POMIARY WIDMA (Spectral Measurements)

POMIARY WIDMA (Spectral Measurements) Opcje okienka dialogowego (Dialog Box Options) Pomiar widma (Spectral Measurement) Wartość bezwzględna (peak) Mierzy widmo i wyświetla wyniki w kategorii amplitudy szczytowej. Normalnie pomiaru tego uŝywa się z bardziej zaawansowanymi pomiarami, które wymagają informacji o wartości bezwzględnej i fazie. Wartość bezwzględna widma jest mierzona wartościami szczytowymi. Na przykład, ton sinusowy amplitudy A daje widmową wartość bezwzględną A przy częstotliwości tonu sinusowego. MoŜna rozwinąć widmo fazy lub przekształcić je z radianów na stopnie ustawiając odpowiednio Phase [faza] na Unwrap phase [rozwinąć fazę] lub Convert to degree [przekształcić na stopnie]. JeŜeli checkmark [znak kontrolny] zostanie ustawiony w polu wyboru Averaging [uśrednianie], faza widmowa jest zerowa dla uśredniania. Wartość bezwzględna (RMS) Mierzy widmo i wyświetla wyniki w kategorii średniej kwadratowej (root-mean-square) (RMS). Normalnie pomiaru tego uŝywa się z bardziej zaawansowanymi pomiarami, które wymagają informacji o wartości bezwzględnej i fazie. Wartość bezwzględna widma jest mierzona wartościami RMS. Na przykład, ton sinusowy amplitudy A daje widmową wartość bezwzględną 0.707*A przy częstotliwości tonu sinusowego. MoŜna rozwinąć widmo fazy lub przekształcić je z radianów na stopnie ustawiając odpowiednio [faza] na Unwrap phase [rozwinąć fazę] lub Convert to degree [przekształcić na stopnie]. JeŜeli checkmark [znak kontrolny] zostanie ustawiony w polu wyboru Averaging [uśrednianie], faza widmowa jest zerowa dla uśredniania. Widmo mocy (Power spectrum) Mierzy widmo i wyświetla wyniki w kategorii mocy. W wyniku obliczeń wszystkie informacje o fazie są str. 1

tracone. Normalnie pomiaru tego uŝywa się do badania równych komponentów częstotliwości sygnału. O ile uśrednianie do obliczenia widma mocy nie redukuje niechcianych szumów w systemie, to jest uŝyteczne poniewaŝ zapewnia wiarygodny statystyczny szacunek poziomu mierzonych losowych sygnałów. Gęstość widmowa mocy (Power spectral density) Mierzy widmo i wyświetla wyniki w kategorii gęstości widmowej mocy (PSD). Power spectral density [gęstość widmowa mocy] jest skalowaną wersją Spektrum Mocy, gdzie moc obecna w kaŝdej szerokości spektralnej jest normalizowana szerokością częstotliwości. Normalnie pomiaru tego uŝywa się do badania szumów sygnału lub mocy w określonym zakresie częstotliwości. Normalizowanie widma mocy szerokością powoduje, Ŝe pomiar ten jest niezaleŝny od długości trwania sygnału lub ilości próbek. Wynik (Result) Okno (Window) Uśrednianie (Averaging) Tryb pracy (Mode) WaŜenie (Weighting) Ilość uśrednień (Number of Averages) Linear zwraca wyniki w postaci jednostek pierwotnych (oryginalnych). db zwraca wyniki w postaci decybeli (db). Określa stosowane okno nakładane na sygnał. None nie nakłada okna na sygnał. Hanning nakłada okno Hanning na sygnał. Hamming nakłada okno Hamming na sygnał. Blackman-Harris nakłada okno Blackman-Harris na sygnał. Exact Blackman nakłada dokładnie okno Blackman na sygnał. Blackman nakłada okno Blackman na sygnał. Flat Top nakłada okno prostokątne na sygnał. 4 Term B-Harris nakłada okno Four Term [czwarty człon] Blackman-Harris na sygnał. 