Тестирование и диагностика в инфокоммуникационных системах
..pdf
Рис.18. Вид лицевой панели
Назначение регуляторов и переключателей.
Reset signal – Сигнал сброса.
Амплитуда – Регулятор амплитуды.
Частота – Регулятор частоты.
dB On(F) – Включает режим отображения амплитуды сигнала на анализаторе спектра в децибелах.
Окно – Выбор одного из оконных преобразований Фурье. Доступные окна приведены на Рис.18.
31
Рис.19. Доступные окна
Тип сигнала – Выбор типа генерируемого сигнала. Доступны следующие сигналы:
Синус(Sine Wave)
Пила(Sawtooth)
Треугольной формы(Triangle wave)
Меандр(Square Wave)
Заполнение цикла прямоугольного сигнала(%) – Показывает насколько велика длительность импульса по отношению к периоду повторения.
Информация о выборке – Имеет два поля:
FsSamples/sec(Количество значений на секунду).
#s –Number of samples(Количество значений)
32
Примечание: Изменяя размер выборки можно добиться отображений
больших частот. Следует отметить, что частота задаваемая генератором напрямую зависит от числа выборки. По теореме Котельникова F=
.
Где d-длительность (для удобства принята 1); N-число выборки.
Параметры усреднения - Параметры, по которым усредняются показания на анализаторе спектра.
Weighting mode – Режим аппроксимации o Linear – Линейный
o Exponential – Экспоненциальный
Averaging mode – Режим усреднения o No averaging – Без усреднения o Peak hold – По максимумам
o Vector – По вектору
o RMS averaging – Усреднение по среднеквадратическому значению
Number of averages – Количество значений для усреднения
Stop – Остановка программы
Включить влияние шума – Позволяет выбирать, будет ли оказывать гауссовский шум влияние на сигнал или нет.
Включить генерацию стандартных сигналов – Позволяет выбирать между генерацией стандартных сигналов (меанд, синус, пила) и генерацией сигналов произвольной формы.
Формула – Позволяет задавать в математическом виде сигнал произвольной формы.
Заключение
При используя программноу обеспечения LabVIEW, создается виртуальная измерительная лаборатория, которая включает в себя генератор сигналов, осциллограф, анализатор спектра.
33
В данной лаборатории проводятся исследования характеристик сигналов
различной формы и их спектров.
4.Список рекомендованных источников
1.Сайт компании National Instruments - digital.ni.com›Russia;
2.Обучающие пособие National Instruments – Вводный курс LabVIEW 8.5;
3.Батоврин В. К., Бессонов А. С, Мошкин В. В., Папуловский В. Ф. LabVlEW:
практикум по основам измерительных технологий: Учебное пособие для вузов. - М.: ДМК Пресс, 2005. - 208 с.
4.Пеич Л.И. , Точилин Д.А., Поллак Б.П. LabVIEW для новичков и специалистов-М: Горячая линия-Телеком, 2004 -384 с.
5.Евдокимов Ю.К., Линдваль А.Р., Щербаков Г.И. LabVIEW для радиоинженера. От виртуальной модели до реального прибора. Практичекое руководство для работы в программной среде LabVIEW. – М.: Изд-во
«Пресс», 2007. – 400 с.
34
ПРИЛОЖЕНИЯ
А. БЛОК СХЕМА ПРОГРАММЫ
35
Б. ЛИЦЕВАЯ ПАНЕЛЬ ПРОГРАММЫ
36
Лабораторная работа 2. Исследование методов цифровой обработки
сигналов в инфокоммуникационных системах на базе программной
среды LabVIEW
1. Цель работы
Программа LabVIEW представляет собой среду высокоэффективного графического программирования, разработанную специально для инженеров и научных работников.
LabVIEW сочетает гибкость традиционного языка программирования с интерактивной технологией Экспресс виртуальные приборы (ВП), которые включает в себя автоматическое создание кода, использование помощников,
шаблоны различных приложений и настраиваемые Экспресс ВП. Благодаря этим особенностям эксперты и новички могут быстро, без всяких усилий разрабатывать приложения.
Легкий к восприятию процесс программирования, позволяет уделять больше внимания проблемам, связанным с измерениями и управлением, а не написанию программы.
LabVIEW:
-интуитивно понятный процесс графического программирования;
-встроенные средства для сбора данных, управления приборами, обработки результатов, генерации отчетов, передачи данных и т.д.;
-совместимость с разнообразным оборудованием, в библиотеке более 1400
драйверов;
-шаблоны приложений, более тысячи примеров;
-более 400 математических функций;
-высокая скорость откомпилированных программ;
-работа под операционными системами Windows 2000/NT/XP,Mac OS X, Linux
и Solaris.
37
Обучение и техническая поддержка
LabVIEW позволяет автоматизировать процедуры исследования переходных и установившихся режимов в системах различной физической природы. При этом может выполняться решение систем дифференциальных уравнений.
