Создание частотно- модулированного виртуального прибора с выводом спектра сигнала в LabView

1.

Создание частотномодулированного виртуального
прибора с выводом спектра сигнала
в LabView
Выполнил: Панарина Алина Сергеевна
Группа: О202Б
Руководитель: Стрельцов Вячеслав Григорьевич

2.

LabVIEW
LabVIEW – это программная среда с графическим интерфейсом, предназначенная для системного
проектирования в областях, где проводятся испытания, измерения или осуществляется управление,
а также для быстрого доступа к оборудованию и анализа данных. Она значительно упрощает
процесс программирования, позволяя пользователю сосредоточиться на конкретной технической
задаче.
2

3.

LabVIEW: Виртуальные приборы и
управление реальными инструментами
Рабочая область в LabVIEW представляет собой место, где происходит редактирование
программы.
Панель управления в LabVIEW предназначена для размещения элементов
пользовательского интерфейса, таких как кнопки, ползунки и другие.
Панель истории в LabVIEW показывает журнал выполнения программы, содержащий
информацию о вызовах функций, значениях переменных и другие отладочные данные.
3

4.

LabVIEW: Виртуальные приборы и
управление реальными инструментами
LabVIEW предоставляет разнообразные средства для программирования, такие как:
Блоки кода (виртуальные приборы) — основные элементы программы, выполняющие
различные функции и объединяемые для создания цепочек операций.
Функции — заранее определенные алгоритмы и операции для выполнения
математических, логических операций и обработки данных.
Инструменты разработки — помогают создавать интерфейсы, отображать данные и
взаимодействовать с внешними устройствами.
Библиотеки — коллекции готовых блоков кода и функций для упрощения разработки,
доступные для различных областей применения.
4

5.

Преимущества языка LabVIEW
5

6.

Программа LabVIEW
Прикладная программа LabVIEW
состоит из двух основных
компонентов, представленных в виде
окон Windows:
лицевая панель виртуального
прибора, также известная как Front
Panel;
функциональная панель или
панель блок-диаграмм, также
называемая Block Diagram.
6

7.

Инструментальная панель
Инструментальная панель, также известная как линейка, находится в верхней части окон LabVIEW и
содержит кнопки для оперативного управления выполнением программы.
7

8.

Постановка задачи
Цель данного курсового проекта состоит в укреплении знаний, связанных с проектированием
приборов, и в разработке виртуального прибора с помощью графического программирования в
LabVIEW.
Задачи данного курсового проекта включают в себя:
1.
Создание виртуально прибора в среде LabVIEW.
2.
Описание компонентов изучаемого объекта.
3.
Объяснение взаимосвязей и взаимодействия между элементами анализируемой системы.
8

9.

Постановка задачи
Задание:
Разработать виртуальный прибор в среде LabVIEW, который создает частотномодулированный сигнал. Обеспечить функционал для вывода спектра этого сигнала,
позволяющий визуализировать его характеристики.
Исходные данные:
диапазон частот модулирующего сигнала - от 1 до 100 кГц,
диапазон частот несущего сигнала - от 1 до 1 МГц,
диапазон девиации частоты - от 1 до 120 кГц,
амплитуда несущего и модулирующего сигналов - IB.
9

10.

Порядок выполнения работы
Создать лицевую панель виртуального прибора, которая должна содержать следующие органы
управления и индикации
10

11.

Порядок выполнения работы
Создать блок-диаграмму ВП согласно схеме
11

12.

Порядок выполнения работы
Для создания синусоидального сигнала (информационного и несущего) используются два ВП Sine
Waveform.vi (Function – Signal Processing – Wfm Generation – Sine Wfm).
ВП Sine Waveform.vi генерирует кластер signal out, в котором вместе с массивом синусоидального
сигнала содержится информация о частоте сигнала (временной шкале).
12

13.

Порядок выполнения работы
Для преобразования из Waveform в Array
необходимо воспользоваться функцией Get
Waveform Components (Functions –
Programming – Waveform – Get Wfm Comps),
которая позволяет выделить из
осциллограммы составляющие ее
компоненты.
Функцию интегрирования реализует
функция сложения Add (Functions –
Programming – Numeric – Add) и функция
Quotient & Remainder Function (Functions –
Programming – Numeric – Quotient &
Remainder), которая вычисляет значение
целого и значение остатка от деления X на Y
13

14.

Порядок выполнения работы
Для формирования осциллограммы из отдельных
составляющих ее компонентов следует
использовать функцию создания осциллограммы
Build Waveform (Functions – Programming –
Waveform – Build Waveform).
Для получения значения частоты дискретизации
выходной сигнал вывода dt (период
дискретизации сигнала) функции Get Waveform
Components в теле цикла следует использовать
функцию Reciprocal
14

15.

Результат работы
Для начала процесса частотной модуляции мы подаем на вход системы два сигнала:
• модулирующий сигнал;
• несущий сигнал.
Модулирующий сигнал представляет собой низкочастотный сигнал, который
содержит информацию, которую мы хотим передать.
Несущий сигнал имеет значительно более высокую частоту и является основным
сигналом, на который будет накладываться информация из модулирующего сигнала.
15

16.

Результат модуляции
После подачи сигналов на вход системы
происходит процесс модуляции, в результате
чего формируется новый сигнал, который
представляет собой несущий сигнал,
модулированный по частоте в соответствии с
изменениями в модулирующем сигнале. Это
означает, что частота несущего сигнала будет
изменяться в зависимости от характеристик
модулирующего сигнала.
Графики сигналов, полученные в результате
этого процесса, отражают изменения в частоте
несущего сигнала и его форму при модуляции.
Эти графики показывают, как модулирующий
сигнал влияет на частоту и форму несущего
сигнала, что является ключевой особенностью
частотной модуляции.
16

17.

Результат модуляции при подаче
девиации
График энергетического спектра, который отражает зависимость энергии сигнала от его
частотных компонент. Этот график позволяет оценить девиацию, так как ширина спектра
напрямую связана с девиацией частоты.
17

18.

Результат девиации
Если подать только девиацию, то получаем график, представленный ниже.
18

19.

Заключение
В данном курсовом проекте был рассмотрен пример виртуального прибора, созданный с помощью
среды графического программирования LabVIEW. Описанная виртуальная система способна
формировать частотно-модулированный сигнал и отображать его спектр.
В ходе работы над проектом было проведено детальное описание:
Особенностей среды графического программирования LabVIEW, её возможностей и
применения в создании виртуальных приборов.
Работы виртуального прибора в LabVIEW, включая его настройку, подключение компонентов
и генерацию частотно-модулированного сигнала.
Составных элементов исследуемого объекта, включая частотный модулятор, несущий
генератор и другие компоненты, необходимые для создания и работы с частотно-модулированным
сигналом.
Связей и взаимодействия между элементами системы, в том числе передачу данных между
компонентами и обработку сигнала.
19

20.

Спасибо за внимание!