7 Term B-Harris nakłada okno Seven Term [siódmy człon] Blackman-Harris na sygnał. Low Sidelobe nakłada okno Low Sidelobe na sygnał. NaleŜy zapoznać się z konsekwencjami nakładania okien na sygnał. Najlepiej zapoznac się z funkcją Scaled Time Domain Window VI, gdzie zawarto informacje o współczynnikach i parametrach okna dla kaŝdego rodzaju okna. Określa, czy Express VI wykonuje uśrednianie. Vector Oblicza bezpośrednio średnią ilości kompleksowego widma FFT. Uśrednianie wektora eliminuje szumy z sygnałów synchronicznych. RMS średnia energię lub moc widma FFT sygnału. Peak hold Wykonuje uśrednianie osobno dla kaŝdej linii częstotliwości, zachowując (zapamiętując) poziomy szczytowe z jednego zapisu FFT do następnego. Linear (liniowe) zwraca uśrednianie liniowe, które uśrednia ilość pakietów, które określiłeś w Number of Averages (ilości uśrednień) w sposób niewaŝony. Exponential [wykładnicze] Określa uśrednianie wykładnicze, które uśrednia ilość pakietów, które określiłeś w Number of Averages (ilości uśrednień) w sposób waŝony. Uśrednianie wykładnicze faworyzuje ostatnie zmierzone pakiety w uśrednianiu niŝ pakiety starsze. Określa ilość pakietów do uśredniania. Wartością domyślną jest 10. str. 2

Generuj widmo (Produce Spectrum) Faza (Phase) Zaokienkowany sygnał wejściowy (Windowed Input Signal) Wstępny przegląd wyników (Magnitude Result Preview) Every iteration [kaŝda iteracja] zwraca widmo po kaŝdej iteracji Express VI. Only when averaging complete [tylko, gdy uśrednianie jest zakończone] zwraca widmo tylko po tym, jak Express VI zbierze ilość pakietów, które określiłeś w Number of Averages (ilości uśrednień). Unwrap phase [faza rozwijania] umoŝliwia rozwinięcie fazy w fazie wyjścia. Convert to degree [przekształcić na stopnie] przekształca fazę na stopnie. Wyświetla pierwszy kanał z sygnału. Wykres ten pokazuje sygnał z zastosowanym okienkowaniem. JeŜeli przesyłasz dane do Express VI i pracujesz na nich, to w oknie Windowed Input Signal będą wyświetlane dane wejściowe. W przypadku gdy pierwszy raz uruchomiłeś Express VI, Windowed Input Signal będzie wyświetlać dane przykładowe dopóki ponownie nie dostarczysz mu danych wejściowych (zaczniesz pracować w VI). Wyświetla wstępny podgląd pomiaru wartości sygnału. JeŜeli przesyłasz dane do Express VI i pracujesz w nim, to Magnitude Result Preview wyświetla dane rzeczywiste. JeŜeli zamkniesz i ponownie otworzysz Express VI, Magnitude Result Preview będzie wyświetlać dane przykładowe dopóki ponownie nie zaczniesz pracować w VI. Wejścia Schematu Blokowego (Block Diagram Inputs) Sygnały (Signals) Restart Uśredniania (Restart Averaging) Error in (nie ma błędu) (error in (no error) Analizowany sygnał lub sygnały wejściowe. Określa, czy restartować wybrany proces uśredniania. Wartością zadaną jest FALSE (fałsz). Gdy Express VI jest wywoływany po raz pierwszy, proces uśredniania startuje automatycznie. uje stan błędu, który wystąpił przed pracą w VI lub funkcji. Wyjścia Schematu Blokowego (Block Diagram Outputs) FFT - (RMS) Widmo mocy (Power Spectrum) PSD FFT - (Peak) Uśrednianie zrobione (averaging done) Faza (Phase) error out Zwraca widmo - wartości bezwzględnej FFT i wyświetla wyniki w postaci wartości RMS. Zwraca widmo mocy FFT i wyświetlanie wyników w postaci kwadratów RMS. Zwraca gęstość widmową mocy FFT i