基于虚拟仪器和无线网络的数据采集分析系统研究

论文摘要

本文研究开发了一套基于MiniDAT局域无线网络与虚拟仪器技术的无线数据采集分析系统。系统软件利用LabVIEW软件平台,编程实现了包括信号采集、滤波器、频谱分析、统计参数计算、相关及卷积分析、数据库管理、数据存储及回放在内的多个功能模块。其中,信号采集模块利用了缓存技术和高速磁盘流技术;滤波器模块包括工频干扰陷波器和可调滤波器两个子模块,工频陷波器的开发给出了MATLAB调用和LabVIEW编程两种实现方法,并对两种方法的结果进行了比较,可调滤波器的拓扑结构、FIR/IIR及滤波器类型等可以供用户方便选择;频谱分析模块可以进行包括均方根谱、峰值谱、功率谱、功率谱密度谱及倒频谱在内的多种谱线分析;统计参数计算模块可以实现包括统计、极值、采样特征等在内的多种参数计算;相关及卷积分析模块可以实现包括卷积、去卷积、自相关、互相关在内的多种分析运算;数据库管理模块可以实现数据文件信息保存及数据库访问等多种功能;数据存储与回放模块不仅可以实现4种数据文件类型文件的存储与读取,还可以为数据文件自动命名。本论文的创新点在于独立开发了LabVIEW中所没有的倒频谱分析模块及使用表格控件的属性节点从查询结果中回放数据文件。实验证明,本文所开发的基于虚拟仪器和网线的多通道数据采集分析系统能够满足实验采集要求,使用较少的硬件设备,实现了信号采集、分析、存储与回放等多种功能。数据文件的保存便于数据共享及后分析,虚拟仪器本身的特点又使本系统易于实现升级和扩展。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 引言
• 1.1 立题背景
• 1.2 在信号测试领域引入虚拟仪器技术的意义
• 1.2.1 虚拟仪器的概念
• 1.2.2 虚拟仪器的特点
• 1.2.3 图形化程序语言 LabVIEW简介
• 1.2.4 虚拟仪器的引入有利于信号测试领域的发展
• 1.3 在信号测试领域引入无线网络技术的意义
• 1.4 虚拟仪器领域研究现状
• 1.4.1 利用 LabVIEW开发各种应用系统
• 1.4.2 利用 LabVIEW本身或与MATLAB相结合实现各种算法
• 1.4.3 关于无线网络在测试方面应用的研究
• 1.4.4 LabVIEW与数据库的结合应用方面的研究
• 1.5 本课题的主要研究内容
• 1.6 本章小结
• 2 系统的硬件组成及连通
• 2.1 信号调理器
• 2.2 MiniDAT与计算机的连通
• 2.3 本章小结
• 3 系统软件模块的设计与编写
• 3.1 信号采集模块设计与编写
• 3.1.1 使用缓存技术的信号采集模块
• 3.1.2 使用高速磁盘流技术的信号采集模块
• 3.1.3 本节小结
• 3.2 滤波器模块设计与编写
• 3.2.1 工频干扰陷波滤波器模块的设计与选择
• 3.2.1.1 使用 Kaiser窗MATLAB法设计工频滤波器
• 3.2.1.2 使用 Equip ripe法设计工频滤波器
• 3.2.2 可调滤波器的开发
• 3.2.3 本节小结
• 3.3 频谱分析模块设计与编写
• 3.3.1 case 1:幅度 RMS（均方根）谱计算
• 3.3.2 case 2:幅度 PEAK（峰值）谱计算
• 3.3.3 case 3: PS（功率谱）计算
• 3.3.4 case 4: PSD（功率谱密度）谱计算
• 3.3.5 case 5:倒频谱计算
• 3.3.5.1 倒频谱的计算依据
• 3.3.5.2 倒频谱计算的MATLAB实现方法
• 3.3.6 Plot Legend名随分析方法选择的改变
• 3.3.7 本节小结
• 3.4 信号统计参数计算模块设计与编写
• 3.5 相关及卷积分析模块设计与编写
• 3.5.1 卷积运算
• 3.5.2 去卷积运算
• 3.5.3 自相关分析
• 3.5.4 互相关分析
• 3.5.5 本节小结
• 3.6 数据库管理模块设计与编写
• 3.6.1 LabVIEW与数据库连接方法及数据库软件的选择
• 3.6.2 LabSQL工具
• 3.6.2.1 LabSQL的安装
• 3.6.2.2 LabSQL的配置
• 3.6.2.3 LabSQL VIs分类
• 3.6.2.4 利用 LabSQL开发的基本步骤
• 3.6.3 数据库管理模块
• 3.6.3.1 数据库创建
• 3.6.3.2 数据文件信息保存
• 3.6.3.3 数据库访问
• 3.6.3.4 数据库维护
• 3.6.4 本节小结
• 3.7 数据的存储及回放模块
• 3.7.1 文件类型选择的实现
• 3.7.2 文件自动命名的实现
• 3.7.3 本节小结
• 3.8 本章小结
• 4 系统试验验证
• 4.1 实验环境配置
• 4.2 各模块功能验证
• 5 总结与展望
• 参考文献
• 附录: 系统界面截图及编译封装说明
• 个人简介
• 导师简介
• 致谢