Изучение спектра сигналов с помощью средств LabView

Цель работы: изучение спектра сигналов, подаваемых с внешнего источника, с помощью средств, предоставляемых средой разработки LabView.

Задание лабораторной работы сводится к получению звукового сигнала, полученного с помощью устройства ввода – микрофона, цифровой фильтрации полученного сигнала и определению амплитудно-частотного спектра сигнала.

Рис. 1. Лицевая панель ВИ.

На рисунке 1 приведена лицевая панель инструмента, рассмотрим представленные на ней элементы управления и индикации.

Численные элементы управления deviceID и numberofsamples/ch, а также кластер численных элементов управления soundformat– являются элементами настройки ВИ SoundInputConfigure.

Samplemode – задается константой на блок-схеме программы.

Кластер данных различного типа IIR filter specifications – является элементом настройки виртуального фильтра с бесконечной импульсной характеристикой (IIR - infinite impulse response), представляющего собой общую модель для получения различных типов фильтров (ФНЧ, ФВЧ, ПЗФ, ППФ), различной топологии ( Чебышева,  Баттерворта и т.д.).

Численные элементы управления X Minimum и X Maximum определяют соответственно, минимальное и максимально значение на оси X графических индикаторов Spectrum after filtering и Spectrum before filtering.

Графические индикаторы Spectrumbeforefiltering, Spectrumafterfilteringи Signal = f(t) отображают соответственно спектры сигнала до и после фильтрации и сам сигнал во временной зависимости.

Программу виртуального прибора можно разделить на 2 составляющие, реализованные в структуре StackedSequenceStructure.

Рассмотрим первый «кадр» программы.

Рис. 1. Первая часть блок-схемы.

В данной части программы настраивается функция работы с микрофоном и открывается звуковой файл формата .wav, путь к которому указывается на лицевой панели инструмента. Далее данные необходимые для связи инструментов друг с другом поступают через туннели в цикл WhileLoop. Благодаря использованию цикла и сдвиговых регистров можно записывать звуковые сигналы необходимой длительности. Считывание сигнала с микрофона и запись в файл заканчивается при нажатии кнопки Stop. После чего происходит закрытие файла и очистка временного буфера для хранения сигнала с микрофона.

Файл, записанный в этой части программы, можно воспроизвести любым стандартным проигрывателем.

Второй «кадр» программы.

Рис. 2. Вторая часть блок-схемы программы.

В данной части происходит доступ к файлу, записанному в предыдущей части программы. Сигнал выводится на графический индикатор, также здесь происходит фильтрация и вывод на графические индикаторы спектра сигнала до фильтрации и после.

Результаты работы.

Для проверки работоспособности данного инструмента был создан другой инструмент, воспроизводящий синусоидальный сигнал заданной частоты.

Рис. 4. Лицевая панель и блок-схема генератора сигнала.

Из рисунка видно, что генератор настроен на частоту 500 Гц, вывод сигнала происходит на динамики компьютера. Подведя микрофон ближе к динамику, получим следующие результаты.