SHOW多通道波形分析软件的使用方法

多通道多功能波形分析软件（SHOW）使用说明书西北工业大学航海学院水下信息和通信技术研究团队2016.12目录1. 支持文件格式 (1)2. 配置文件说明 (2)2.1 配置文件show.ini (2)2.2 配置文件showPSD.ini (3)2.3 文件备注信息descript.ion (4)3. 软件使用说明及应用样例 (4)3.1 软件启动方法 (4)3.2 内置功能键 (5)(1) 光标读数功能(A) (6)(2) 波束扫描功能(B) (7)(3) 连续滚动显示波形(C) (9)(4) 当前图形网格打开/关闭(D) (10)(5) MATLAB图形切换功能(F) (11)(6) 指定起点及数据长度显示波形(J) (12)(7) 播放数据(L) (16)(8) 功率谱分析(P) (17)(9) 互功率谱分析(R) (17)(10) 互相关分析(r) (18)3.3 用户自定义功能键 (19)(1) 脉冲半高宽底宽计算(E) (19)(2) 波形全局信息显示功能(G) (20)(3) 计算当前数据的声源级或标准差(S) (21)(4) 搜索同步头、估计多径信息(N) (22)4. 典型应用 (24)4.1噪声级的读取 (24)(1) 现场配置参数计算噪声级 (24)(2) 利用配置文件show.ini快速计算噪声级 (26)(3) 功率谱分析方法读取噪声级 (27)5. 版本说明 (28)(1) Ver 1.00 (28)(2) Ver 1.01，2013.7.13于抚仙湖 (28)(3) Ver 1.02，2013.7.30 (29)(4) Ver 1.03，2016.7.24 (29)多通道多功能波形分析软件（以下简称show软件）用于观察各种数采系统采集的数据，并将波形显示、光标读数、功率谱分析、波束形成等功能整合为一体，首次为广大信号处理研究人员提供了MATLAB环境中方便实用的波形分析工具。

1.支持文件格式show软件支持多种采集系统的数据格式，软件通过文件扩展名来确定格式。

目前支持的数据格式见表1：表1show软件支持的数据文件格式扩展名对应的采集系统可导出BIN Sony SIR-1000磁带机导出的二进制数据文件，采样配置保存在同名的.LOG文件中√INT Presys 4000采集系统生成的、课题组自定义的二进制格式文件√R32 715所采集系统MEM 日置Hioki采集系统的数据记录文件FFT 日置Hioki采集系统的FFT分析文件WA V Windows操作系统中标准的声音波形(wave)文件√mp3，wma，m4a，mp4MP3、m4a、.mp4等有损音频压缩文件oog，flac oog，flac等无损音频压缩文件ISF Tek示波器保存的MathCAD格式数据文件CSV Tek 3000系列示波器、Agilent示波器、普源示波器、鼎阳示波器生成的CSV 波形文件LVM NI公司采集软件保存的LVM二进制格式数据文件。

（未充分测试，只在文件长度为40056时使用，采样频率fs为强制设定）TDMTDMSNI公司采集软件保存的TDM系列数据文件，采样频率手工设定为50kHz。

SDY 秦皇岛应用电子技术研究所的SDY2400数据采集系统保存的数据文件（原无扩展名，手工改为.sdy）ARB 读取Agilent 33500任意信号发生器保存、导入的.arb波形文件MAT Matlab保存的数据文件，要求文件包含两个变量：采样频率fs、数据矩阵x；也支持LTT数据采集仪软件转存的.mat文件。

WFM 北京普源Rigol示波器保存的.wfm文件CON LTT数据采集仪保存的文件，参数文件扩展名为CON，数据文件扩展名可以为.IO或.I16RAF 北京普源Rigol信号源的.RAF任意波形文件DAT BK公司的数据采集系统保存的数据文件；无文件头的二进制格式数据文件（浮点或整形），如CCS开发环境保存的.datPRN FPGA调试平台Chipscope保存的PRN格式数据文件HEX 中科院声学所自容式水听器保存的.HEX格式数据文件还有一些文件的格式不适合show软件进行快速读取和分析，应通过格式转换软件将其转换为上述格式，方可被show软件读取。

有时候为了把每通道一个独立文件的多通道数据合并成一个文件，也可通过转换程序来实现。

目前支持的可转换数据格式见表2：表2不规则数据转换软件原始文件扩展名转换软件输出文件扩展名说明ISF ISF2INT INT INT文件每一点数据用2字节的有符号整数表示，取值在-2047~2047），文件大小可缩减到40%以下，并可把多个ISF文件合并成一个INT文件。

* DA T2INT INT 将普通的二进制16bit整型数据文件，转换为INT 文件，需要指定通道数、采样频率等信息。

SCT SCT2INT INT 把DSP内记数据sct文件转换为INT文件，自动去除FLASH内存中的坏块。

2.配置文件说明show软件可以通过配置文件设置分析数据时的条件参数，配置文件包括show.ini与showPSD.ini两个，前者是通用配置文件，后者是在特殊情况下配合前者在标定声源的声源级或谱级时使用的。

2.1配置文件show.inishow软件可以从配置文件show.ini读取波束形成、功率谱分析所需的一些参数，该配置文件的格式如下：第1行是阵元坐标，单位为米，空格或逗号分割；第2行是阵元数据在数据文件中存放的通道序号；第3行是分析信号所用的频段范围，给出最低频率和最高频率。

