基于Labview的快速傅里叶变换的实现
12页1、一、概述FFT(Fast Fourier Transformation),即为快速傅氏变换,是离散傅氏变换的快速算法,它是根据离散傅氏变换的奇、偶、虚、实等特性,对离散傅立叶变换的算法进行改进获得的。DFT对于X(K)的每个K值,需要进行4N次实数相乘和(4N2)次相加,对于N个k值,共需N*N乘和N(4N2)次实数相加。改进DFT算法,减小它的运算量,利用DFT中 的周期性和对称性,使整个DFT的计算变成一系列迭代运算,可大幅度提高运算过程和运算量,这就是FFT的基本思想。虽然它对傅氏变换的理论并没有新的发现,但是对于在计算机系统或者说数字系统中应用离散傅立叶变换,可以说是进了一大步。虽然FFT大幅度地降低了常规傅立叶变换的运算量,但对于一般的单片机而言,处理FFT运算还是力不从心.主要原冈是FFT计算过程中的蝶形运算是复数运算,要分开实部和虚部分别计算。在这里利用LabVIEW来实现快速傅立叶变化。LabVIEW是一种程序开发环境,类似于BASIC开发环境;但LabVIEW与其它计算机语言相比,有一个特别重要的不同点:其它计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码行;而LabVIEW
2、使用图形化编程语言G编写程序,产生。的程序是框图的形式。 像C或BASIC一样,LabVIEW也是通用的编程系统,有一个可完成任何编程任务的庞大的函数库.LabVIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储等.LabVIEW也有传统的程序调试工具,如设置断点、以动画方式显示数据及其通过程序(子V1)的结果、单步执行等,便于程序的调试。二、方案论证1:单一频率正弦信号的FFT采用Labview的信号产生模板提供的常用的信号发生器,从中找到正弦信号发生器,使其产生一个正弦信号。将此正弦信号输入到实数FFT。vi中的X端进行快速傅里叶变换处理,使时域信号转换为频域信号.然后经过复数至极坐标转换后将其显示出来。其结构如图1所示。正弦信号FFT变换复数至极坐标转换显示图1 单一频率正弦信号的FFT结构图2:叠加了高频噪声的正弦信号的FFT在Labview的信号产生模板提供的常用的信号发生器中找到均匀白噪声发生器,使其产生一个均匀白噪声,再将均匀白噪声输入到一个巴特沃斯高通滤波器,使其产生一个高频噪声,将此高频噪声与一正弦信号合并从而产生一个混合信号。再将混合信号输
3、入到一个低通滤波器进行低通滤波,滤掉高频噪声.将滤波后的信号输入到实数FFT。vi中的X端进行快速傅里叶变换处理,使时域信号转换为频域信号。然后经过复数至极坐标转换后将其显示出来.其结构如图2所示。 合并正弦信号高频噪声低通滤波FFT变换复数至极坐标转换显示图2 混合信号的FFT结构图三、FFT的实现1Labview平台LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。Labview程序又称为虚拟仪器(Virtual Instrument,简称VI).LabVIEW是一种程序开发环境,类似于C和BASIC开发环境,但LabVIEW与其它计算机语言的显著区别是:其它计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码行,而LabVIEW使用图形化编程语言G语言编写程序,产生的程序是框图的形式.像C或BASIC一样, LabVIEW也是通用的编程系统,有一个可完成任何编程任务的庞大的函数库. LabVIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储等等。
4、 LabVIEW也有传统的程序调试工具,如设置断点、以动画形式显示数据及其通过程序(子VI)的结果、单步执行等等,便于程序的调试。虚拟仪器,简称VI,包括三部分:前面板、框图程序和图标/连接器。程序前面板,用于设置输入量和观察输出量。它模拟真实仪器的前面板。其中,输入量被称为Controls(控件),用户可以通过控件向VI中设置输入参数等;输出量被称为Indicators(指示器),VI通过指示器向用户提示状态或输出数据等。用户还可以使用各种图标,如旋钮、开关、按钮、图表及图形等,使前面板易看易懂.每一个程序前面板都有相应的框图程序与之对应。框图程序,用图形编程语言编写,可以把它理解成传统程序的源代码。框图中的部件可以看成程序节点,如循环控制、事件控制和算术功能等。这些部件都用连线连接,以定义框图内的数据流动方向。图标/接口器件可以让用户把VI程序变成一个对象(VI子程序),然后在其他程序中像子程序一样地调用它.图标表示在其他程序中被调用的子程序,而接线端口则表示图标的输入/输出口,就像子程序的参数端口对应着VI程序前面板控件和指示器的数值。虚拟仪器和传统仪器的差异很大,具有很强的优势
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