基于信號分析技術(shù)的虛擬儀器的設(shè)計及研究.pdf

1、測試儀器是進(jìn)行科學(xué)研究的重要工具,任何一臺儀器都由信號的采集與控制、信號的分析與處理、結(jié)果的表達(dá)與輸出這三大功能組成.傳統(tǒng)儀器的功能都是由硬件來實現(xiàn),這就決定了傳統(tǒng)儀器的功能和結(jié)構(gòu)只能由儀器生產(chǎn)廠家來定義和制造,而用戶無法改變.雖然傳統(tǒng)儀器的精度、功能和性能隨著微電子技術(shù)和大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展而不斷提高,但是對于復(fù)雜的測試參數(shù)較多的場合,使用起來很不方便,其局限性非常明顯.隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了虛擬儀器,在計算機(jī)上實現(xiàn)儀器的三

2、大功能,把計算機(jī)技術(shù)和儀器技術(shù)完美結(jié)合起來,充分利用飛速發(fā)展的計算機(jī)技術(shù)來實現(xiàn)或增強(qiáng)傳統(tǒng)儀器的功能.虛擬儀器開創(chuàng)了儀器使用者可以成為儀器設(shè)計者的新時代,代表了儀器發(fā)展的方向.該課題正是順應(yīng)儀器發(fā)展的趨勢,采用先進(jìn)的圖形化編程語言LabVIEW,研制開發(fā)了虛擬信號發(fā)生器、虛擬數(shù)字示波器和虛擬信號分析儀,成功地將信號采集技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)、信號分析技術(shù)運用到系統(tǒng)軟件中,實現(xiàn)了信號的自動采集、處理、分析的功能.虛擬信號發(fā)生器能夠產(chǎn)生正弦波

3、、余弦波、三角波、方波、鋸齒波、上升斜波和下降斜波等標(biāo)準(zhǔn)信號,并且可以進(jìn)行濾波和加窗函數(shù)處理,輸出處理后的波形,同時還可以進(jìn)行頻譜分析和功率譜分析.虛擬數(shù)字示波器的主要功能包括雙通道信號輸入、觸發(fā)控制、通道控制、時基控制、波形顯示、參數(shù)自動測量、頻譜分析、波形存儲和回放等.虛擬信號分析儀主要功能包括信號采集、統(tǒng)計分析、奈奎斯特分析、自相關(guān)分析、互相關(guān)分析、頻譜分析、自功率譜分析、互功率譜分析和倒頻譜分析.LabVIEW開發(fā)平臺是美國NI

4、公司的產(chǎn)品,因此它的硬件驅(qū)動程序和用于數(shù)據(jù)采集的函數(shù)庫只支持NI公司的數(shù)據(jù)采集卡.但是NI公司的數(shù)據(jù)采集卡價格昂貴,因此該課題除了開發(fā)采用NI公司PCI-1200數(shù)據(jù)采集卡的虛擬儀器外,還編寫了采用普通的數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的函數(shù)庫,在此基礎(chǔ)上開發(fā)了采用普通的PCL-818L數(shù)據(jù)采集卡的虛擬儀器,以降低軟件的成本.該課題開發(fā)的虛擬儀器參數(shù)的控制全部通過圖形用戶界面進(jìn)行入機(jī)交互,面板設(shè)計形象,易于實際操作.經(jīng)實際驗證,與傳統(tǒng)儀器相比,測