0 引 言
    LabVIEW是基于圖形編譯(Graphics，G)語(yǔ)言的虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)，具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、信號(hào)生成、信號(hào)處理、輸入／輸出控制等功能。與傳統(tǒng)編程采取的文本語(yǔ)言相比，LabVIEW使用G語(yǔ)言編程，界面更加友好直觀，是一種直覺(jué)式圖形程序語(yǔ)言。它有兩個(gè)基本窗口，前面板窗口和流程圖窗口，前面板窗口用于設(shè)置控制對(duì)象和顯示對(duì)象，相當(dāng)于常規(guī)儀器的顯示屏幕或指針；流程圖窗口用于編寫和顯示程序的圖形源代碼，相當(dāng)于語(yǔ)言編程中的語(yǔ)句，它由各種能夠完成一定功能的模塊通過(guò)連接線連接而成。
    信號(hào)特征值以一個(gè)數(shù)值表示信號(hào)的某些時(shí)域特征，是對(duì)測(cè)試信號(hào)最簡(jiǎn)單直觀的時(shí)域描述。在測(cè)試系統(tǒng)中往往用一些模擬儀器表來(lái)指示信號(hào)的特征值。將測(cè)試信號(hào)采集到計(jì)算機(jī)后，可以在測(cè)試虛擬儀器中進(jìn)行信號(hào)特征值處理，并在其前面板上直觀地表示出信號(hào)的特征值，可以給虛擬儀器的使用者提供一個(gè)了解測(cè)試信號(hào)變化的快速途徑。現(xiàn)就基于LabVIEW對(duì)周期信號(hào)及隨機(jī)信號(hào)幅值特征值求取系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1 信號(hào)幅值特征值分析
1．1 周期信號(hào)的幅值特征值
    周期信號(hào)的幅值特征值常以峰值、峰-峰值、均值、均方值和有效值表示。
    (1)峰值xp和峰-峰值xp-p
    峰值xp指在一個(gè)周期內(nèi)信號(hào)x(t)可能出現(xiàn)的最大絕對(duì)瞬時(shí)值，即：xp=|x(t)|max。
    峰-峰值xp-p是指在一個(gè)周期內(nèi)信號(hào)最大瞬時(shí)值xmax與最小瞬時(shí)值xmin之差的絕對(duì)值，即xp-p=|xmax-xmin|。
    信號(hào)的峰值和峰一峰值給出了信號(hào)變化的極限范圍，是選擇測(cè)試裝置的量程和動(dòng)態(tài)范圍的依據(jù)。
    (2)均值μx
    周期信號(hào)的均值表示信號(hào)變化的中心趨勢(shì)，是信號(hào)的常值分量。
    (3)均方值pav和有效值xrms
    周期信號(hào)屬于功率信號(hào)，其能量無(wú)限，平均功率它反映了信號(hào)功率的大小。
    平均功率的平方根就是信號(hào)的有效值xrms，即：

   
1．2 隨機(jī)信號(hào)的幅值
    (1)均值μx是指各態(tài)歷經(jīng)隨即信號(hào)的樣本函數(shù)x(t)在觀測(cè)時(shí)間T上的平均值，即：

   
    它表示隨機(jī)信號(hào)的常值分量，是隨機(jī)信號(hào)波動(dòng)的中心值，描述了隨機(jī)信號(hào)的靜態(tài)分量。
    (2)方差σx2描述隨機(jī)信號(hào)的幅值波動(dòng)程度。用樣本函數(shù)x(t)偏離均值μx的平方均值表示，即：

   
    它是分析隨機(jī)信號(hào)的重要參數(shù)。信號(hào)波動(dòng)的范圍愈大，則σx電愈大?？梢?jiàn)，標(biāo)準(zhǔn)差σx描述了隨機(jī)信號(hào)的動(dòng)態(tài)分量。
    (3)均方值ψx2描述隨機(jī)信號(hào)的強(qiáng)度，它是樣本函數(shù)x(t)的平均值，即：

