基于labVIEW虚拟滤波器的设计与实现.docx
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基于labVIEW虚拟滤波器的设计与实现
摘要
随着电子测试技术的不断发展,测试技术正向自动化、智能化、数字化和网络化的方向发展。
其中数字滤波器作为测试技术的重要工具而被广泛使用于各个领域。
本课题是以数字虑波表软件设计为工程背景,主要对采集的波形数据进行相关处理,实现了相应的参数测量。
虚拟仪器技术是基于计算机的仪器及测量技术。
与传统仪器技术不同,虚拟
仪器技术指在包含数据采集设备的通用计算机平台上,根据需要可以高效率地构建起形形色色的测量系统。
对大多数用户而言,主要的工作变成了软件设计。
虚拟仪器技术突破了传统仪器的局限,可以将许多信号处理的方法方便的应用于测量中,并且为自动测量和网络化测量创造条件。
首先,本论文介绍了虚拟仪器以及LabVIEW相关知识,利用虚拟仪器的开发平台——LabVIEW开发的软件系统,主要包括五个模块:
数据采集、显示记录、数据回放、数据处理和数据分析。
数据处理模块主要实现数字滤波和加窗处理两大功能,可以选择不同的滤波器和窗函数以适应不同的情况。
参数的不同设置能够使信号频率不断变化。
它是一种测试仪器和系统的概念及相关软件。
另外结合测试技术和仪器的专业知识介绍在LabVIEW实现虚仪滤波器虑测试信号。
也是高等院校中机械、自动化或信息技术相关专业学生必学的课程。
关键词:
虚拟仪器、LabVIEW、滤波器
Abstract
SummaryWiththeelectronictestsandtechnologicaldevelopment,testingpositiveautomationtechnology,intelligence,digitalandnetworkdirection.Whichdigitalfiltertechnologyasanimportanttesttoolhasbeenwidelyusedinvariousfields.Thetopicisbasedonfiguresconsiderwaveformdesignsoftwareforengineeringbackground,theacquisitionofthemainwaveformdatacorrelation,realizethecorrespondingparametermeasurement.VirtualInstrumenttechnologyiscomputer-basedinstrumentsandmeasuringtechniques.Withthetraditionalinstrumentsandtechnology,virtualinstrumenttechnologyreferstothedataacquisitionequipmentincludesthegeneralcomputerplatform,Accordingtotheneedtobehighlyefficientbuildingupallkindsofmeasurementsystem.Formostusers,themainworkintothesoftwaredesign.Virtualinstrumenttechnologybreakthroughofthetraditionallimitationsoftheequipmentcouldbemanysignalprocessingmethodsusedinaconvenientmeasurement,andforautomaticmeasurementandnetworkmeasurementtocreateconditions.First,thethesisofLabVIEWvirtualinstrumentsandassociatedknowledge,usingvirtualinstrumentdevelopmentplatform--LabVIEWdevelopmentofthesoftwaresystem,includingthefivemainmodules:
dataacquisition,recordsshow,dataplayback,dataprocessinganddataanalysis.Dataprocessingmodulemaindigitalfilteringandwindowinghandletwomajorfunctions,canchoosedifferentfiltersandwindowfunctiontoadapttodifferentsituations.Thedifferentparameterscanbesetupsothatthesignalfrequencyconstantlychanging.Itisatestinstrumentsandsystemsconceptsandrelatedsoftware.AnothercombinationoftestingtechnologyandequipmentexpertiseintroducedinLabVIEWvirtualinstrumentfilterconsidertestsignals.Aswellastertiaryinstitutionsmachinery,automationandinformationtechnology-relatedprofessionalstudentswilllearncourses.
