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第一章 绪论

1。1 研究背景

离散傅利叶变换（Discrete Fourier Transform，简称DFT）是对信号进行交流计算与频域分析的一种重要手段。例如在电力系统中，各种保护和监测的装置在获得采样信号值后，就常常通过DFT来直接计算基波的有效值或提取谐波信号[3]。因此，作为实现用DFT计算全谱的一种有效方法，快速傅利叶变换（Fast Fourier Transform，简称FFT）有很多局限性，然而线性调频z变换（Chirp-z Transform，简称CZT）则可以弥补DFT的很多不足。CZT是沿着不同的单位圆，或者更加一般的路径对z变换进行取样，是一种适用于高采样频率的信号分析方法，同时还具有频率细化等特点，增加了FFT和频谱分析的灵活性[1]。

线性调频z变换（CZT）因为长度不受基2的限制，同时频谱又具有较高的分辨率、计算的灵活性较强以及计算的速度较快等特点，在频率探测、频谱计算、窄带分析及信号识别方面得到了广泛的应用[20]。在电能的质量监控系统中，将线性调频z变换算法用来求解电力谐波谱，也获得了很好的效果[3]。

线性调频z变换（CZT）最主要的缺点就是：与离散傅利叶变换（DFT）相比，计算的程序稍嫌的有些复杂[4]。于是我们就使用了LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，实验室虚拟仪器工程平台）程序作为实现CZT算法的平台和环境。

LabVIEW是一种通用的编程系统，经过了多年的发展，在测试测量、控制、仿真和快速编程领域获得了广泛的认可。LabVIEW具有很多功能非常强大且简单易学，更加容易操作的函数库，这样就可以简单的调用函数库中的“函数控件”来实现稍嫌复杂、不易表达的功能。图形化的编程语言更加可以让编程不再使用繁琐难懂的文字编程语言，这样更加使得复杂的程序变得清晰明了。

1。2 国内外研究现状

线性调频z变换（CZT）最早提出于1969年，而现在许多场合都得到了广泛的应用[19]。比如电力谐波分析、信号频谱分析、人体心电图分析、频谱校正、钢琴基音检测等等。

LabVIEW是一种图形化的编程开发环境，它已经广泛地被工业界和学术界所接受，被视为一个标准的数据采集和仪器控制的软件。直到现在，大多数的主流测试仪器、数据采集设备都拥有专门的LabVIEW驱动程序，而使用LabVIEW可以非常轻松、便捷的控制这些硬件设备。

1。3研究目的及意义

由于DFT不能精确地计算和反应采样信号的局部频谱的特性，而采用CZT算法远远要比采用FFT算法所求得的信号频谱更加精确。所以对此要以按时间抽取的基2FFT算法为基础，并参考基于FFT的Bluestein算法，设计了一套新的信号频谱分析程序，用于对实序列采样信号做线性调频z变换（CZT）。

LabVIEW是一种图形化编程语言，使用LabVIEW可以非常简单、便捷地调用工具包中的函数，就可以组成一个完整的应用程序。提出基于LabVIEW的线性调频z变换设计，不仅编程简单、灵活可视，而且成本低，效益高、见效快。

1。4研究内容与方法

本次的课程设计的内容是在应用正在蓬勃发展的虚拟仪器技术，即利用微型机算机强大的图形环境和软件功能——LabVIEW进行研究与开发，实现线性调频z变换（CZT）算法。

任务的主要呢绒就是使用LabVIEW读取信号发生文件，通过LabVIEW上的CZT算法程序，并在前面板上绘制出幅频特性图。 

本次课程设计的主要研究方法包括：

（1）通过查阅课本、图书和电子资料，熟悉基本线性调频z变换的计算方法和LabVIEW软件。