基于虚拟仪器的频率测量软件系统设计

基于虚拟仪器的频率测量软件系统设计

2频率测量系统设计

　　2.1虚拟仪器前面板的设计

　　启动LabVIEW后，选择打开一个新面板的选项，然后使用C0ntrols模板上的控制对象(controls)和显示对象(indications)创建一个图形化用户界面(即前面板)[5]。在频率测量系统设计中，依据上述的频率测量方法，前面板主要包括信号产生模块、功率谱估计模块、频率测量模块和结果显示模块四部分，其界面设计如图1所示。

　　在图l中，信号产生模块可以选择数据的来源，仿真参数的设置;功率谱估计模块可以选择功率谱估计的方法和进行谱估计参数的设置;频率测量模块可以完成测量方法的选择和参数设置的功能;结果显示模块则包括数值显示和图形显示两部分，数值显示主要包含测量频率和测量误差的显示，图形显示则包含信号的时域显示和各种方法对应的功率谱图显示。

　　2.2框图程序的设计

　　打开框图程序窗口，首先对在前面板设计时选择的各对象的位置排列整理，然后通过选择功能(functions)模板中的各子项内容，添加用于控制前面板上各个对象的图形化的函数代码，这些函数代码将完成有关的数值计算、数据处理等功能。最后根据虚拟仪器的具体功能连接到前面板上的每一个控制对象和每一个显示对象[6]，最终完成基于功率谱估计的频率测量软件系统，整个系统的设计流程图如图2所示。

　　在图2中，可以看出测量系统核心的两部分分别是功率谱估计模块和频率测量模块。根据功率谱估计的发展现状，设计中主要采用了周期图、Welch、AR谱估计和ARMA谱估计4种方法;而在频率测量模块，主要采用了能量重心法、改进的能量重心法、直接测频法和谱峰搜索法。其中，改进的能量重心法是在原有能量重心法的基础上，通过调用Array Max & Min函数找出最大元素的索引号，然后对功率谱数组从第一个元素开始，按一定长度抽取一子数组，可以认为这个数组中包含了信号频率的全部功率谱线，从而进行能量重心测频。而直接测频法，则是针对输入信号，通过调用Ext。ract Single Tone Informa-tion函数直接完成测频[7]。