智能化测控技术

第一章绪论

1.1 国外发展现状

在目前的测试领域中，越来越广泛地利用相关检测的方法进行滤波，利用相关滤波可以方便地从复杂的待测信号（包括有用信号、随机噪声和谐波频率等成分等）中分离出某一特定频率的信号，在数字技术迅速发展以后，相关滤波也经常利用A/D板对信号采样后，在计算机中实现，成为数字滤波器的一种形式，本文设计了一种实现相关滤波的方法，这是相关分析在测试技术中的一个典型应用。Labview是美国国家仪器公司推出一种基于“图形”方式的集成化程序开发环境，是目前国际上唯一的编译型图形化编程序言，在以PZ 机为基础的测量和工控软件中，Labview开发环境具有一系列优点，从流程图式的编程，不需要先编译就存在语法检测和调试过程使用的数据指针，到其丰富的函数、数值、信号处理和设备驱动等功能，应用Labview进行滤波器设计，效率高，操作简单，并能对误差精度进行实时调整，把传统仪器利用Labview用软件的方法来实现，开发周期短，易于维护和升级，可以设计出传统仪器所不能比拟的虚拟仪器，“软件就是仪器”——这就是虚拟仪器技术的精髓。

传统仪器是由厂家设计并定义好功能的封闭式机构，每种仪器实现一种特定的功能。随着计算机技术和传统仪器仪表技术的结合，在必要的数据采集硬件和计算机的帮助下，通过软件实现仪器的全部功能的新式仪器——虚拟仪器出现了。虚拟仪器技术作为新兴的构造仪器技术，它可以部分实现甚至全部实现物理仪器功能。与传统仪器相比具有许多优点：对测试量的处理和计算可更复杂且处理速度更快，测试结果的表达方式更加丰富多样，可以方便地存储和交换测试数据，价格低，技术更新快。它的最大特点就是把由仪器生产厂家定义仪器功能的方式转变为由用户自己定义仪器功能，满足多种多样的应用需求。

1.2 选题意义

数字滤波器是数字信号分析中的重要组成部分，它实现对信号的滤波、提取、增强信号的游泳分量、削弱无用的分量。经典滤波器的特点是输入信号中的有用频率成分和希望滤除的频率成分各占有不同的频带，通过一个合适的选频滤波器达到滤波目的。但如果信号和干扰的频率相重叠，那么经典滤波器将无能为力，这时需要采用现代滤波器，如维纳滤波器、卡尔曼滤波器、自适应滤波器等。从实现的网络结构或从单位脉冲响应分类，数字滤波器可以分为无限脉冲相应滤波器和有限脉冲相应滤波器。与IIR相比，FIR数字滤波器能够被设计成具有线性相位特性的滤波器。因此，它在要求具有线性相位的应用场合具有广泛的应用。数字滤波器的设计方法很多，其中较为常用的是窗函数设计法和频率采样设计法。本文介绍一种利用窗函数设计的虚拟滤波器。

Labview为设计者提供了FIR和IIR滤波器VI，使用起来非常方便，只需要输入相应的指标参数即可，不需要进行复杂的函数设计和大量的运算。滤波器VI位于Labview流程图面板的Function>>Analyze>>Signal Processing>>Filters上。基于Labview的IIR数字滤波器的设计。

不同滤波器VI滤波时均有各自的特点，因此它们用途各异。在利用Labview实现滤波功能时，选择合适的滤波器是关键，在选择滤波器时，可参照不同滤波器的特点，考虑滤波的实际要求来选择合适的滤波器。

1.3 虚拟仪器系统组建方案

通过各种不同的接口总线，组建不同规模的自动测试系统。虚拟仪器系统按硬件构成方式，可有以下几种组建方案：

(1）GPIB仪器通过GPIB接口卡与计算机组成GPIB系统。

(2）VXI仪器与计算机组成VXI系统。

(3）PXI仪器组成PXI系统。

(4）以DAQ和信号调理部分为硬件组成PC-DAQ测试系统。

(5）并行总线仪器组成并行总线系统。

(6）串行总线仪器组成串行总线系统。

(7）现场总线设备组成现场总线系统。

第二章LabVIEW简介

2.1 LabVIEW概述

LabVIEW是实验室虚拟仪器集成环境简称，是功能强大、复杂程序开发环境。包含图形编程语言开发数据采集、信号分析、仪器控制领域的虚拟仪器应用程序。

LabVIEW是由美国国家仪器（NI）公司研制开发的一个功能大而又灵活的仪器和分析软件应用开发工具。类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。

与C和BASIC一样，LabVIEW也是通用编程系统，有一完成任何编程任务庞大函数库。LabVIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储，等

等。LabVIEW也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序（子VI）的结果、单步执行等等，便于程序的调试。

LabVIEW程序称为“虚拟仪器”或简称为VI。LabVIEW不同于基于文本的编程语言（如Fortran和C），它是一种图形编程语言——通常成为G编程语言，其编程过程就是通过图形符号描述程序的行为。LabVIEW使用的是科学家和工程师们所熟悉的术语，还使用了易于识别的构造G语言的图形符号。即使具有很少变成经验的人也能学会使用LabVIEW，并能够发现和了解一些有用的基本编程原则。如果从前未编过程（或许有一些编程经验但已忘了许多），在钻研G编程语言之前，需要复习一下编程方面的基本概念。

LabVIEW系统由其应用执行文件和许多相关文件以及子目录组成。LabVIEW使用文件和目录来存储创建VI所必需的信息，部分重要的文件和目录如下：

(1) LabVIEW可执行程序：用于启动LabVIEW。

(2) vi.lib目录：该目录包含VI库，如数据采集、仪器控制和分析VI。它必须与LabVIEW 执行程序在同一目录下。不要改变vi.lib目录名称，因为LabVIEW启动时要查找该目录。如果改变此名称，就不能使用众多的控件和库函数。

(3) Examples目录：该目录包含许多VI示例，这些例子示了LabVIEW的功能。

(4) user.lib目录：用户创建的VI保存于该目录并将出现在LabVIEW的Functions Palette （函数选项板）上。

(5) instr.lib目录：如果希望用户仪器驱动程序库出现在LabVIEW的函数选项板上，应将其放置在该目录下。

(6) Learning目录：该目录包含有用户使用时所需要的VI库。

2.2 LabVIEW的操作模板