88843088 - 88843025 - 88848075 info@hlcgroup.ir
03

مقالات آموزش Labview

Signal Processing در LabVIEW | آموزش Labview

ارسال شده توسط واحد فنی

03
پردازش سیگنال در لب ویو

چکیده: با پیشرفت علم و ورود دستگاه های اندازه گیری در صنایع مختلف مانند الکترونیک، کامپیوتر، مکانیک، مهندسی پزشکی و … بحث پردازش سیگنال جایگاه ویژه ای پیدا کرده است.چرا که در اندازه گیری پارامترهای مختلف فیزیکی ما در واقع داریم سیگنال یا اطلاعات ورودی مربوط به آن پارامتر را اندازه گیری می کنیم.اما مسئله اساسی اینجاست که هنگام نمونه گیری از این سیگنال ها یا اطلاعات مورد نظر، همیشه نویزهای ناخواسته ای هم از محیط مانند نویز برق شهر ، نویز اتصالات، نویز ارتعاشات تحهیزات جانبی و … همراه با سیگنال مورد نظر ما نمونه گیری می شود که در پردازش سیگنال ما میتوانیم به راحتی سیگنال های ناخواسته (نویز) را از سیگنال دلخواهمان حذف کنیم و اطلاعات اصلی را که مطلوب ما هستند  استخراج نماییم.به مثال های زیر توجه فرمایید:

 

پردازش سیگنال ECG  با لب ویو
پردازش سیگنال ECG با لب ویو

شکل۱ : پردازش سیگنال ECG 

 

پردازش سیگنال مربوط به ارتعاشات مکانیکی
پردازش سیگنال مربوط به ارتعاشات مکانیکی

شکل۲ : پردازش سیگنال مربوط به ارتعاشات مکانیکی

 

 و مثال هایی از این دست در علوم مختلف که باعث شده امروزه پردازش سیگنال جایگاه خاصی پیدا کرده.

حال می خواهیم با هم یک مثال عملی را در محیط LabVIEW شبیه سازی  و سیگنال آن را طی ۵ مرحله بررسی و پردازش کنیم.پس مراحل زیر را با هم دنبال می کنیم: 

۱- فرض کنید یک شکل موج نامعلوم را  در محیط LabVIEW به صورت زیر دارید:

سیگنال اصلی
سیگنال اصلی

شکل۳ : Original Signal ( سیگنال ورودی ما که حاوی نویز است و میخواهیم آن را پردازش کنیم )

 

برای این منظور از آدرس

 Signal Processing >  Waveform Generation > Basic Function Generator.vi

Basic Function Generator.vi  را داخل پنجره بلوک دیاگرام قرار می دهیم.

۲- حال برای اضافه کردن نویز به سیگنال بلوک  Basic Function Generator.vi از

 Signal Processing >  Waveform Generation > Gama Waveform.vi

را انتخاب می کنیم ( گاما نویز نویز خوبیه برای شبیه سازی نویزهایی که در صنعت وجود دارند)

در ادامه یک بلوک جمع کننده  از قسمت

Programing > Numberic

بصورت زیر قرار دهید و  Gama Waveform.vi را با سیگنال  Basic Function Generator.vi جمع می کنیم:

اضافه کردن نویز به سیگنال نمونه برداری شده
اضافه کردن نویز به سیگنال نمونه برداری شده

شکل۴: یک شکل موج سینوسی  است همراه با نویز گاما که شبیه نویزهای رایج صنعت است ترکیب شده

 

تا اینجا ما شکل موج بهم ریخته ای را ساختیم که یک نویز شدید روی آن قرار گرفته است. در ادامه می خواهیم آموزش دهیم که توسط FFT چطور فرکانس سیگنال اصلی را تشخیص دهیم و با توجه به فیلترهای مربوطه سیگنال اصلی را از نویز جدا نماییم

توضیح مختصری در مورد FFT:

فرض کنید ما سه سیگنال سینوسی با فرکانس های ۵۰Hz ، ۱۰Hz و ۱۰۰Hz داریم  و آن ها بنا به شرایطی با هم جمع شده اند برای اینکه فرکانس های موجود در این شکل موج را استخراج کنیم از FFT استفاده می کنیم مانند شکل زیر:

 

 

FFT در LABVIEW
FFT در LABVIEW

شکل۵ : گرفتن FFT از ترکیب سه سیگنال با فرکانس های ۱۰Hz و ۵۰Hz و ۱۰۰Hz

 

 

 

 3- ما برای اینکه هارمونیک های موجود در یک شکل موج را بدست آوریم از بلوک  FFT Power Spectrum and PSD Vi استفاده می کنیم . این بلوک به ما این امکان را میدهد که اگر یک سیگنال از مجموع چند سیگنال متفاوت با فرکانس های مختلف تشکیل شده باشد بدون در نظر گرفتن شکل سیگنال ترکیب شده فرکانس ها یا هارمونیک های سیگنال های موجود را بدسا آوریم.

