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1、虚拟仪器设计与应用 光电工程系 第十四讲 波形数据和图形显示 n波形数据 n波形数据发生函数 n波形处理函数 n波形分析函数 n图形显示 波形数据 n波形数据是LabVIEW特有的数据类型。 类似于“簇”结构，但又不同。 n波形数据由波形起始时刻t0、波形采样时 间间隔dt和波形数据Y组成。 n波形数据可用波形发生函数或VI产生， 并能用波形处理、波形分析和波形显示 等函数进行后续的操作。 波形发生函数及VI n位置： FunctionsAll functions WaveformAnalog WaveformWaveform Generation或者FunctionsAll function
2、s AnalyzeWaveform Generation 常用波形发生函数 基本函数发生器 公式波形发生器 信号仿真express VI 调谐与噪声发生器 波形处理函数 n位置： FunctionsAll functions Waveform Get Waveform Components 获取波形数据中 成员函数 Build Waveform 组建波形数据 n功能：新建一个波形数据，或修改一个已有的波形数据。如 果没有连接输入端口waveform，则新建一个波形数据；反 之，修改已有波形数据。 n图标 n输入端口 nwaveform ：连接一个需要修改的已有波形数据。该端口为簇型数 据，包括
3、下面三个元素： nt0 ：波形起点时间，即第一个采样点的时间 ndt ：采样周期，即两个采样点之间的间隔。 nY ：波形的Y轴数据，数组型。 nwaveform component：波形数据的元素，与waveform中的三个元素 相同。 n输出端口： waveform 新建或修改后的波形数据。 Build Waveform 建立波形VI 波形分析函数 n位置： FunctionsAll functions AnalyzeWaveform Measurements Extract Single Tone Information 提取信号信息函数 Extract Single Tone Infor
4、mation 提取信号谐波信息VI n功能：搜索输入时域信号中幅度最大或某个频率的单 一谐波，并返回该谐波的频率、幅度和相位。 n图标 n输入端口 ntime signal in ：时域波形信号输入。 nexport signals ：选择输出到exported signals 端口的信号，枚举型，取值选项如下 无信号输出 输出原信号 输出检测出来的单一正弦波 输出残留信号 Extract Single Tone Information(续) 提取信号谐波信息VI n输入端口 nerror in ：错误簇 nadvanced search ：设置频率搜索区域的中心频率和带宽，簇型， 包含如下元
5、素： napprox freq ：搜索的中心频率 nsearch ：搜索的频率带宽 n输出端口 nexported signals ：输出export signals端口指定的信号，簇型， 包含如下元素： nexported time signal ：输出的时域波形信号，波形数据 nexported spectrum ：输出信号的频谱，簇型，包括： nf0 ：频谱的起始频率 ndf ：频谱分辨率，即最小频率间隔 ndB Spectrum (Hann) ：频谱幅度，即频谱Y轴数据，反映每个频率分量的 幅度大小，数组型。 Extract Single Tone Information(续) 提取信
6、号谐波信息VI n输出端口 ndetected frequency ：测量得到的信号频率，单位Hz ndetected amplitude ：测量得到的信号幅度，单位V ndetected phase ：测量得到的信号相位，单位：度 nerror out ：错误簇 nmeasurement info ：返回测量警告信息，簇型，包括 ： nuncertainty ：不确定参数，该参数保留，已备将来使用。 nWarning ：警告标志，逻辑型，如果为TRUE，表示在测量过程 中产生了一个警告。 ncomments ：警告信息，字符串型。 波形相关函数演示 图形显示器 n作用：用于显示图形对象，如显
7、示波形、曲线 、曲面等。 n位置：ControlsAll ControlsGraph Graph 模板 Waveform chart 波形图表 Waveform graph 波形图 XY坐标图 三维曲线图 强度chart （图表） 强度graph（图） 三维曲面图 数字图 三维参数图 控件 Express XY坐标图 图形显示器说明 nLabVIEW的图形显示器可分为两大类 nChart（图表）：可以将数据源（例如采集 得到的数据）在某一坐标系中，实时、逐点 地显示出来，它可以反映被测物理量的变化 趋势。 nGraph（图形）：只能将已采集数据的事 后处理结果显示出来。它不能实时显示数据 ，需
8、先将被采集数据存放在数组中，然后根 据需要组织成所需的图形后再将其显示出来 。 图形显示器说明（续） nGraph的表现形式要比Chart丰富 表现形式ChartGraph Waveform（波形） XY（坐标图） Intensity（强度图） Digital（数字图） 3D Surface（三维曲面） 3D Parametric（三维参数） 3D Curve（三维曲线） nWaveform Graph的各个组成部分，它们都 包含在右键菜单的Visible Items(选择项)选项下。 Waveform Graph 波形图 曲线图例 刻度图例 (Scale Legend) 图形模板 (Grap
