在高校实验教学中，遍及运用传统频谱剖析仪对信号进行频域剖析和丈量。传统频谱剖析仪一般由信号收集和操控、剖析与处理、成果表达与输出这3大功用模块构成，而这些模块只能由厂家来制作界说，具有功用固定化、灵活性差并且开发周期相对比较长的缺陷。在核算机技术与电子科学技术快速开展的布景下，虚拟频谱剖析仪统筹了虚拟仪器的长处，具有虚拟仪器的快捷性和灵活性，可以处理传统频谱剖析仪灵活性差及带着不方便的缺陷。规划的虚拟频谱剖析仪经过对输入被丈量信号的处理，能到达对信号进行频域剖析的意图。
1 频谱剖析仪功用需求剖析
虚拟频谱剖析仪应具有对仿真信号、声响信号、外部收集信号进行时域和频域剖析的功用。时域剖析包括丈量时域波形，核算均值、方差、均方根值等参数。频域剖析经过对信号进行傅立叶改换，运用相关频谱丈量VI丈量并显现信号的起伏谱，功率谱以及相位谱。文中规划的频谱剖析仪功用框图如图1所示。
2 频谱剖析仪前面板规划
虚拟频谱剖析仪前面板如图2所示，主要由信号参数设置模块、滤波器参数设置模块、波形显现模块、数值输出模块和开关操控模块组成。信号参数设置模块包括各信号的类型、幅值、频率、相位等参数设置控件。滤波器参数设置模块用来调理滤波器的截止频率。波形显现模块运用6个波形图来别离显现时域和频域剖析成果，频域剖析成果包括信号的起伏谱、功率谱和相位谱。数值输出模块用来显现信号的均值、方差和均方根值巨细。开关操控模块包括1个翘板开关和1个中止按钮，翘板开关经过操控条件结构来挑选组成仿真信号的噪声类型。当翘板开关亮时，标明挑选叠加的噪声类型为均匀白噪声，灭则标明挑选叠加根本信号。程序运转时，可以经过单击翘板开关使其亮灭来挑选条件结构中真假分支对应的信号类型，亮标明挑选“真”，灭标明挑选“假”。中止按钮存在于循环结构中，单击中止，程序中止运转。
3 频谱剖析仪程序框图规划
与前面板对应的频谱剖析仪的程序框图主要由信号模块、滤波器模块、时域剖析模块和频域剖析模块组成。程序框图规划中运用履行进程操控面板中的条件结构VI，可以方便地挑选信号的类型，将整个进程置放于循环结构中，确保程序的接连运转。
3.1 信号模块规划
信号模块包括单频信号、仿真信号、声响收集信号以及从经过数据收集卡从外部收集得到的信号;信号模块运用条件结构VI，条件结构包括4个分支，别离是单频信号、仿真信号、声响信号和外部收集;噪声挑选结构包括真假2个分支，真分支代表均匀白噪声，假分支代表根本函数发生器。条件结构的挑选器值别离运用翘板开关和枚举型数值输入控件来操控，翘板开关亮标明挑选条件结构的“真”分支，灭选则“假”分支。仿真信号包括两个分支，用根本单频信号叠加或根本单频信号与噪声来完成。程序运转时，在挑选器值中可别离挑选单频信号、仿真信号或许声响收集信号。
3.2 滤波器模块
滤波器模块是在频谱剖析之前对加噪信号进行滤波处理，使输出信号中存在的搅扰噪声尽量减小，进步频谱丈量的精准度。该模块包括低通、高通、带通和带阻滤波器;滤波器模块运用条件挑选VI，包括3个分支，每个分支代表一种类型滤波器，别离是低通滤波器、带通滤波器和高通滤波器。程序运转时，可经过挑选前面板上滤波器控件挑选滤波器类型。
3.3 时域剖析模块规划
时域剖析模块可以实时丈量信号的时域波形，并且经过运用LabVIEW中的均值、方差、均方根值函数来核算信号特征值。
3.4 频域剖析模块规划
频域剖析模块经过对信号进行傅立叶改换，经过数组处理来得到信号的频域特性，包括信号的起伏谱、功率谱和相位谱。该模块包括FFT VI和频谱丈量VI，可以对时域离散信号进行FFT改换，并经过丈量得到到信号的起伏谱，起伏谱成果以峰值或许均方根方式显现，直接运用频谱丈量VI，经过设置所选丈量为功率和相位来别离得到信号的功率谱和相位谱信息。当挑选起伏丈量时分，可以一起挑选丈量信号的相位谱，相位的单位默以为弧度，也可以挑选转换为度。
程序规划总框图如图3所示。
4 测验剖析
4.1 信号时域剖析
1)单击运转，在信号挑选器中挑选单频信号，在信号参数中设置信号1类型为正弦波，幅值为2 V，频率为15Hz，对正弦波的时域参数进行丈量，成果显现在前面板上，如图4所示，其间均值、方差、均方根值与理论核算成果相同。
2)运用数据收集卡USB6009凭借DAQ帮手VI从外部收集信号到LabVIEW中，设置信号发生器发生的波形类型为正弦波，频率为15 Hz，幅值为2 V。单击运转按钮，信号剖析成果与图4相同。对外部收集信号的剖析标明LabVIEW可以完成软件与硬件的通讯，表现了LabVIEW强壮的硬件兼容优势，也阐明此次规划虚拟的频谱剖析仪具有功用可扩展性的长处。
4.2 信号频域剖析
单击运转，挑选信号模块条件结构的单频信号分支，即挑选根本函数发生器发生的单频信号。设置信号1类型为正弦波，幅值为3 V，频率为15 Hz。经过频域处理模块剖析丈量后得到信号的幅值、功率、相位随频率分布图。频域丈量成果如图5所示。
在信号模块挑选信号类型为声响信号，经过声卡收集钢琴曲《梦中的婚礼》其间一段声响来进行测验，设置声响收集VI的通道数量为2、分辨率为16位、持续时间为1s、采样率为1 1025 Hz，对该声响信号进行滤波，设置滤波器类型为低通滤波器，截止频率为1500Hz，声响信号频域剖析的成果如图6所示。
5 定论
根据LabVIEW图形化软件，经过设置各个模块的参数，本文规划的虚拟频谱剖析仪可以完成对仿真信号、音频信号以及其它信号的收集、滤波、并能丈量信号的时域波形图、核算信号的特征值，并且可以对信号进行傅立叶改换、剖析信号的频谱特性，到达了对信号时域和频域进行丈量剖析的意图，完成了规划使命的要求，改进了硬件的信号频谱剖析仪的功用扩展缺点，大大节省了设备本钱，并且满意了测验功率和精度要求。