آدرس این بلوک در

Function Palet > Signal Processing > Waveform Measurements

 قرار دارد که اگر آن را به  Original Signal متصل نمایید فرکانس موج سینوسی شما را نمایش می دهد مانند تصویر زیر:

بلوک FFT POWER SPECTRUM
بلوک FFT POWER SPECTRUM

شکل۶ : گرفتن FFT سیگنال با بلوکFFT Power Spectrum

 

حالا که ما فهمیدیم فرکانس نهفته در سیگنال ورودی ما ۱۰Hz است می توانیم با استفاده از یک فیلتر مناسب فرکانس های نا خواسته را حذف نماییم

( اولین فرکانسی هم که مشاهده می کنید مربوط به ولتاژ DC است که با آن کاری نداریم)

۴- حال با استفاده از یک فیلتر میان گذر که آن را از مسیر زیر داخل صفحه قرار می دهیم کار را ادامه می دهیم

Signal Processing > Waveform Conditioning > Filter

فیلتر های فرکانسی در LABVIEW
فیلتر های فرکانسی در LABVIEW

شکل-۷: استفاده از یک فیلتر میانگذر برای جدا کردن سیگنال مورد نظر با فرکانش مشخص(۱۰هرتز)

 

۵- حال بر روی بلوک Filter دوبار کلیک نمایید تا پنجره آن مانند زیر باز شود و تنظیمات را به صورت زیر انتخاب نمایید:

 

تنظیمات فیلتر فرکانسی در LABVIEW
تنظیمات فیلتر فرکانسی در LABVIEW

شکل۸: پنجره تنظیمات مربوط به بلوک Filter به منظور فیلتر میان گذر

 

توضیح مختری در مورد انواع فیلتر ها:

 

انواع فیلتر های پردازش سیگنال 2
انواع فیلتر های پردازش سیگنال

شکل-۹: چهار نوع فیلتر استاندارد بالا گذر،  فیلتر میان گذر، فیلتر پیان نگذر

 

که ما در این مثال از فیلتر میان گذر با پهنای باند ۱۰Hz استفاده کردیم که فرکانس های بین ۵Hz تا ۱۵Hz را از خود عبور دهد و سیگنال اصلی ما به این ترتیب استخراج می گردد

فیلتر میانگذر
فیلتر میانگذر

شکل-۱۰: فیلتر میان گذر استفاده شده در مثال فوق

 

و بعد از این مراحل شما یک سیگنال تمیز به صورت زیر خواهید داشت:

آموزش پردازش سیگنال
آموزش پردازش سیگنال

شکل-۱۱: سیگنال مطلوب استخراج شده از دل سیگنال حاوی نویز شدید

 

به این ترتیب بدون درگیر شدن با سیگنال ورودی و هر نویز ناخواسته ای که بر روی آن باشد می توانیم به راحتی سیگنال مورد نظرمان را استخراج نماییم.

مثلا اگرسیگنا ل صوتی شخیصی را بخواهیم ولی سیگنال های صوت محیط مانند صدای هوا، صدای بوق ماشین ها و … همراه آن باشد را به راحتی می توانید آن ها را حذف کنید و فقط سیگنال آن فرد را استخراج نمایید

 

پایان قسمت اول …

 

نام های دیگر مقاله:

پردازش سیگنال ، پردازش سیگنال در Labview ، پردازش سیگنال در مهندسی پزشکی ، پردازش سیگنال در مکانیک ، پردازش سیگنال در برق ، پردازش سیگنال با Labview ، آموزش پردازش سیگنال ، آموزش Labview ، آموزش Signal Processing ، Labview Signal Processing ، مهندسی پزشکی در Labview 

 

برای اطلاع از جدید ترین مقالات و اخبار دوره های آموزشی لطفا فرم زیر را پر کنید.

 

اگر از خواندن این مقاله استفاده کرده اید آن را به اشتراک پگذارید تا سایر دوستان هم بخوانند.

برچسب , , , ,

نوشته شده توسط واحد فنی

واردات تجهیزات ابزار دقیق ، اتوماسیون صنعتی ، سنسور و آموزش نرم فزار Labview

1 دیدگاه برای“Signal Processing در LabVIEW | آموزش Labview

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

جهت اطلاع از آخرین اخبار محصولات و مقالات آموزشی در خبرنامه سایت عضو شوید

می خواهم به روز باشم