9、h Palette) 光标图例 (Cursor Legend) 标签 (Label) 显示区 X轴和Y轴 坐标 滚动条 说明 (Caption) Waveform Graph（续） 波形图 n曲线图例可用来设置曲线的各种属性，包括 线型（实线、虚线、点划线等）、线粗细、 颜色以及数据点的形状等。 n图形模板可用来对图形进行操作，包括移动 、对感兴趣的区域放大和缩小等。 n刻度图例用来设置坐标刻度的数据格式、类 型（普通坐标或对数坐标），坐标轴名称以 及刻度栅格的颜色等。 n光标图例可用来设置光标、移动光标，用光 标直接从曲线上读取感兴趣的数据。 属性设置 对应端点 n可接受的数据 n1D数组（
10、单条曲线） n波形数据（单条曲线） n2D数组（多条曲线） n簇 nWaveform graph只能显示等间隔采集 的数据，即X轴坐标间隔（X）是固 定的，所以它的X轴数据只需两个量X0 和X即可表示。缺省情况X0 =0，X =1。（如果输入是波形数据，X轴表 示的是时间信息，用t0和t表示） Waveform Chart 波形图表 nWaveform Chart和Waveform Graph类似，创 建、设置和使用方法都基本相同。 数字显示 在外观上，Chart多了 一个数字显示，但是 比Graph少了一个光 标图例 12345 Chart（波形图表）的独有功能 n数据缓冲器（Chart H
11、istory Buffer） nChart的数据并没有事先存在一个数组中， 它是实时显示的，为了能够看到先前的数据 ，Chart内部含有一个数据缓冲器，其中保 留了一些历史数据。这个缓冲器按照先进先 出的原则管理，其最大容量是4294967295 （32位无符号整数）个数据点。 数据缓冲器 Chart的独有功能(续) n数据显示(Digital Display) n选中它，可以在图形右上角 出现一个数字显示器，这样 可以在画出曲线的同时显示 当前最新的一个数据值。 n堆叠式图区（Stack Plots） n在相同的横坐标下，由于各 种测量信号的差异，将几条 曲线显示在同一个图区有困 难时，可以
12、组织出一种横坐 标相同，而有各自纵坐标的 堆叠式图区。 Chart的刷新模式(Update Mode) Chart提供了三种画面的刷新模式，分别是 nStrip Chart Mode（条状图）：曲线从左 到右连续绘制，当新的数据点到达右部边 界时，先前的数据点逐次左移。 nScope Chart Mode（示波器模式）：曲线 从左到右连续绘制，当新的数据点到达右 部边界时，清屏刷新，从左边开始新的绘 制。它的速度较快。 nSweep Chart Mode（扫描模式）：与示波 器模式的不同在于当新的数据点到达右部 边界时，不清屏，而是在最左边出现一条 垂直扫描线，以它为分界线，将原有曲线 逐点向
13、右推，同时在左边画出新的数据点 。如此循环下去。 对应端点 n可接受数据 n标量（单条曲线） n1D数组（单条曲线） n波形数据（单条曲线） n2D数组（多条曲线） n簇 n与Waveform Graph相同，只 能显示等间隔采集的数据 操作演示 XY Graph nWaveform Chart和Graph都只适合于显 示等间隔采集的数据，它们并不适合描 述一般的Y值随X值变化的曲线。适合于 这种情况的是XY Graph。也就是说X轴的 每个点我们都可以自己定义。 举例 XY Graph（XY图） nXY Graph的其他方面与Waveform Graph几乎没有什么 区别 对应端点 n可接受
14、数据 n簇（单条曲线） n簇数组（多条曲线） n每个簇中都包含了两 个数组X和Y n它有对应的快速VI， 使用更方便。 用For循环建立XY坐标点绘制图形 用For循环建立XY坐标点绘制图形（续） 用For循环建立XY坐标点绘制图形（续） Waveform Graph 等图形的存储和 绘制 n在Waveform Graph 等控件的图形区单击右键 n进入Data Operations/Export Simplified Image （输出 n 简化图片）窗口 n Waveform Graph 等图形的存储和绘制(续) n在Export Simplified Image （输出简化图片）窗口中，
15、可选 择输出到Save to clipboard(剪切板)和Save to file(文件); n输出格式有*.emp(增强型图元文件)和 *.bmp(位图) Waveform Graph 等图形的存储和绘制(续) n可供文本文件（例如word等）下插入或粘贴 n n 输出图形 XY Graph 练习八 实时温度监控系统 n要求： n（1）利用随机数函数模拟生成温度采样值，采样间隔 时间0.5秒一次，温度范围0，100 ； n（2）能够根据需要分别设置温度报警的上限和下限； 如果用户设置的上限小于等于下限，则立即停止运行 该系统； n（3）在同一显示窗口，实时显示温度的变化曲线和上 下限；该温
16、度变化曲线用绿色空心圆点表示，上限用 红色实线表示，下限用蓝色实线表示；同时显示当前 最新一个温度和上下限的数值 n（4）监控结束后，显示温度变化曲线，并给出整个记 录过程温度的最大和最小值。 n(5)在前面板上要显示系统时间。 系统时间的显示方法 n1. Get Date /Time In Seconds函数，取自 Functions/All Functions/Time )。变量名大小写敏 感。 n输入/输出变量（即输入/输出端口）可在公式 节点边框用右键菜单创建。中间变量可以用语 句定义，也可以作为输出端口在边框创建。 定义中间变量 注意分号 输入变量 输出变量 公式节点补充说明 n公式
17、节点中可以用的函数和运算符，以 及语句、语法规则可在帮助中找到。 n公式节点支持if，if-else，do-while， while，for，switch等语句。 n一些公式节点中可用的函数 练习九 用公式节点绘制曲线 n目标： n用公式节点和图形显示器绘制曲线。要求程序能够 根据开关的状态，选择绘制正弦曲线或余弦曲线。 比如开关为TRUE时，绘制正弦曲线，开关为FAlSE 时，绘制余弦曲线。 n分析 n对于这种“二选一”的情况，可以用if-else语句来实现 。 n开关control输出为逻辑型数据，而公式节点只支持 数值型数据，所以开关输出的数据要先进行类型转 换，将其转换为数值型数据。 前面板 框图