如果最低频率<=0则频率范围等同于功率谱分析的频率范围。

这个参数会影响功率谱分析的显示频段范围和宽带波束形成所用的频率范围；第4行指出在哪些方向形成波束。

第5行是功率谱分析时FFT的长度，如果小于16，则默认FFT长度与当前波形显示长度相同；如果FFT长度被强制设定得比波形长度大，系统会自动补零，相当于在功率谱上内插；如果FFT长度被强制设定得比波形长度小，系统会对数据进行分段平均，功率谱的稳定性会增强。

第6行以后是各通道物理量及转换系数的配置，每行格式如下：XXX转换系数(YYY)=ZZZ其中，XXX是该通道采集信号的物理量名称，如声压；YYY是该量的单位，如MPa，“=”后面的是采集到的电压值转换为该物理量时的转换系数，单位是YYY/V,不必在文件中写出。

以-205dB的标准水听器为例，其输出量的单位应该是uPa，这样才能在功率谱中显示绝对的谱级，假设标准水听器所接放大器的放大倍数是1000，则该标听的转换系数为：10^(205/20)/1000=1.778e7。

如果要连续标定声源的声源级或谱级，还需要考虑收发距离，例如：离声源10米处放置标准水听器时，其灵敏度应为1.778e8。

为了进一步方便用户，新版本允许ZZZ为一个matlab的表达式，例如：10^(205/20)/1000*10。

注意：如果传感器灵敏度在通带内不平坦，应该通过配置showPSD.ini来实现。

两种配置文件一般不要同时使用，如果要同时使用，需要相互配合，如show.ini中的转换系数单位是MPa/V，则showPSD.ini的灵敏度应为dB@uPa/MPa，是一固定常数240。

下面是一个show.ini文件的例子。

阵元坐标(米)=0.000 0.067 0.134 0.201 0.268 0.558 0.625 0.692 0.759 0.826数据通道=1:10分析频带(Hz)=3000,10000波束形成角度范围(°)=-60:0.5:60功率谱分析长度(0表示当前波形长度)=2048压力转换系数(MPa)PCB=6.95标准水听器转换系数(uPa)=1.778e7电流转换系数(KA)分压电阻=50放电电压转换系数(KV)分压电阻=1电容电压转换系数(KV)分压电阻=12.2配置文件showPSD.ini配置文件showPSD.ini用于给出各传感器的幅频响应起伏情况，以便修正功率谱。

需要指出的是，如果传感器在所关心的频段内幅频响应比较平坦，就不需要修正，只需要在show.ini中指定“转换系数”即可。

标准水听器就是这种情况。

如果传感器在所关心的频段内幅频响应起伏较大，则需要在MATLAB当前的工作目录编制一个showPSD.ini文件。

文件中每类传感器用三行数据来表示，第一行指明这类传感器所在的通道号(多个通道用逗号分割)和功率谱的单位（放在行尾，用小括号分隔）；第二行是幅频特性标定的频点，单位Hz；第三行是各频点对应的幅频响应，单位dB。

显然第二、第三行的数目应该相等。

修正功率谱时程序会根据标定频点自动线性内插出所需频点的幅度响应。

下面是一个showPSD.ini文件的例子：1:6,9(A/m)1,2,5,10,20,50,100,200,50061.4,57.3,48.5,43.1,37.2,28.8,23.4,17.5,10.47,8,10(dBV/m)10000,20000,30000,40000,5000095.9,89.8,86.3,83.8,81.92.3文件备注信息descript.ion文件夹中的隐含文件descript.ion是许多常用软件用来保存该文件夹下其它文件的备注信息的，如ACDSee、XnView、Total Commander等。

在TotalCMD中选中某文件，按Ctrl-Z快捷键可以写入文件备注信息，这样在鼠标移动到该文件上方时就会显示这些备注信息。

SHOW软件也可以读取这些文件备注信息，在首次读入一个数据文件时把备注信息显示在曲线的图题中。

因此建议把实验条件等信息添加到文件备注中，便于分析。

3.软件使用说明及应用样例3.1软件启动方法show软件有多种启动方法，可以在MATLAB的命令行窗口中输入下列命令之一，从而以不同的方式启动show软件，其启动方法总结于表3。

表3show软件启动方法启动方式启动命令补充说明从对话框中选择数据文件show指定数据文件，默认显示1秒钟的数据show(…x.mem‟)指定数据文件，并指定显示长度和起点（默认显示所有通道）show(…x.mem‟,3)长度不大于50时默认单位为秒，这里表示一次显示3秒钟的数据show(…x.mem‟,300)长度大于50时默认单位为点，这里表示一次显示300点的数据show(…x.mem‟, [3, 23.567])第二个参数可以给作一个向量，其第一个值表示每次显示的长度；第二个值表示显示的起点，大于50且为整数则认为单位是数据点，否则认为单位是秒。

本例的含义：从23.567秒开始显示3秒钟的数据。

指定数据文件和显示长度，并指定两个同时显示的通道，用于比较这两个通道show(…x.mem‟,1000,[2,5])同时显示第2、第5通道的1000点数据指定各通道的显示顺序，用于比较相邻两个通道show(…x.mem‟,1000,[5,2,4,3])第5、第2通道分别显示在同一窗口的第1、2子窗口，按“2”键切换到第4、第3通道。