Сегодня: ________________ 2009 г. Общий физический практикум Склярова Елена Александровна. - презентация

1 Сегодня: ________________ 2009 г. Общий физический практикум Склярова Елена Александровна

2 Занятие 8 Сегодня: суббота, 17 мая 2005 г. LabVIEW – среда разработки виртуальных приборов Лабораторная работа 7 (упр.31- упр.34)

3 Упражнение 31 - Использование реального БПФ Ваша цель: в этом упражнении вы реализуете двустороннее и одностороннее преобразование сигнала Фурье. Передняя панель 1.Сформируйте переднюю панель, как показано на следующем рисунке.

4 Упражнение 31 - Использование реального БПФ Блок-схема 2.Сформируйте блок-схему, показанную на следующем рисунке. Array Size (Functions"Array) масштабирует вывод БПФ # of samples, чтобы получить правильную амплитуду компонентов частоты.

5 Упражнение 31 - Использование реального БПФ Sine Wave (Functions"Analysis"Signal Generation) генерирует волну синусоидальной формы. Real FFT (Functions"Analysis"Digital Signal Processing) вычисляет БПФ входных данных. Complex to Polar(Functions"Numeric"Complex) выделяет в комплексном числе действительную и мнимую части. 3.Сохраните этот VI как FFT_2sided-***.vi в каталоге LabVIEW\Activity. 4. Выберите frequency (Hz) = 10, sampling freq = 100 и # of samples = 100. Выполните VI.

6 Упражнение 31 - Использование реального БПФ Двустороннее БПФ 5.Исследуйте частотный спектр. Обратите внимание на два пика, один в 10 Гц и другой в 90 Гц. Пик в 90 Гц - фактически отрицательная частота 10 Гц. 6.Выполните VI с frequency (Hz) = 10 и затем с frequency (Hz) = 20. Для каждого случая обратите внимание на сдвиг в обоих пиках спектра. 7.Поскольку fs = 100 Гц, вы можете точно производить выборку только сигналов, имеющих частоту < 50 Гц. Измените frequency (Hz) на 48 Гц. 8.Теперь измените frequency (Hz) на 52 Гц. 9.Имеется ли любое различие между результатами пункта 5 и тем, что вы видите на графиках теперь? 9.Измените frequency (Hz) на 30 Гц и 70 Гц и выполните VI.

7 Упражнение 31 - Использование реального БПФ Одностороннее БПФ 10. Измените блок-схему VI, как показано ниже.

8 Упражнение 31 - Использование реального БПФ Equal To O? function (Functions"Comparison) проверяет, является ли индекс массива равным нулю. Если так, это соответствует постоянному току и не должно быть умножено на два. 11.Выполните VI со следующими значениями: equency (Hz) = 30, sampling freq = 100, # of samples = Сохраните VI как FFT_1sided-***.vi в каталог LabVIEW\Activity 13.Измените значение частоты на 70 и выполните VI. Обратите внимание на различие между этим результатом и результатом, полученным в пункте 9.

9 Ваша цель - пронаблюдать различие между оконными и неоконными сигналами. Передняя панель 1.Откройте новую лицевую панель и создайте объекты, как показано на рисунке. Упражнение 32 – Сравнение оконного и неоконного сигналов

10 Блок-схема Сформируйте блок-схему, показанную на следующем рисунке. Упражнение 32 – Сравнение оконного и неоконного сигналов

11 Sine Pattern VI (Functions"Analysis"Signal Generation) генерирует синусоидальную волну с числом циклов, определенных в управлении цикла. time waveform of the sine wave is windowed using the Hamming Window VI (Functions"Analysis"Windows) - оконная и неоконная формы волны отображается слева на графиках лицевой панели. Amplitude and Phase Spectrum VI (Functions"Analysis"Measurement) получают амплитудный спектр сигнала. Эти волны отображаются на двух графиках справа в лицевой панели. Упражнение 32 – Сравнение оконного и неоконного сигналов

