基于虚拟仪器的动态信号采集与分析系统设计与实现

发布时间：2021-11-05 07:03

　　动态信号是一种瞬态突变信号,它能够真实反映出被测对象所表示的物理特性。为了快速准确捕获到这些动态信号,基于虚拟仪器技术,设计并实现了动态信号数据采集与分析系统。该系统通过动态链接库（DLL）和面向对象语言（OOL）实现了硬件抽象层（HAL）,将系统中多个PXI采集卡集成在应用程序中。应用软件能够对动态信号数据进行采集、存储、回读和时频域分析处理。系统已经用于爆破、声学和振动冲击等动态信号测试环境,取得了良好的效果。 

【文章来源】：自动化与仪器仪表. 2020,(07)

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

虚拟仪器采集与分析系统结构框图

数据采集卡的本质作用就是实现A/D转换,将模拟信号转换为数字信号[14-15]。PXI-1115数据采集卡实物图如图2所示。为了实时捕获突变的动态信号,PXI-1115选用了AD9244芯片,最高采样频率可达到60 MHz,分辨率为14 bit,量程为±1 V和±10 V,模块有4个独立的并行采集通道,系统直流精度为±0.1%FSR,交流精度为±1%。动态信号经过信号调理模块后形成模拟信号进入PXI-1115,然后经过通道内的交流/直流耦合切换,在程控放大单元将信号调整为AD9244能够接受的电压输入范围。然后经过A/D转换后产生数字信号,为了使模拟部分和数字部分实现信号隔离,数字信号通过光耦后汇集到现场可编程门阵列(FPGA)中。FPGA中有强大的数字逻辑控制功能及PXI接口内核,它整合不同通道输入的数字信号后经过PXI总线传送给计算机。3 虚拟仪器软件系统

对动态信号数据进行时域和频域分析处理。时域分析包括脉冲参数、自相关、互相关、均方根、微分和积分;频域分析包括频谱、功率谱、互功率谱、概率密度和倒频谱。时域和频域分析可以直接调用LabWindows/CVI提供的信号处理函数库,如脉冲参数可调用PulseParam函数完成,功率谱可调用Spectrum函数完成。在工程文件中,这5个功能分别对应5个*.h头文件和*.c源文件。通过文件把软件功能封装起来。图4是应用程序运行界面。主程序核心代码如下:

【参考文献】：
期刊论文
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[3]基于LabWindows/CVI的虚拟数字信号分析仪设计与实现[J]. 王挺,盛文,蒋伟,程杨.  自动化与仪表. 2018(03)
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[7]基于STM32的多功能火控信号采集板设计研究[J]. 孔祥通,王春平,孙书鹰,李军.  微型机与应用. 2012(12)
[8]基于FPGA的EEG采集系统设计[J]. 聂云杰,李念强.  工业控制计算机. 2012(02)
[9]数字存储示波器虚拟面板的设计[J]. 刘奕宏,王厚军.  电子测量技术. 2009(09)

硕士论文
[1]动态信号分析仪的软件功能设计[D]. 李跃华.电子科技大学 2018
[2]复杂动态信号的参数估计研究[D]. 廖畅.重庆邮电大学 2016
[3]基于PXI总线的指控通信装备综合检测系统设计与实现[D]. 范朝元.重庆大学 2013
[4]基于FPGA的视频信号数字化采集与显示系统[D]. 蔡军辉.南京航空航天大学 2010
[5]虚拟仪器技术在动力学参数检测中的应用[D]. 张研.重庆大学 2006



本文编号：3477313