《精通LabVIEW信号处理(第2版)》以LabVIEW 2017版本为对象,通过理论与实验结合的方式,深入浅出地讲述LabVIEW的编程实现以及LabVIEW在信号处理中的应用。全书共9章,第1章与第2章主要讲述LabVIEW的基础知识;第3章主要讲述基于LabVIEW的数学分析的实现过程;第4~8章着重讲解LabVIEW在数字信号处理、数字滤波器、数字图像处理以及小波变换等信号处理领域的应用,同时对LabVIEW与其他应用软件的接口技术也作了较为详细的讲述;第9章主要以实验设计与实现的方式进一步说明如何使用LabVIEW软件设计相关实验。本书配套的实例源文件可以扫描封底的二维码下载。
本书重在强调理论与实验的结合,可作为高等院校虚拟仪器及相关课程的教材或教学参考书,也可作为学习LabVIEW的入门及应用教材,供从事信号分析与处理、仿真与测试、通信、电子信息类等工程技术人员参考。

第3章基于LabVIEW的数学分析


LabVIEW作为自动化测试、测量领域的专业软件,在测量信号的时域分析和处理中,用户经常需要对信号进行数学运算和分析,LabVIEW内部集成了600多个分析函数,其中包含了丰富而功能强大的数学分析函数节点,这些函数节点涵盖了初等与特殊函数、函数计算与微积分、线性代数、概率统计、曲线拟合、*优化等方面的应用,为用户的编程提供了极大的方便。LabVIEW本身所具有的强大的数学分析能力可以方便地完成对数据的各种分析和处理,同时也是数字信号处理节点的有益支持,因此,用户熟练掌握这些数学分析函数节点可以在编程实现中达到事半功倍的效果。
从LabVIEW 80版本后,LabVIEW软件特别加强了数学分析与信号处理的能力,除了增强的数学函数库,还极大地增强了MathScript节点的功能和应用。此外,LabVIEW还与MATLAB联合编程,从而实现更为强大的数学分析功能(对于该部分内容介绍详见第7章)。
本章内容将详细讲述LabVIEW集成的常用的数学分析VI函数的使用方法及相应的应用实例实现。
31图形化编程与数学分析
LabVIEW作为图形化编程语言,与传统的基于文本编程语言有很大的不同。若使用传统的文本编程语言来实现数学分析,用户可能要编写很多文本代码,而LabVIEW是通过连线和图标的方式编程,但是如果仅仅使用LabVIEW的基本运算符号和程序结构来实现复杂的数学分析算法,可能会导致杂乱无章的连线,使程序的可读性大大降低。针对这一缺点,LabVIEW封装了大量的数学函数致力于数学分析,并且提供了基于文本编程语言的公式节点、MathScript节点和MATLAB脚本,用户可以通过封装好的VI函数结合基于文本编程语言的节点来实现编程,*终使得程序框图变得非常简洁。因此,用户通过LabVIEW集成的数学分析函数节点,实现数学分析的功能不仅不会导致繁杂的连线,反而由于采取了图形化编程和文本语言编程相结合的方式,它比单纯的文本编程语言具有更大的优势,使得程序的可读性和效率性大大增强。
LabVIEW 2017提供的数学分析函数节点主要位于“函数”选板→“数学”子函数选板下,如图31所示。

图31数学分析函数节点
由图31可以看出,根据不同的数学分析功能,在“数学”子函数选板下数学分析函数节点VI被分为12个子选板,其主要功能如下所示。






●数值:主要用于对数值创建和执行算术及复杂的数学运算,或将数从一种数据类型转换为另一种数据类型等数值操作。
●初等与特殊函数:主要用于执行三角函数、指数函数、双曲线函数、对数函数、离散函数和贝塞尔函数等一些常用的数学函数。
●线性代数:主要是进行线性代数方面的数学分析,包括求解一些线性方程组,进行与矩阵相关的计算与分析等操作。
●拟合:主要用于进行曲线拟合的分析或回归运算,主要包括线性拟合、非线性曲线拟合、高斯曲线拟合、曲线拟合、指数拟合、球面拟合等拟合VI,其中,包含的**曲线拟合VI主要用于计算拟合统计量和系数。
●内插与外推:主要用于进行一维和二维插值、分段插值、多项式插值和傅里叶插值。
●积分与微分:主要用于执行积分和微分操作。
●概率与统计:主要用于执行概率、叙述性统计、方差分析和插值函数。
●*优化:主要用于确定一维或n维实数的局部*大值和*小值、Chebyshev逼近准则等。
●微分方程:主要用于求解微分方程,包括常微分方程VI和偏微分方程VI。
●几何:主要用于进行坐标和角运算,该子选板上的VI可返回数学错误代码。
●多项式:主要用于进行多项式的计算和求解,该子选板上的VI可返回数学错误代码。
●脚本与公式:主要用于计算程序框图中的数学公式和表达式。该子选板上的节点可返回公式解析错误代码、LabVIEW MathScript错误代码或数学错误代码。
关于数值VI子选板的一些基本的数学操作,在第2章相关部分已经详细介绍,这里不再赘述。本章将针对其余的11种数学分析函数节点VI进行介绍,基于LabVIEW的数学分析函数节点有数百个,在此不可能面面俱到、一一阐述,因此,本章将对一些常用的数学分析函数节点VI按照功能应用进行介绍,并采用实例实现,使用户对于其应用有个直观的认识,对其他没有作介绍的VI,用户在设计编程时需要进行详细了解和掌握,同时可参考LabVIEW即时帮助信息自行学习、了解并掌握其应用功能,这里就不再一一赘述。

