多通道噪声测试分析虚拟仪器设计文献综述
2021-03-11 00:34:25
(1)目的及意义
在生活领域,人们对环境质量的要求已经越来越高,噪声是衡量环境的关键指标之一,噪声的强弱直接影响人们的健康。在生产领域的一些设备中,噪声的大小经常被列在关键的指标里,需要测量其噪声大小看其质量是否合格及运行是否正常等。因此研究高性能的噪声测试系统尤为重要。如今,国内外在噪声测试系统研究方面,对传统的复杂仪器,分析方法的依赖性在减少,而正在流行着一种将计算机技术和噪声测试技术相结合,组建虚拟噪声测试系统的方法,将虚拟仪器技术的测试技术引到噪声测试领域中,借助计算机软件技术来设计噪声分析软件,与外围硬件设计的结合,可以使得噪声测量与分析能够实时进行,缩短了测量和信号处理周期,减轻了研究人员负担,使得工程师们能将精力更多地放在寻找噪声控制的策略上来。
(2)虚拟仪器国内外研究现状
根据虚拟仪器的发展过程,大致可以分成三个发展阶段:
第一阶段,利用计算机增强传统仪器的功能。由于GPIB总线标准的确立,计算机和外界通信成为可能,只需要把传统仪器通过GPIB和RS-232同计算机连接起来,用户就可以从测量仪器获得数据,并在计算机上通过各种软件工具来完成对数据的分析处理与显示。
第二阶段,开放式仪器。仪器硬件上出现了两大技术进步:一是插入式计算机数据处理卡 ( plug-in PC-DAQ );二是VXI仪器总线标准的确立。
第三阶段,虚拟仪器框架得到了广泛认同和采用。软件领域面向对象技术把任何用户构建虚拟仪器需要知道的东西封装起来。许多行业标准在硬件和软件领域以产生,几个虚拟仪器平台已经得到认可并逐渐成为虚拟仪器行业的标准工具。
虚拟仪器技术目前在国外发展很快,世界各国的虚拟仪器公司开发了不少虚拟仪器开发平台软件,以便使用者利用这些公司提供的开发平台软件组建自己的虚拟仪器或测试系统,并编制测试软件。最早和最具有影响力的开发软件,是NI公司LABVIEW软件和Labwindows/CVI开发软件。另外当今虚拟仪器的系统开发采用的总线类型较多,世界各国的公司,特别是美国NI公司,为使虚拟仪器能够适应各种总线的配置,开发了大量的软件以及适应要求的硬件(插件),可以灵活的组建不同复杂程度的虚拟仪器自动检测系统。不仅如此,开发商们也开始建立各种仪器专用的总线系统。美国NI公司在1997年9月1日推出模块化仪器的主流平台PXI,这是与CompactPCI完全兼容的系统。这种虚拟仪器模块化主流平台PXI/CompactPCI的传输速度已经达到100Mb/s。是目前已经发布的最高传输速度。同时虚拟仪器的开发厂家,为扩大虚拟仪器的功能,在测量结果的数据处理、表达模块及其变换方面也做了很多工作,发布了各种软件,建立了数据处理的高级分析库和开发工具库(例如测量结果的谱分析、快速傅立叶变换、各种数据滤波器、卷积处理和相关函数处理、微积分、峰值和阈值检测、波形发生噪声发生、回归分析、数值运算、时域和频域分析等),使虚拟仪器发展成为可以组建极为复杂自动检测系统的仪器系统。