wyświetla wyniki w postaci kwadratowych wartości RMS/jednostki Hz. Zwraca widma wartości bezwzględnej FFT i wyświetla wyniki w postaci wartości szczytowych. Zwraca TRUE [prawda], gdy ilość zakończonych uśrednień równa się lub przekracza Number of Averages. Zwraca widmo fazy FFT i wyświetla wyniki w stopniach lub radianach. Zawiera informacje o błędzie. JeŜeli error in wskazuje, Ŝe błąd wystąpił przed pracą w VI lub funkcji, to error out zawiera te same informacje. W przeciwnym razie, opisuje stan błędu, który generuje VI lub funkcja. str. 3

Szczegóły Pomiarów Widma Obliczania widma opartego o FFT zakładają, Ŝe skończony blok danych sygnału reprezentuje jeden okres sygnału okresowego. Obliczone widmo tego skutecznego okresowo wydłuŝanego sygnału pokazuje energię rozproszoną / rozbitą na częstotliwości, które nie były obecne w sygnale pierwotnym. Aby zredukować ten wyciek widmowy naleŝy stosować okna wygładzania do zaostrzenia przejść kształtu w skuteczny sygnał. Normalnie okna te nie są stosowane, gdy moŝemy uzyskać całkowitą liczbę cykli kaŝdego komponentu częstotliwości mierzonych lub jeŝeli analizujemy widmo szumów. Express VI działa podobnie do poniŝszych VIs i funkcji: FFT Power Spectrum FFT Spectrum (Real-Im) FFT Power Spectral Density Przykłady Odnieść się do poniŝszych VIs jako przykłady stosowania Spectral Measurements VI [Pomiar Widma VI): labview\examples\general\graphs\graph Adapting do Attributes.vi labview\examples\general\templates\load z File i Display\Read Signal.vi labview\examples\express\basic Spectral Measurement.vi labview\examples\express\spectrum Measurements.vi FILTR BUTTERWOTH A (Butterworth Filter) Wygenerowany cyfrowy filtr Butterworth a poprzez wywołanie Butterworth Coefficients VI (współczynniki B.). Typ danych jakie podłączasz do wejścia X determinuje przypadek kształtu który uŝyjesz. Butterworht Filter (DBL) filter type określa przepustowość filtra 0 Dolnoprzepustowy 1 Górnoprzepustowy 2 Przepuszcza całe pasmo 3 Zatrzymuje całe pasmo X to sygnał wejściowy do filtra str. 4

sampling freq: fs jest częstotliwością próbkowania i musi ona być większa od zera. Domyślnie wynosi 1.0. Jeśli fs będzie wynosić mniej lub będzie równa zero, wówczas VI ustawi Filtered X (filtrowanie sygnału) jako pustą tablicę i program zwróci błąd. high cutoff freq: fh jest to górna częstotliwość odcięcia (musi spełniać kryterium Nyquista). Domyślnie przyjmuje wartość 0.45. VI ignoruje tę wartość gdy filter type przyjmuje wartość 0 (Lowpass) lub 1 (Highpass). Kiedy filter type przyjmuje wartość 2 (Bandpass) lub 3 (Bandstop), high ctuoff hreq: fh musi być większa od low cutoff freq: fh. low cutoff freq: fl jest to dolna częstotliwość odcięcia i musi spełniać kryterium Nyquista. Domyślnie przyjmuje wartość 0.125. Jeśli wartość ta będzie mniejsza lub równa zero, albo większa niŝ połowa częstotliwości próbkowania (fs), VI ustawi Filtred X (filtrowany sygnał) jako pustą tablicę i zwróci błąd. Gdy typ filtra jest ustawiony na 2 (Bandpass) lub 3 (Bandstop), low cutoff freq musi być mniejsza niŝ high cutoff freq: fh. order (rząd filtru), wartość ta musi być większa niŝ zero. Domyślnie wynosi 2. Jeśli order jest mniejszy lub równy zero, VI ustawi Filtred X jako pustą tablicę i zwróci błąd. init/cont kontroluje rozpoczęcie stanów