基于labview技术的光电传感器信号采集与处理开题报告
2022-01-25 11:01
全文总字数：2815字
1. 研究目的与意义及国内外研究现状
随着计算机和信息科学的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并且迅速发展，目前已经形成为一门独立且成熟的重要的新兴学科。信号处理几乎涉及到所有的工程技术领域，而频谱分析正是信号处理中的一个非常重要的分析手段。一般的信号分析仪给我依靠传统的分析来完成，价格昂贵，体积庞大，不便于工程技术人员携带，而基于Labview的信号处理设计便是采用虚拟仪器软件平台LabVIEW实现对信号的分析处理，设计主要包括信号采集与生成模块。利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。自1976年以来，NI通过将传统的独立仪器分成两个基本部分为仪器带入了一种新的观念，这两个部分是：对信号进行数字化所需的硬件和分析显示结果所需的软件。允许最终用户使用用户定义的软件为其应用建立最终仪器，这样仪器的局限性就被解决了，虚拟仪器的概念就是这样诞生的。将软件作为仪器，仪器就可以扩展到测试、控制和设计中。利用软件进行信号处理的应用日益广泛。以开发的用于虚拟仪器的数字信号处理和图像处理软件的功能也日益强大。具有高度的稳定性，灵活性，精确性，能实现高精度和大动态范围的信号分析。
国内外研究现状
虚拟仪器(Virtual Instrument，简称VI)是在以计算机为核心的硬件平台上，通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机地融为一体，利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析、处理，从而完成各种测试功能的仪器系统。计算机在虚拟仪器中处于核心地位，计算机软件技术和测试系统更紧密地结合成了一个有机整体，仪器的结构概念和设计观点等都发生了突破性的变化。从构成上来说，虚拟仪器就是利用计算机，配上相应的硬件和专用软件，形成既有普通仪器的基本功能，又有一般仪器所没有的特殊功能的新型仪器。它将计算机采集测试分析引入到电子测量领域，用数字化和软件技术极大地提高了测试的灵活性和可扩充性
LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发的，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。LabVIEW也是通用的编程系统，有一个完成任何编程任务的庞大函数库。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。
2. 研究的基本内容
学习labview编程语言，掌握基本的函数设计和模块设计，使用labview编程实现幅频特性和相频特性等计算分析，设计结果显示和波形显示面板，总结相应不足及需要完善的部分。
计算信号的时频域各项参数指标是信号分析处理的一个重要环节，仅限于采用传统仪器进行实现，涉及设备众多，而且体积庞大，使用不方便，如果能利用现在先进的计算机技术，在同一个系统中实现多参数显示，将具有很大的应用价值。
本设计改变原始仪器的设计思想，用软件替代硬件，要求借用计算机，采用虚拟仪器软件平台labview实现对信号的分析处理，设计主要包括信号采集与生成模块、各种显示模块等的实现与波形参数显示。
3. 实施方案、进度安排及预期效果
本次毕业设计首先的要求是对Labview的熟悉和使用，通过对信号的处理从而传统仪器和虚拟仪器的认识，这是本次设计的最主要目的。Labview的学习在之前已经学过，但是由于深入不足，还需要继续学习。还有便是对数字信号处理的各种信号处理变换的学习，这二者是本次毕业设计的重要基础。按照毕业设计的内容来计划，首先要设计出信号的采集模块和生成模块，因为这两部分才是信号来源的依据，其次是对来源的信号处理分析，这边是本次设计最总要的内容，通过时域分析模块、滤波模块、FFT分析处理模块、各种频谱显示模块等对信号进行处理实现与波形参数的显示，得到预期的结果。在软件设计过程大致可是四个部分。
第一是系统主页面的设计部分，设计主页面按钮，包括信号采集和生成，信号选择，启动，相应的分析，结束等按钮开关。如（1）配置数据采集卡参数：设置卡的ID、采样模式、采样频率、通道数、采样位数等；（2）启动采集：经数据采集转换和保存；（3）信号分析：对形影数据的读取等相应的分析。
第二部分是信号采集及保存模式，模块运行时首先选择信号的保存路径，然后启动数据采集卡开始信号采集，采集过程中利用波形图控件实现显示采集信号的波形。
第三部分是信号分析与处理模块设计，这一部分是核心部分，通过各种子模块对信号进行处理，设计主要包括信号时域分析模块、滤波模块、FFT分析处理模块、各种频谱显示模块等的实现与波形参数显示部分。
最后便是调试与修改部分，模拟各种信号的分析，和理论结果作对比，调整空间布局，美化界面，完善功能。
| 起止时间（日/月） | 周次 | 计划内容 | 备注 |
| 02.22-02.28 | 1 | 熟悉课题、收集相关资料 |
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| 02.29-03.06 | 2 | 研究方案（选取）、撰写开题报告 |
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| 03.07-03.13 | 3 | 提交开题报告、参加开题 |
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| 03.14-03.20 | 4 | 确定设计方案、实施改进设计方案 |
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| 03.21-03.27 | 5 | 加深学习Labview语言 |
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| 03.28-04.04 | 6 | 软件设计 |
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| 04.05-04.11 | 7 | 软件调试 |
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| 04.12-04.18 | 8 | 整理资料、撰写毕业设计论文 |
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| 04.19-04.25 | 9 | 完成设计论文（电子版）初稿 |
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| 04.26-05.02 | 10 | 进行毕业设计论文修订 |
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| 05.03-05.09 | 11 | 完善毕业设计论文 |
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| 05.10-05.16 | 12 | 提交毕业设计论文（打印版），参加毕业答辩 |
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| 05.17-05.23 | 13 | 完成论文答辩后修订，完成毕业设计论文 |
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4. 参考文献
[1]周鹏,马晓瑜等.精通labview信号处理.北京:清华大学出版，2013
[2]美国ni公司.labview基础教程[m].汪敏生,等,译.北京:电子工业出版社,2002
[3]杨乐平,李海涛,等.labview高级程序设计[m].北京:清华大学出版社,2003