12 3.Сохраните VI как Windowed & Unwindowed Signal-***.vi в каталоге LabVIEW\Activity. 4.Установить cycles = 10 (целое число) и выполните VI. 5.Измените cycles = (вещественное число) и выполните VI. 6.Измените cycles = 10.5 и наблюдайте графики. Спектральное рассеяние первоначального сигнала очевидно. Упражнение 32 – Сравнение оконного и неоконного сигналов

13 Ваша цель - вычислить амплитуду и фазовый спектр сигнала. Передняя панель 1. Откройте Amp Spectrum Example VI из Examples\analysis\measure\measxmpl.llb. Сигнал генерируется Simple Function Generator VI, который моделирует многофункциональный генератор с аддитивным белым шумом. Упражнение 33 - Определение амплитудных и фазных характеристик спектра

14 Блок-схема 2. Откройте и исследуйте блок-схему. Упражнение 33 - Определение амплитудных и фазных характеристик спектра Amplitude and Phase Spectrum VI вычисляют амплитудный и фазовый спектр сигнала

15 3. Выполните VI. 4. Выполните VI непрерывно так, чтобы вы могли изменять моделируемую частоту и тип формы волны, а также амплитуду и уровень шума сигнала. Обратите внимание на изменения для амплитудного спектра. Упражнение 33 - Определение амплитудных и фазных характеристик спектра

16 Ваша цель: вычислить частотную характеристику, вычислить функцию Coherence и понять, как это используется, чтобы потом вы смогли проверить правильность ваших размеров частотной характеристики. Передняя панель 1.Открыть новую переднюю панель, и добавить объекты, показанные в следующем рисунке. Эта передняя панель показывает величину частотной характеристики и функцию Impulse Response для полосового фильтра. Функция Coherence составляют график на том же масштабе как и величина частотной характеристики, потому что это - также спектральное измерение. Упражнение 34 - Вычисление частотного и импульсного отклика

17

18 Блок-схема 2. Откройте блок-схему, и измените как показано на следующем рисунке. Здесь мы измеряем ответ системы полосового фильтра (Фильтр Баттерворта VI), передавая белый шум (Однородный Белый шум VI) как стимул системы и, собирая данные фильтра, как результат работы системы. И стимул и ответ - окно windowed Hanning (Масштабируемое Окно Области Времени VI) и вся система контролируется для ряда кадров(фреймов), или составляет в среднем. Стимул и данные ответа затем посланы Сетевым Функциям (в среднем) VI, где все фактические вычисления касались с ответом частоты в энергосистеме, сделаны. Упражнение 34 - Вычисление частотного и импульсного отклика

19

20 Сетевые Функции (в среднем) VI вычисляют частотную характеристику (величина и фаза), перекрестный спектр мощности (величина и фаза), функция когерентности, и ответ импульса. Увеличивая число кадров(фреймов) данных ввода и вывода (увеличение составляет в среднем на передней панели), оценки функций ответа системы улучшаются. В этой диаграмме, только величины частотной характеристики, когерентность, и ответ импульса составляют график. Упражнение 34 - Вычисление частотного и импульсного отклика

21 Функция Coherence измеряет, сколько из выходного сигнала соотнесен со входной сигналом, и таким образом это дает индикацию относительно проверки правильности вашей оценки частотной характеристики. Вводимое шумовое и нелинейное поведение системы в некоторых частотах заставляет функцию Coherence погружаться ниже единицы в тех частотах. Для несоотнесенного шума системы, больше составляет в среднем, принимаются, больше единицы подходов функции Coherence, и лучше оценка частотной характеристики. Один последний бит информации, чтобы помнить относительно функции Coherence - то, что это только определено, когда Вы составляете в среднем больше чем один кадр(фрейм) данных ввода и вывода. Для только один средний, когерентность будет единица во всех частотах, даже, где ваши оценки частотной характеристики могут быть недостаточны. Упражнение 34 - Вычисление частотного и импульсного отклика

22 Покажите итоги лабораторной работы преподавателю До свидания !!!