wewnętrznych. Domyślnie FALSE (nieprawda). Przy pierwszym uruchomieniu VI, jeśli init/cont ma wartość FALSE, LabVIEW ustawia stany wewnętrzne na wartość zero. Jeśli init/conf ustawione będzie TRUE, LabVIEW ustawia stany wewnętrzne jako ostateczne stany z poprzedniego wywołania przypadku VI. śeby przetworzyć duŝy ciąg danych składających się z małych bloczków, ustaw wejście jako FALSE dla pierwszego bloku, a TRUE dla dalszego filtrowania pozostałych bloków. Filtered X jest wyjściową tablicą filtrowanych próbek. error zwraca kaŝdy błąd lub uwagę z VI. MoŜesz połączyć error z Error Cluster From Error Code VI aby przekonwertować kod błędu na skupienie błędów. Butterworht Filter (CDB) Patrz opis dla Butterworht Filter (DBL). Filtr Butterwortha szczegóły Po wywołaniu Butterworth Coefficients VI (współczynników Butterwortha), Filtr Butterwortha VI wywoła IIR Cascade Filter VI (filtr kaskadowy) aby otrzymać sekwencje Butterworth Filtred X. Wartości dla high cutoff freq: fh oraz low cutoff freq:fl musi spełniać aktualne zaleŝności 0 < f1 < f2 < 0.5fs gdzie f1 to low cutoff freq: fl, f2 high cutoff freq: fh, oraz fs sampling freq: fs str. 5

TESTOWANIE LIMITÓW (Mask and Limit Testing) Sprawdza, czy sygnał znajduje się w granicach narzuconych limitów. VI Express porównuje sygnał z górnymi i dolnymi granicami, które zostaną ustawione. VI Express zwraca wynik porównania w poszczególnych punktach danych. VI Express równieŝ zwraca tablicę kształtów fali sygnału, zawierającą górną dolną granicę, sygnał i błędy. Dialog Box Options Opcje okna dialogowego Upper limit UŜywa górnego limitu maski i testowania limitu. Zawiera następujące opcje: Upper constant porównuje sygnał do wartości o górnym stałym limicie. Ta opcja jest dostępna tylko po umieszczeniu znacznik wyboru w polu wyboru Upper Limit. Upper limit constant określa wartość Upper constant. Wartość domyślna to 0. Ta opcja jest dostępna tylko po umieszczeniu znacznika wyboru w polu wyboru Upper Limit i wybraniu opcji Upper Constant. Upper mask Porównuje sygnał do górnej granicy sygnału z pliku albo sygnału, który zdefinujesz. Ta opcja jest moŝliwa tylko jeśli umieścisz znacznik w polu Upper Limit. str. 6

Lower limit Result preview Definie Wyświetla pole textowe Define Signal, które słuŝy do ustalenia wartości sygnału, którego chcesz uŝyć do testu. Ten przycisk jest dostępny tylko, jeśli wybierzesz Upper Limit oraz Upper Mask, lub Lower Limit oraz Lower Mask. Upper inclusive Określa, jeśli chcesz aby funkcja zwróciła wartość TRUE (prawda) równieŝ jeśli punkty sygnału będą mniejsze od górnej granicy (Upper Limit). Bez zaznaczenia tego elementu sprawdzany jest warunek mniejsze lub równe. Opcja jest dostępna tylko jeśli zaznaczysz pole Upper Limit. UŜywa dolnej granicy maski i testowania limitu. Zawiera następujące opcje: Lower constant porównuje sygnał do wartości w dolnym stałym limicie. Ta opcja jest dostępna tylko po umieszczeniu znacznik wyboru w polu wyboru Lower Limit. Lower limit constant określa wartość Lower constant. Wartość domyślna to 0. Ta opcja jest dostępna tylko po umieszczeniu znacznika wyboru w polu wyboru Lower Limit i wybraniu opcji Lower Constant. Lower mask Porównuje sygnał do dolnej granicy sygnału z pliku albo sygnału który zdefinujesz. Ta opcja jest moŝliwa