Keywords:
virtualinstrument,LabVIEW,filter
第一章引言
现代计算机技术和信息技术的迅猛发展,犹如滚滚长江东流水,冲击着国民经济的各个领域,也引起了测量仪器和测试技术的巨大变革。
人们曾为测量仪器从模拟化、数字化到智能化的进步而欣喜,也为自动测试技术的日新月异的发展所鼓舞,当今虚拟仪器技术的出现又使得测量仪器进步入了高科技的殿堂。
与传统的仪器不同,虚拟仪器(virtualinstrument)是基于计算机和标准总线技术的模块化系统,通常它是由控制模块、仪器模块和软件组成,在虚拟仪器中软件是至关重要的,仪器的功能都要通过它来实现,因此软件是虚拟仪器的核心,“软件就是仪器”,从本质上反映了虚拟仪器的特征。
从构成方式上讲,虚拟仪器可分为四大类:
gpib体系结构、pc-daq体系结构、vxi体系结构和pxi体系结构。
gpib体系结构是通过gpib总线将具有gpib接口的计算机和仪器集成的测试系统。
其优点是用户可以充分利用自己的计算机和仪器资源,且组建方便灵活、操作简单,曾是国际流行的自动测试系统。
当今,在vxi为主的体系结构中,有时也采用gpib作为辅助,这样可以充分利用本单位仪器资源,或称补vxi仪器模块的不足。
vxi体系结构综合了。
pib和vem总线的优点,它集成的系统硬件集成度高、数据传输率快、便携性好,是当今倍受业界关注的体系结构。
pxi体系结构是以pci总线为基础的体系结构,由于其总线吞吐率高、硬件的价格较低被业内人士认为是符合国情的一种体系结构。
虚拟仪器应用程序的开发环境主要有两种=一种是基于传统的文本语言的软件开发环境,常用的有labwindows/cvi、.visualbasidc=vc++等:
一种是基于图形化语言的软件开发环境,常用的有labview和hpvee。
其中图形化软件开发系统是用工程人员所熟悉的术语和图形化符号代替常规的文本语言编程,界面友好,操作简便,可大大缩短系统开发周期,深受专业人员的青睐。
下面结合指挥调度设备测试系统〈它是通信设备综合测试系统的分系统〉,重点介绍labview图形化软件开发环境在虚拟仪器和自动测试系统中的应用技术。
第一节虚拟仪器简介
随着微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术和现代测量技术的迅速发展,一种新型的先进仪器——虚拟仪器成为当前系统研究的热点。
第一节虚拟仪器简介
虚拟仪器通过软件开发平台将计算机硬件资源与仪器硬件有机地融为一体,把计算机强大的数据处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起,通过软件实现对数据的显示、存储及分析处理。
在对大规模、集成化、智能化及数字电子仪器需求愈加迫切的形势下,计算机技术、仪器技术和通信技术相结合,产生了具有里程碑意义的新一代仪器——虚拟仪器。
虚拟仪器的出现开辟了仪器技术的新纪元,它是多门技术与计算机技术结合的产物,其基本思想逐步代替仪器完成某些功能,如数据的采集、分析、显示和存储等,最终达到取代传统电子仪器的目的。
虚拟仪器是计算机硬件资源、仪器硬件、数据分析处理、软件、通信软件极图形用户界面的又效结合,具有传统仪器所具备的信号采集、信号处理分析、信号输出等功能。
其基本构成包括计算机、虚拟仪器软件、硬件接口和测试仪器等。
虚拟仪器有以下优点:
1.利用了计算机丰富的软件资源。
实现了部分仪器硬件的软件化,节省了物质资源,增加了系统的灵活性。
通过软件技术和相应数值算法,实时直接地对测试数据进行各种分析与处理。
图形用户界面(GUI)技术的应用,真正的做到界面友好、人机交互。
2.基于计算机网络技术和接口技术。
虚拟仪器具有方便、灵活的互联能力
(Connectivity),广泛支持诸如CAN、FieldBus、PROFIBUS等各种工业总线标准。
因此,利用虚拟仪器技术可方便地构建自动测试系统,实现测量、控制过程的网络化。
3.基于计算机的开放式标准体系结构。
虚拟仪器的硬、软件具有开放性、模块化、可重复使用及互换性等特点,用户可根据自己上的需要,选用不同厂家的标准接口产品,使仪器的开发更为高效,缩短仪器组建、开发时间。
4.具有很强的灵活性。
虚拟仪器的功能由用户自己定义,这意味着可自由的组合计算机平台、硬件、软件以及各种实现应用系统所需要的附件。
这种灵活性在由供应商定义、功能固定、独立的传统仪器是达不到的。
从传统仪器的转变,为用户带来了更多的实际利益。
上述虚拟仪器的特点不仅推进了仪器为基础的界面系统改造,同时也影响了以虚拟仪器为主的图形构造方法的进化。
过去独立分散、互不相干的许多领域,虚拟仪器通过软件开发平台将计算机硬件资源与仪器硬件有机地融为一体,把计算机强大的数据处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起,通过软件实现对数据的显示、存储及分析处理。
虚拟仪器的出现是仪器发展史上的一场革命,代表着仪器发展的最新方向和潮流,是信息技术的一个重要领域,必将对科学技术的发展和工业生产产生不可估量的影响。
第二节虚拟仪器的概念
传统仪器一般是一台独立的装置,从外观上看,它是一般由操作面板、信号输入端口、检测结果输出这几个部分组成。
操作面板上一般有一些开关、按钮、旋钮等。
检测结果的输出方式有数字显示、指针式表头显示、图形显示及打印输出等。
从功能方面分析,传统仪器可分为信号的采集与控制、信号的分析与处理、结果的表达与输出这几个部分。
传统仪器的功能都是通过硬件电路或固化软件实现的,而且由仪器生产厂家给定,其功能和规模一般都是固定的,用户无法随意改变其结构和功能。
传统仪器大都是一个封闭的系统,与其它设备的连接受到限制。
另外,传统仪器价格昂贵,技术更新慢,开发费用高。
随着计算机技术、微电子技术和大规模集成电路技术的发展,出现了数字化仪器和
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