目录

第1章绪论

11G语言与虚拟仪器概述

111G语言的概念

112虚拟仪器的概念及构成分类

113虚拟仪器的国内外研究现状

12LabVIEW概述及程序组成

121LabVIEW概述

122LabVIEW的程序组成

习题



第2章LabVIEW编程实现

21基本概念

211前面板

212程序框图

213子VI与子程序

214图标/连接端口

215“工具”选板

216“控件”选板

217“函数”选板

218Express VI

22数据类型与操作

221数值型

222布尔型

223字符串与路径

23数据结构

231数组

232簇

233矩阵

234波形数据

24程序结构

241循环结构

242顺序结构

243条件结构

244事件结构

245公式节点与脚本

246局部变量、全局变量与属性节点

25程序调试、项目浏览器与可执行文件的生成

251程序调试

252项目浏览器

253可执行文件的生成



26图形显示

261波形图表

262波形图

263XY图

264强度图和强度图表

265数字波形图

266混合信号图

267二维图形

268三维图形

习题




第3章基于LabVIEW的数学分析

31图形化编程与数学分析

32初等与特殊函数

33函数计算、微积分与微分方程

331函数计算

332微积分

333微分方程

34线性代数

35概率与统计

351基本概念

352常用的随机变量的数字特征

353LabVIEW中概率与统计函数VI

36拟合与插值

361拟合

362插值

37*优化与零点求解

371*优化

372零点求解

38MathScript节点

381MathScript节点概述

382LabVIEW中MathScript节点使用

习题

第4章基于LabVIEW的信号发生、分析与处理

41信号的发生

411基本函数发生器

412基本多频信号发生器

413白噪声信号发生器

414高斯白噪声信号发生器

415周期随机噪声信号发生器

42信号的时域分析与处理

421基本平均直流均方根

422平均直流均方根

423周期平均值和均方根

424瞬态特性测量

425脉冲测量

426幅值和电平测量

427提取单频信息

428提取混合单频信息

429卷积积分

4210相关分析

4211谐波失真分析

43信号的频域分析与处理

431傅里叶变换

432Hilbert变换

433功率谱分析

434联合时频分析

435窗函数

436LabVIEW中其他频域分析处理VI

44波形测量与信号调理

441波形测量

442信号调理

45波形监测与逐点信号分析

451波形监测

452逐点信号分析

习题

第5章基于LabVIEW的滤波器设计

51数字滤波器概述

511数字滤波器的基本概念

512数字滤波器的分类

513实际(非理想)数字滤波器的类型

514实际(非理想)数字滤波器的基本参数设置

515数字滤波器的选择

52LabVIEW中的数字滤波器

521Express VI的滤波器VI

522波形调理VI的滤波器VI

523“函数”选板的滤波器VI

53FIR滤波器设计

54Butterworth(巴特沃斯)滤波器

55Chebyshev(切比雪夫)滤波器

56反Chebyshev(切比雪夫)滤波器

57椭圆滤波器

58贝塞尔滤波器

59中值滤波器

510自适应滤波器

5101自适应滤波器概述

5102自适应滤波器结构原理及算法

5103基于LabVIEW的自适应滤波器的设计实现

习题

第6章基于LabVIEW的数字图像处理实现

61图像处理概述

62IMAQ模块

621“Vision控件”选板

622“视觉与运动”子函数选板

63Vision Assistant 2017

64图像读取与保存

641图像文件格式简介

642读取图像

643保存图像

65基于LabVIEW的图像增强设计实现

651灰度变换

652中值滤波

653锐化滤波

习题

第7章与其他应用软件的接口

71LabVIEW的ActiveX编程

711ActiveX概述

712ActiveX控件容器

713ActiveX函数

714LabVIEW作为ActiveX客户端

715LabVIEW作为ActiveX服务器

716ActiveX事件

72与MATLAB语言接口技术

721MATLAB概述

722MATLAB脚本节点在LabVIEW中的调用

723使用ActiveX函数与MATLAB接口

724两种调用MATLAB方法的比较

73LabVIEW对Windows库函数的调用

731动态链接库(DLL)与API概述

732CIN节点与CLF节点

733调用Windows API

74LabVIEW对DDE函数的调用

习题

第8章基于LabVIEW的小波变换实现

81小波变换的基本理论

811小波变换概述

812从傅里叶变换到小波变换

813常用的小波函数

82在LabVIEW中实现小波变换

83基于LabVIEW与MATLAB的小波去噪算法实现

831小波去噪方法概述

832小波去噪算法的LabVIEW实现

习题

第9章基于LabVIEW的实验设计与实现

91子VI的创建与调用——虚拟温度测量仪的设计与数据显示分析实验

92LabVIEW的MathScript窗口和MathScript节点的使用实验

93信号的分析与处理实验

94基于LabVIEW的简易虚拟示波器设计

95基于LabVIEW的多功能信号发生器设计

96基于LabVIEW的虚拟滤波器设计

习题

参考文献

本书不同于以往的虚拟仪器教程,一般的图书都只注重虚拟仪器图形化编程软件LabVIEW的操作技能,本书简单讲解LabVIEW软件的基本编程,**讲解LabVIEW软件在信号处理中的应用,把LabVIEW与大学课程信号处理和图像处理结合起来**讲解其应用,并增加了实验内容。读者学习完后,读者将会真正掌握LabVIEW在信号处理中的广泛应用和实例分析。