tylko jeśli umiescisz znacznik w polu Lower Limit. Definie Wyświetla pole textowe Define Signal, które słuŝy do ustalenia wartości sygnału, którego chcesz uŝyć do testu. Ten przycisk jest dostępny tylko jeśli wybierzesz Upper Limit oraz Upper Mask, lub Lower Limit oraz Lower Mask. Lower inclusive Określa, jeśli chcesz aby funkcja zwróciła wartość TRUE (prawda) jeśli punkty sygnału będą większe od dolnej granicy (Lower Limit). Bez zaznaczenia tego elementu sprawdzany jest warunek większe lub równe. Opcja jest dostępna tylko jeśli zaznaczysz pole Lower Limit. Podgląd wyników. Jeśli podłączysz dane do Express VI i go włączysz, Result Preview pokaŝe rzeczywiste dane. Jeśli zamkniesz i otworzysz na nowo Express VI, Result Preview pokaŝe przykładowe dane dopóki nie uruchomisz VI jeszcze raz. Block Diagram Inputs Upper Constant Signals Upper Limit Lower Limit Lower Constant Error in (no error) Porównuje sygnał z wartością Upper Constant (górna granica). Wartość którą przypiszesz do tego wejścia nadpisze wartość którą ustawiłeś w oknie konfiguracyjnym. Zawiera wejście sygnału, sygnał. Określa górną granice dla maski i testu. Wartość, którą nadasz temu wejściu nadpisze wartość którą ustawiłeś w oknie konfiguracyjnym. Określa dolną granice dla maski i testu. Wartość, którą nadasz temu wejściu nadpisze wartość którą ustawiłeś w oknie konfiguracyjnym. Porównuje sygnał z wartością Lower Constant (dolna granica). Wartość, którą nadasz do tego wejścia nadpisze wartość którą ustawiłeś w oknie konfiguracyjnym. uje warunki błędu, który wystąpił przed VI. Block Diagram Outputs Tested Signals Passed Point Evaluation Error out Zwraca górną i dolną granicę, sygnał wejściowy oraz błędy. Wskazuje wynik testowania. Jeśli Passed jest zaznaczony, sygnał jest mniejszy lub równy górnej granicy i większy lub równy dolnej granicy. Zwraca wynik testowania w kaŝdym punkcie danych. Jeśli Point Evaluation jest zaznaczony, punkty danych są mniesze lub równe górnemu limitowy i większe lub równe dolnemu limitowi. Zawiera informacje dotyczące błędu. Jeśli Error in wskazuje, Ŝe błąd wystąpił przed VI lub zadziałaniem funkcji, error out zawiera tą samą informację o błędzie. W innym wypadku, jest opisywany status błędu w tym VI lub w działaniu funkcji. str. 7

PROSTE UŚREDNIANIE (Basic Averaged DC-RMS) Z dostarczonych danych typu waveform lub array (tablica) przy uŝyciu okna i uśrednia wartości DC i RMS oblicza wartości DC i RMS zgodnie z wybranym typem uśredniania. Typ danych, które podłączasz do wejścia sygnału wejściowego determinuje wielopostaciowy przykład do uŝycia. Uśrednianie DC-RMS jednego kanału (Basic Averaged DC-RMS for 1 Chan) reset resetuje historię twojego sygnału czasu. Zazwyczaj uŝywa się reset Ŝeby zrestartować uśrednianie wykładnicze. Signal in jest analizowanym sygnałem wejściowym. averaging type jest typem uśredniania uŝywanym podczas pomiaru. W tym typie uśredniania wykonywanym na kaŝdy pakiet/blok sygnału (single-point-per-block) VI, czas uśredniania jest automatycznie dobierany jako długość pakietu podanych danych. 0 Linear czas uśredniania jest równy długości rekordu. 