Politechnika Łódzka. Instytut Systemów Inżynierii Elektrycznej

Transkrypt

1 Politechnika Łódzka Instytut Systemów Inżynierii Elektrycznej Laboratorium komputerowych systemów pomiarowych Ćwiczenie 3 Analiza częstotliwościowa sygnałów dyskretnych

2 1. Opis stanowiska Ćwiczenie jest realizowane w formie symulacji komputerowej w programie LabView. 2. Analiza widmowa sygnału dyskretnego Wykonać program Widmo1. Program Widmo1 ilustruje jak w programie LabView zmierzyć częstotliwość podstawową i amplitudę sygnału odkształconego, zmierzyć harmoniczne sygnału oraz wykonać analizę widmową dowolnego sygnału dyskretnego. Panel i Diagram programu należy wykonać zgodnie z rysunkami 1 i 2. Sygnał odkształcony jest wygenerowany jako suma sygnałów pochodzących z trzech generatorów sinusoidalnych. Częstotliwość i amplitudę każdego z przebiegów składowych można regulować niezależnie. Częstotliwość próbkowania musi być taka sama dla każdego generatora dlatego jest ona zadawana w jednym polu i doprowadzona równolegle do wszystkich trzech elementów. Sygnał na wyjściu elementu Sumy jest tablicą próbek o rozmiarze równym częstotliwości próbkowania. W celu dalszej analizy sygnał ten należy przekształcić w przebieg czasowy (waveform), w którym z poszczególnymi próbkami zostanie skojarzony czas symulacji. Proces ten jest realizowany za pomocą elementu Build Waveform. Element ten rozciągamy myszką tak aby zawierał trzy pola wejściowe. Do pierwszego z nich (pole t 0 ) należy podać czas rozpoczęcia generacji sygnału. Najprostszą metodą jest dołączenie do tego pola wartości stałej, która automatycznie przyjmie wartość początku czasu generacji jako 0 sekund. Drugie pole wejściowe (dt) odpowiada czasowi próbkowania. Należy podać do niego odwrotność częstotliwości próbkowania. Trzecim polem jest pole Y, do którego doprowadza się sygnał z generatora. Element Build Waveform automatycznie przypisuje kolejne wielokrotności czasu próbkowania do próbek zebranych w tablicy począwszy od czasu rozpoczęcia generacji. Do analizy sygnału wybrano trzy elementy: a) Extract Single Tone Information wyznacza częstotliwość pierwszej harmonicznej, jej amplitudę i fazę. b) Harmonic Distortion Analyzer wyznacza amplitudy harmonicznych sygnału (components level), nie wykrywa składowych o częstotliwościach pomiędzy harmonicznymi. c) FFT Spectrum (Mag-Phase) wyznacza widmo amplitudowe sygnału. Częstotliwości składowych widma nie muszą być wielokrotnościami częstotliwości podstawowej. Element wyznacza wartości skuteczne składowych. 2

3 Rysunek 1. Diagram programu Widmo1. 3

4 Rysunek 2. Panel programu Widmo1. Wygenerować sygnały o parametrach zamieszczonych w tabeli 1 (na następnej stronie) i wykonać analizę sygnału. Wyniki zapisać w tabeli. Wyznaczyć rozdzielczość widma. Zmienić wyświetlany zakres częstotliwości poprzez zmianę skali częstotliwości na wykresie. Tabela 1. Sygnał Częstotliwość próbkowania [Hz] Extract Single Tone Information Detected frequency [Hz] Detected amplitude [V] Harmonic Distortion Analyzer Components level (numer harmonicznej, wartość [V]) FFT Spectrum (Mag-Phase) Magnitude (częstotliwość składowej [Hz], wartość skuteczna [V]) 4

5 15 Hz, 0,6V 18 Hz, 0,6V 18 Hz, 0,6V Prostokąt 0Hz, 0V 0Hz, 0V Literatura 1. Nawrocki Waldemar, Komputerowe systemy pomiarowe, Wydawnictwo Komunikacji i Łączności sp. z o.o., Warszawa Świsulski Dariusz, Komputerowa technika pomiarowa. Oprogramowanie wirtualnych przyrządów pomiarowych w LabView, Agenda Wydawnicza PAK-u, Warszawa Świsulski Dariusz, Komputerowa technika pomiarowa w przykładach.. Agenda Wydawnicza PAK-u, Warszawa Świsulski Dariusz, Laboratorium z systemów pomiarowych.. Wydawnictwa PG, Gdańsk LabView Measurement Manual, National Instruments 6. Graczyk A., Gołębiowski J., Prohuń T.: Laboratorium komputerowych systemów pomiarowych, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź Lyons G.: Wprowadzenie do cyfrowego przetwarzania sygnałów; WKiŁ, Warszawa