传统仪器的不足。通过利用虚拟仪器技术，已经有一部分具体的测试和分析系统被投用，这些系统大多用于完成某些具体的信号测试及信号分析，但是，对测试信号进行较为全面分析的虚拟仪器还不多见。

本文利用计算机硬件和Labview开发软件，设计既具有普通仪器的基本功能，又有一般仪器所没有的特殊功能的虚拟信号发生器及信号分析系统，实现可添加噪声和窗函数的多种虚拟信号的发生、读取和存储功能，可通过计算机声卡实现信号的模拟输出，并具有信号时域分析和频域分析功能，可完成信号或信号数据的分析功能。

1 系统设计

一台虚拟仪器主要包括软件和硬件两大部分，本文设计的信号发生及分析系统的外围硬件包括计算机和计算机自带的声卡。一般声卡具有16位D/A转换精度，可输出的信号频率范围在1 Hz～20 kHz之间，可以满足一般的测试需求。使用计算

机声卡作为D/A转换工具，比一般的12位D/A卡的精度要高，其价格又相对低廉，具有一f定的可行性。利用声卡的D/A输出，可以将信号发生器所产生的信号作为音频信号，通过功放或线路输出送到音箱等设备转换为声波。

软件系统以Labview 2009 为开发平台，由用户自主设计程序仪器面板，通过编程软件实现信号发生及分析系统的具体功能。信号发生器的基本组成如图1所示。

摘 要：应用虚拟仪器技术可设计一种基于Labview的可添加噪声和窗函数的虚拟信号发生器及信号分析系统。虚拟信号发生系统能够灵活控制信号的频率、幅值和相位，较快捷地实现多种虚拟信号波形的产生、读取和存储功能，并结合计算机自带的声卡，对虚拟信号发生器所产生的信号进行模拟输出。信号的时域分析和频域分析系统可以完成时域统计、相关分析、加窗分析和频谱分析等功能，软件的性能可通过后续编程进行扩展。

关键词：虚拟仪器；Labview；信号；模拟

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）15-0129-03

虚拟仪器（Virtual Instruments，VI）是计算机技术和仪器深层结合的产物，它是在以计算机为核心的硬件平台上，由用户设计和定义仪器功能，具有虚拟面板，且具体功能由所编写的软件程序来实现的一种计算机系统。与传统仪器相比，虚拟仪器在智能化程度、处理能力、性价比、可操作性等方面都具有明显的技术优势，“软件即仪器”（Software is Instrument）反映了虚拟仪器的基本特征。

传统的信号发生及分析仪器是基于硬件系统结合电路来实现的，存在技术更新周期长、仪器功能无法自定义、与其他设备连接困难、开发维护费用高等问题。传统的信号发生器一般只提供正弦波、方波、三角波等几种波形，而在实际的教学和实验过程中，工作者往往需要一些特殊信号、任意信号波形的输出，传统的信号发生器已经不能很好地满足这样的需求。目前，测控领域的工作者已经开始借助虚拟仪器以软件为核心的技术优势，将信号发生器作为虚拟仪器的一个模块来实现，用来弥补传统仪器的不足。通过利用虚拟仪器技术，已经有一部分具体的测试和分析系统被投用，这些系统大多用于完成某些具体的信号测试及信号分析，但是，对测试信号进行较为全面分析的虚拟仪器还不多见。

本文利用计算机硬件和Labview开发软件，设计既具有普通仪器的基本功能，又有一般仪器所没有的特殊功能的虚拟信号发生器及信号分析系统，实现可添加噪声和窗函数的多种虚拟信号的发生、读取和存储功能，可通过计算机声卡实现信号的模拟输出，并具有信号时域分析和频域分析功能，可完成信号或信号数据的分析功能。

1 系统设计

一台虚拟仪器主要包括软件和硬件两大部分，本文设计的信号发生及分析系统的外围硬件包括计算机和计算机自带的声卡。一般声卡具有16位D/A转换精度，可输出的信号频率范围在1 Hz～20 kHz之间，可以满足一般的测试需求。使用计算

机声卡作为D/A转换工具，比一般的12位D/A卡的精度要高，其价格又相对低廉，具有一f定的可行性。利用声卡的D/A输出，可以将信号发生器所产生的信号作为音频信号，通过功放或线路输出送到音箱等设备转换为声波。

软件系统以Labview 2009 为开发平台，由用户自主设计程序仪器面板，通过编程软件实现信号发生及分析系统的具体功能。信号发生器的基本组成如图1所示。