   
    它代表信號(hào)的平均功率。

2 LabVIEW實(shí)現(xiàn)信號(hào)幅值特征值求取
2．1 LabVIEW實(shí)現(xiàn)周期信號(hào)幅值特征值求取
    用Express VI中的幅值和電平測(cè)量VI最為簡(jiǎn)單有效。它的達(dá)到路徑是函數(shù)→信號(hào)分析→幅值和電平測(cè)量如圖1所示。

    參數(shù)對(duì)話框中共劃分4個(gè)區(qū)域，分別是要求進(jìn)行的幅值特征值求取的項(xiàng)目、當(dāng)前信號(hào)幅值特征值求取的結(jié)果、輸入信號(hào)預(yù)覽窗口和加窗后信號(hào)預(yù)覽窗口。其中，最重要的是幅值特征值求取的項(xiàng)目設(shè)置。
    用Express信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)仿真信號(hào)，其參數(shù)設(shè)置如圖2所示。這是個(gè)具有直流偏置和泊松噪聲干擾的三角波信號(hào)。用幅值和電平測(cè)量檢測(cè)其能夠檢測(cè)的所有幅值特征值的測(cè)試VI的前后面板示圖，如圖3所示。

2．2 LabVIEW實(shí)現(xiàn)隨機(jī)信號(hào)幅值特征值求取
    幅值和電平測(cè)量主要針對(duì)周期信號(hào)進(jìn)行處理，因此，它可以求取的參數(shù)中沒(méi)有包括隨機(jī)信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)差。但可以引入Express VI中的配置統(tǒng)計(jì)它與信號(hào)幅值和電平測(cè)量位于同一個(gè)模板上，如圖4所示。

    現(xiàn)在用Express信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)仿真信號(hào)，其參數(shù)設(shè)置如圖2所示。這是個(gè)具有直流偏置和泊松噪聲干擾的三角波信號(hào)。配置統(tǒng)計(jì)檢測(cè)其能夠檢測(cè)的所有幅值特征值的測(cè)試VI的前后面板示意圖，如圖5所示。

    參數(shù)對(duì)話框共劃分了五個(gè)區(qū)域，分別是要求進(jìn)行的幅值特征值統(tǒng)計(jì)的項(xiàng)目、當(dāng)前信號(hào)幅值特征值統(tǒng)計(jì)的結(jié)果、輸入信號(hào)窗口和統(tǒng)計(jì)極值以及統(tǒng)計(jì)采樣特征。其中，最重要的是幅值特征值統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目的設(shè)置?，F(xiàn)求取隨機(jī)信號(hào)幅值特征值，則選取均方根，標(biāo)準(zhǔn)差，方差即可。

3 信號(hào)的測(cè)量分析
    通過(guò)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)仿真信號(hào)，可以設(shè)定仿真信號(hào)的某些參數(shù)，如信號(hào)的信號(hào)類型、頻率、幅值、偏移量等參數(shù)值。此外，還可以改變?cè)肼曨愋停憾?xiàng)分布噪聲，高斯白噪聲，泊松噪聲等。通過(guò)對(duì)配置仿真信號(hào)參數(shù)的調(diào)節(jié)設(shè)定，觀察LabVIEW對(duì)其特征值做出相應(yīng)的變化，能有效直觀地從多方面驗(yàn)證分析結(jié)果。例如，上文給出一個(gè)直流偏置和泊松噪聲干擾的三角波信號(hào)，則可以通過(guò)Express VI前面板看到當(dāng)前信號(hào)的某些特征值的大小。

4 結(jié) 語(yǔ)
    利用LabVIEW開發(fā)的信號(hào)幅值特征值求取系統(tǒng)完成了周期信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)的采集、顯示、保存。通過(guò)實(shí)測(cè)證明了系統(tǒng)測(cè)試分析結(jié)果的可靠性。利用該系統(tǒng)可以方便地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與分析，提高了測(cè)試效率和結(jié)果的精確度，且擺脫了傳統(tǒng)測(cè)試分析儀器功能單一，成本高，不便于攜帶的缺點(diǎn)。