1 Exponential stała czasowa jest połową długości rekordu. window jest oknem do zastosowania w czasie próbkowania przed obliczeniami DC/RMS. 0 Prostokątny (brak okna) 1 Hanning 2 Low side lobe error in opisuje warunki wystąpienia błędu, który pojawia się zanim VI albo funkcja wystartuje. Domyślnie ustawienie to no error (Brak błędu). JeŜeli błąd pojawił się zanim VI albo funkcja wystartowała, VI albo funkcja podaje wartość błędu wejścia (error in) na błąd wyjścia (error on). VI albo funkcja pracuje normalnie tylko, gdy nie pojawił się Ŝaden błąd przed wystartowaniem VI albo funkcji. JeŜeli błąd wystąpi podczas VI albo pracy funkcji, pracuje normalnie i ustawia własny status błędu w error out. UŜyj Simple Error Handler (prosty program obsługi błędu) albo General Error Handler (ogólnego programu obsługi błędu) VI, aby wyświetlić opis kodu błędu. UŜyj error in i error out aby sprawdzić błędy i określić kolejność działania przez połączenie error out z jednego węzła z error in następnego węzła. status jest Prawdą (X), jeŝeli błąd pojawia się przed startem VI/funkcji. Wartość Fałsz (znak kontrolny) przybiera, aby wskazać ostrzeŝenie, Ŝe nie pojawił się błąd przed startem VI/funkcji. Wartością domyślną jest Fałsz. code jest błędem lub kodem ostrzegawczym. Wartość domyślna wynosi 0. JeŜeli status przyjmuje wartość to Prawda, kod przyjmuje wartość niezerową (error code). JeŜeli status przyjmuje wartość Fałsz, kod jest równy 0. source określa pochodzenie błędu i ostrzeŝenie, które w większości przypadków jest nazwą VI lub funkcji, która zwraca błąd lub ostrzeŝenie. Wartością domyślną jest pusty ciąg znaków. DC value jest mierzoną wartością DC podaną w woltach, jeŝeli sygnał jest wyraŝony w woltach RMS value jest mierzoną wartością RMS podaną w woltach, jeŝeli sygnał jest wyraŝony w woltach str. 8

error out zawiera informacje o błędzie. JeŜeli błąd wejścia wskazuje, Ŝe błąd wystąpił zanim VI albo funkcja wystartowała, błąd wyjścia zawiera te same informacje. W przeciwnym wypadku opisuje status błędu, który VI albo funkcja zwraca. Aby uzyskać więcej informacji o błędzie kliknij prawym przyciskiem myszy na wskaźniku panelu czołowego błędu wyjścia i zaznacz Explain Error (Wyjaśnij Błąd) w menu skrótów. Status jest Prawdą, jeŝeli pojawił się błąd, lub jest Fałszem (znak kontrolny) aby wskazać ostrzeŝenie, Ŝe nie wystąpił błąd. code jest błędem lub kodem ostrzegawczym. JeŜeli status jest ustawiony jako Prawda (TRUE), kod jest niezerowym kodem błędu (error code). source opisuje pochodzenie błędu lub ostrzeŝenie, i jest w większości przypadków nazwą VI albo funkcji, które wygenerowały błąd lub ostrzeŝenie. measurement info zwraca informacje o pomiarach, głównie ostrzeŝenia o niezgodnościach sygnału wejściowego. uncertainty jest zarezerwowany dla uŝycia w przyszłości. Warning przyjmuje wartość TRUE (Prawda), jeŝeli ostrzeŝenie jest generowane podczas przetwarzania. comments zawierają informacje o ostrzeŝeniach, kiedy OstrzeŜenie (Warning) przyjmuje wartość TRUE (prawda). Uśrednianie DC-RMS dla n-kanałów (Basic Averaged DC-RMS for N Chan) Analogicznie jak w przypadku Uśrednianie DC-RMS jednego kanału. Szczegóły uśredniania przez DC-RMS. VI zaprojektowano, aby przetwarzać kanały pojedyncze, lub sygnały wielokanałowe w sposób ciągły, zazwyczaj z zakresu pętli For lub pętli While. Uwaga: Podstawa uśredniona DC-RMS VI zakłada, Ŝe kolejne bloki danych są liniowe. JeŜeli jest inaczej, VI zwraca ostrzeŝenie. str. 9