课程设计报告----电压信号采集、滤波与综合分析

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1、虚拟仪器课程设计 电压信号采集、滤波与综合分析 姓名： 班级： 专业：测控技术与仪器 指导教师： 电压信号采集、滤波与综合分析 1、虚拟仪器的概念与特点 随着计算机技术的飞速发展,计算机与传统的仪器仪表结合成为一种趋势, 其强大的功能是传统仪器所无法比拟的.虚拟仪器是在通用计算机平台上,用户 根据自己的需求来定义和设计测试功能的仪器系统.也就是说虚拟仪器是由用户 利用一些基本硬件及软件编程技术组成的各种各样的仪器系统.概括来说,它主 要由以下特点: 软件是虚拟仪器的核心 虚拟仪器的硬件确立后,它的功能,如抗混淆滤波、小波分析等，主要是通过 软件来实现的，软件在虚拟仪器中具有重要的地位。美国国家

2、仪器公司（NI）就 曾提出一个著名的口号：软件就是仪器。 虚拟仪器的性价比高 一方面，虚拟仪器能同时对多个参数进行实施高效的测量，同时，由于信号 的传送和数据的处理几乎都是靠数字信号或软件， 所以还大大降低了环境干扰和 系统误差的影响。此外，用户也可以随时根据需要调整虚拟仪器的功能，大大缩 短了仪器在改变测量对象时的更新周期；另一方面，采用虚拟仪器还可以减少测 试系统的硬件环节，从而降低系统的开发成本和维护成本，因此使用虚拟仪器比 传统仪器经济。 虚拟仪器具有良好的人机界面 在虚拟仪器中，测量结果是通过由软件在计算机屏幕上生成的、与传统仪器 面板相似的图形界面由软面板来实现的。 虚拟仪器具有与

3、其它设备的互联能力 如和 VXI 总线或现场总线等的接口能力， 此外， 还可以将虚拟仪器接入网络， 如 IN-TRANET 等，以实现对现场生产的监控和管理。作为新型仪器，它有许多传 统仪器无法比拟的地方。这使得虚拟仪器的应用领域非常广泛，据估计，到下个 世纪初中叶，我国将有 60%的仪器为虚拟仪器。 2、虚拟仪器的组成原理 虚拟仪器充分利用了当代先进的科技产品和技术，如计算机、模块化的数据 采集调理电路及总线技术等。从图 1 可以看出它主要有硬件和软件两大部分组 成。 图 1 虚拟仪器的硬件 硬件是虚拟仪器工作的基础，它的主要功能是完成对被测信号的采集、传输 和显示测量的结果。 虚拟仪器的硬

4、件主要是由计算机和信号采集调理部件组成的， 其中计算机包 括微处理器、存储器和显示器等，它主要用来提供实时高效的数据处理性能。而 信号采集调理部件可以是 GPIB 仪器模块、VXI 仪器模块、PXI 仪器模块或数据采 集卡，它主要用来传输和采集信号。目前用的比较多的是数据采集卡和 VXI 仪器 模块，尤其是数据采集卡特别为广大科技人员所钟爱。另外，虚拟仪器还有一个 优秀的硬件平台 VXI 总线系统，它是一种在世界范围内开放的、适于多供货商的 32 位高速模块化仪器总线。 虚拟仪器的软件 软件在虚拟仪器中地位非常重要，它肩负着对数据进行分析处理的重压，如 数字滤波、小波分析或频谱变换等。在很大程度上，虚拟仪器系统能否成功的运 行，就取决于虚拟仪器的软件。虚拟仪器可以分为几个层次，其中包括仪器驱动 程序、应用程序和软面板程序。 仪器驱动程序主要用来初始化虚拟仪器，设置特定的参数和工作方式，使虚 拟仪器保持正常的工作状态。 应用程序主要用来对输入计算机的数据进行分析和处理， 用户就是通过编制 应用程序来定义虚拟仪器的功能。 软面板程序用来提供虚拟仪器与用户的接口， 他可以在