試析虛擬數(shù)字信號處理儀的關(guān)鍵技術(shù)

胡曉芳

摘要：科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，而虛擬數(shù)字信號處理技術(shù)在工程技術(shù)和科研等方面受到了越來越多的關(guān)注和應(yīng)用。同時，有關(guān)人員根據(jù)相應(yīng)的數(shù)字信號處理理論和計算方法，對虛擬數(shù)字信號處理儀進(jìn)行著不斷的改進(jìn)，使其更好地發(fā)揮數(shù)字信息處理功能。該文針對虛擬數(shù)字信號處理儀的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：虛擬數(shù)字信號；處理儀；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）05-0184-02

虛擬儀器通常將計算機(jī)平臺高性能的模塊化硬件與高效靈活的軟件進(jìn)行充分的結(jié)合，并完成各種測試、測量以及自動化應(yīng)用。目前，科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，對信號的分析處理系統(tǒng)提出了越來越高的要求，尤其是在工程技術(shù)和科研領(lǐng)域。在傳統(tǒng)實踐中，通常采用實體B&K2034 第二代 FFT 動態(tài)信號分析儀進(jìn)行信號的分析和處理，但隨著科技的進(jìn)步，信號處理的發(fā)展方向也產(chǎn)生了一定的變化，即向通用計算機(jī)信號處理系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，也逐漸接近虛擬儀器的標(biāo)準(zhǔn)。目前的數(shù)字信號處理系統(tǒng)主要的任務(wù)和關(guān)鍵技術(shù)包括實現(xiàn) VC++ 和MATLAB 的無縫聯(lián)接，完善數(shù)字信號處理功能等。

1系統(tǒng)組成與模塊化設(shè)計

1.1系統(tǒng)組成

1）信號輸入：首先，在系統(tǒng)中輸入信號，之后，通過系統(tǒng)內(nèi)部的A/D，信號將被轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；

2）信號加工：在信號輸入并轉(zhuǎn)化后，進(jìn)行數(shù)字信號的加工步驟，其采用的方法通常是濾波處理，這樣可以避免噪聲等其他因素的干擾；

3）信號的模塊分析：進(jìn)行頻域分析、倒頻域分析和時域分析等三項處理內(nèi)容，該步驟在信號加工后執(zhí)行。

1.2模塊化設(shè)計

2系統(tǒng)的實現(xiàn)和關(guān)鍵技術(shù)

2.1信號處理功能的實現(xiàn)——VC++與Matlab混合編程

2.1.1編程語言的選擇

結(jié)合VC++的交互界面和數(shù)據(jù)采集功能，掩蓋Matlab程序執(zhí)行效率較低的缺陷，進(jìn)行正確的數(shù)據(jù)圖形繪制的功能，實現(xiàn)二者的結(jié)合和互相彌補(bǔ)。即用VC++主要負(fù)責(zé)實現(xiàn)系統(tǒng)界面、采樣和譜分析，而Matlab主要負(fù)責(zé)處理復(fù)雜的數(shù)字信號，二者之間相輔相成，在保證算法快速正確實現(xiàn)的同時，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性也得到了一定的提高。

2.1.2信息處理功能的實現(xiàn)

其主要步驟是：系統(tǒng)在運(yùn)行中，VC++將相關(guān)數(shù)據(jù)信息和處理命令傳遞給Matlab，之后，通過Matlab引擎函數(shù)實現(xiàn)二者之間的聯(lián)系和交互。其中，需要注意的是，在進(jìn)行矩陣的存儲時，Matlab按照列序來進(jìn)行保存，而VC++按照行序來進(jìn)行保存，因此，在二者進(jìn)行轉(zhuǎn)換時，理應(yīng)分清下標(biāo)。另外，Matlab的函數(shù)文件應(yīng)添加到 VC++ 的工程中，才能確保程序編譯的成功。

2.2 對話框與多文檔交互技術(shù)實現(xiàn)信息采樣

采樣就是離散時間的形成過程，即通過摘取連續(xù)時間上的有效信號瞬時值進(jìn)行，即將連續(xù)的時間信號轉(zhuǎn)化為離散的時間序列。通常在信號處理之前進(jìn)行，并應(yīng)保證有效性。本文中，采取等時距的單位脈沖序列對連續(xù)時間進(jìn)行摘取，其步驟主要有：

1）新建對話框資源“采樣設(shè)置”，將其ID設(shè)置為IDD_DIALOG_CY；

2）依圖2設(shè)置相應(yīng)的對話框，并添加控件；

3）創(chuàng)建新的對話框類，將其命名為CcyDlg；

4）創(chuàng)建對話框?qū)ο?，在“采樣設(shè)置”中添加消息映射函數(shù)OnDrawSet（）；

5）創(chuàng)建新類CdrawView，基類為CView，實現(xiàn)對采樣設(shè)置及采樣信號的有效分析和控制；

6）在對話框類CcyDlg中，添加成員變量，借以對不同控件進(jìn)行關(guān)聯(lián)；

7）把4）中的函數(shù)移到5）的新類中；

8）在文檔類CMultiDoc類中，運(yùn)用VC 調(diào)用匯編語言進(jìn)行采樣信息的映射。

3系統(tǒng)運(yùn)行及結(jié)果驗證

3.1 系統(tǒng)各功能模塊實現(xiàn)

該系統(tǒng)的六大功能模塊，一一對應(yīng)于系統(tǒng)界面的各菜單項。而文檔多視技術(shù)使不同模塊的分析結(jié)果可以同時顯示，方便用戶的使用。

3.2 信號的采樣與頻域分析

選用D2 型正弦信號為源信號，對其進(jìn)行有關(guān)的計算和圖形繪制，結(jié)果表明，系統(tǒng)的分析結(jié)果存在允許范圍內(nèi)的偏差，為有效結(jié)果，同時具有利于宏觀觀測、可以局部放大、對極值進(jìn)行特殊標(biāo)記的優(yōu)點，使結(jié)果一目了然，十分清晰。

3.3 采樣信號的時域相關(guān)分析驗證

通過上述系統(tǒng)對采樣信號進(jìn)行自相關(guān)分析，對比&K2034的相應(yīng)信號，結(jié)果表明采樣信號在噪聲等的影響下，存在可控范圍內(nèi)的衰減，其結(jié)果正確有效。

4 數(shù)字信號處理儀的應(yīng)用

當(dāng)前數(shù)字信號處理儀已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，其DSP芯片體積小、成本低，并且性能優(yōu)良，目前，在精密信號處理的功能等方面都有積極的作用，例如，在航空航天、可攜式醫(yī)療設(shè)備、消費性音頻及語音應(yīng)用、生物檢測安全等領(lǐng)域都受到了相應(yīng)的重視，有些領(lǐng)域已呈現(xiàn)出規(guī)模化的趨勢，并且有著良好的發(fā)展前景。

5 結(jié)束語

當(dāng)前虛擬數(shù)字信號處理儀已經(jīng)得到了一定應(yīng)用，例如給予DSP平臺進(jìn)行圖像顯示的技術(shù)已經(jīng)受到了比較廣泛的研究。本文對虛擬數(shù)字信號處理儀的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的分析，但隨著科技的進(jìn)步和有關(guān)應(yīng)用的需要，虛擬數(shù)字信號處理儀的未來發(fā)展仍舊是值得關(guān)注和深入研究的課題。

參考文獻(xiàn)：

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