Описание систем также может быть выполнено с помощью структурных блок -
схем. Каждый блок соответствует определѐнной зависимости между входом и выходом, которая может быть выражена в виде алгебраического,
дифференциального или интегрального уравнения, а также импульсной
(весовой) или частотной характеристики. Кроме того, эти блоки могут быть представлены в виде принципиальных электрических, гидравлических,
пневматических и т. п. схем. Предусмотрена генерация детерминированных и случайных возмущений.
Важной функциональной особенностью LabVIEW является возможность виртуального формирования измерительных систем для различных физических величин: электрических сигналов, деформаций, перемещений, вибраций, шумов,
температур, давлений, расходов, частот и т. п., а также сбора и обработки видеоинформации. Эти системы сопрягаются с реальными измерительными устройствами фирмы National Instruments и предусматривают различные процедуры обработки сигналов, получаемых от стандартных датчиков. В состав этих процедур входят подпрограммы амплитудного, фазового и частотного анализа детерминированных и случайных сигналов.
LabVIEW имеет полностью открытую архитектуру. Пользователь может встраивать собственные процедуры обработки непосредственно в среду
LabVIEW (эти процедуры могут быть описаны как стандартными средствами
LabVIEW, так и внедрены в LabVIEW из других языков и систем программирования).
LabVIEW с успехом используется во всем мире на всех этапах: от исследований и разработок до производственных циклов в различных отраслях,
от сельскохозяйственной до аэрокосмической.
38
2. Краткие теоретические сведения
LabVIEW
История развития технологии виртуальных приборов (ВП) насчитывает уже около двух десятилетий и связана в основном с компанией National Instruments,
которая выпускает оборудование и ряд программных пакетов, поддерживающих технологию ВП, среди которых ключевую роль играет среда графического программирования LabVIEW.
Что же представляет собой среда LabVIEW и разрабатываемые с ее помощью виртуальные приборы?
Слово «виртуальные» в этом словосочетании означает не «эфемерность» приборов, а кардинальное отличие принципов построения их интерфейсных частей и системы обработки информации. Базой для такого прибора служит универсальный или специализированный компьютер.
Большая часть логики обработки измерительной информации реализуется на компьютере программно. При этом сама программа в соответствии с парадигмой графического программирования выглядит как набор функциональных узлов, соединенных проводниками для передачи данных.
Источниками данных для программы могут служить узлы (nodes) подпрограмм
(подприборов) сбора данных встроенных плат или терминалы (terminals)
элементов управления на лицевой панели, а приемниками – терминалы индикаторов, подприборы (SubVI) вывода данных или их сохранения в файлах.
Такая структура программы позволяет реализовать модель потока данных
(dataflow model) для обработки данных, когда данные «втекают» в программу через перечисленные узлы, обрабатываются и «вытекают» из нее на узлы индикации, записи в файл или передачи по сети. При этом потоки, не связанные между собой общими данными, обрабатываются параллельно. Эта модель в корне отличается от модели потока управления (control flow model),
реализуемой в большинстве текстовых языков программирования.
39
Очевидно, что виртуальный прибор, управляющий работой платы и получающий от нее данные, более чем реален, поскольку позволяет получать реальные результаты измерений с заданными метрологическими характеристиками. Алгоритмы сбора и обработки данных, так же как и вид лицевой панели, могут быть изменены в любой момент, в том числе и в процессе измерений. Таким образом, имея, например, плату сбора данных и среду
LabVIEW, можно реализовать на компьютере самые разнообразные измерительные приборы: осциллографы, вольтметры, частотомеры, измерители частотных характеристик или нелинейных искажений.
Вторая особенность – высокая производительность разработки виртуальных приборов.
Для настройки параметров установленных узлов или элементов широко применяются их контекстные меню (pull_down menu), вызываемые щелчком правой кнопки мыши (ПКМ) по изображению узла или элемента.
Каждый функциональный узел, выбираемый из палитры и устанавливаемый на блок-диаграмме, может представлять собой элементарную функцию,
подприбор, Экспресс_ВП, Структуру, Узел свойств, Узел методов, Узел вызова по ссылке или Узел вызова библиотечной функции.
Иконка элементарной функции, подприбора или иконка самого ВП,
выполняет две функции. С одной стороны, ее изображение помогает опознать и выбрать необходимый функциональный узел, с другой стороны, соединительная панель (connector pane) иконки несет информацию о конфигурации входов/выходов этого узла.
Подприборы служат мощным средством разработки иерархических ВП.
Встроенные подприборы реализуют функции высокого уровня. LabVIEW
предоставляет удобные средства для оперативного создания собственных подприборов.
Call By Reference Node (Узел вызова по ссылке) служит для динамического вызова локального или удаленного ВП по его ссылке (reference). При этом
40