虛擬數(shù)字信號處理儀及相關(guān)技術(shù)研究

盧錦濤　顧淳　羅楊川云

摘要：隨著信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，虛擬數(shù)字處理儀的應(yīng)用越來越頻繁，在科研發(fā)展和工程技術(shù)等方面發(fā)揮著重要的作用。按照有關(guān)的計(jì)算方法及數(shù)字信號處理理論，在虛擬儀器軟件工具的基礎(chǔ)上，可以將界面更好、功能更加完備的設(shè)備儀器研發(fā)出來，更好的滿足相應(yīng)的需求。對此，文章通過下文對虛擬數(shù)字信號處理儀的相關(guān)技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行了論述，從而為有關(guān)單位及工作人員在實(shí)際工作中提供一定的幫助作用。

關(guān)鍵詞：虛擬數(shù)字 信號處理儀 相關(guān)技術(shù)

中圖分類號：TP368.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）06-0000-00

1 儀器的相關(guān)分析與闡述

本文在研究的過程中，是在VC++為平臺基礎(chǔ)上完成的虛擬數(shù)字信號處理儀設(shè)計(jì)的，在分析數(shù)字信號時(shí)，應(yīng)該充分的應(yīng)用Matlab工具箱函數(shù)，其基本主要包括這樣幾個(gè)方面：

（1）確保Matlab同VC++可以有效的對接到一起。對現(xiàn)代化技術(shù)要充分的進(jìn)行應(yīng)用，將現(xiàn)階段最新開發(fā)出的工具充分的應(yīng)用到微型計(jì)算機(jī)上，確保Matlab和VC++能夠有效的融合到一起。

（2）使數(shù)字信號的基本處理功能成為現(xiàn)實(shí)。通過VC++對Matlab函數(shù)進(jìn)行調(diào)用，從而發(fā)揮出分析倒頻域、分析頻域、繪制幅頻曲線、設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器的功能。

（3）除了要將數(shù)字信號的基本分析功能發(fā)揮出來之外，將分析處理功能還應(yīng)該增加上去；主要包括：首先，在設(shè)計(jì)和應(yīng)用濾波器的時(shí)候，將階躍響應(yīng)圖、零極點(diǎn)圖和脈沖響應(yīng)圖增設(shè)進(jìn)去；其次，將快速傅立葉變化、希爾伯特變化和離散余弦變化等方法增設(shè)進(jìn)去；再次，在設(shè)計(jì)波形發(fā)生器時(shí)，不但要將典型型號的類型增設(shè)進(jìn)去，還應(yīng)該將自普分析和自相關(guān)分析增設(shè)進(jìn)去，鑒定和檢驗(yàn)分析采樣得到的信號類型。

2 相關(guān)技術(shù)分析

2.1 選擇合適的編程語言

可以選擇VC+作為虛擬數(shù)字信號處理儀系統(tǒng)的編程語言，采集數(shù)據(jù)、交互界面是其主要目的。Marlab作為VC++的合作對象，其工具箱一般都非常的強(qiáng)大，能夠快捷準(zhǔn)確的繪制出數(shù)據(jù)圖，然而它有相應(yīng)的不足之處，程序執(zhí)行率較低，主要是由于以解釋的方式控制其計(jì)算機(jī)語言，因此，為了確保VC++可以有效的調(diào)控Matlab，所以需要分工明確，由Matlab處理較為復(fù)雜的數(shù)字信號，在進(jìn)行采樣、普通分析和界面分析時(shí)由VC++來完成。按照這種做法，不但可以正確快速的完成部分計(jì)算，還可以將系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性提升，確保彼此間能夠互相補(bǔ)充。

2.2 Matlab和VC++聯(lián)合處理信息

將二者結(jié)合起來處理信息時(shí)可以按照這樣的步驟去做：在運(yùn)行系統(tǒng)時(shí)，VC++將有關(guān)的數(shù)據(jù)信息和命令傳遞給matlab引擎，這樣Matlab與VC++的聯(lián)系由Matlab引擎來實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而有效的處理其中的數(shù)據(jù)信號。例如功率譜分析時(shí)，可以按照這樣的方式去做：在采集采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)和采樣頻率時(shí)，可以應(yīng)用VC++來完成，將Matlab利用engOpen函數(shù)打開，聯(lián)接其matlab，對于所采集到的數(shù)據(jù)通過mxCreatDouble來完成，在對這一步進(jìn)行命名時(shí)可以應(yīng)用到mxCreat來完成。

2.3 采樣信息及分析領(lǐng)域

在采集與分析相應(yīng)數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)數(shù)字信號計(jì)算方法及數(shù)字信號處理理論繪制圖形和計(jì)算分析，例如功率譜圖形和流程等，在通過系統(tǒng)完成相應(yīng)的功率譜研究時(shí)有著這樣幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：首先，能夠有效的觀測功率譜的宏觀分布情況；其次，將所需要的部分可以局部放大，將任意一個(gè)頻率點(diǎn)處的功率譜值能夠清晰的讀出來；再次，有特殊的極值點(diǎn)記號，可以有效獲取到。同時(shí)，對比一些硬件的功率譜圖時(shí)能夠發(fā)現(xiàn)，譜峰一般會(huì)出現(xiàn)在100赫茲點(diǎn)處。并且存在160dB的峰值；然而，系統(tǒng)VC會(huì)將雙邊的功率譜圖繪制出來，這樣會(huì)在99.80處控制譜峰位置，數(shù)值會(huì)控制在81.87dB，實(shí)際上，很難獲得準(zhǔn)確的數(shù)值，多少會(huì)存在一些偏差，然而，在許可的范圍內(nèi)，這種分析結(jié)果仍然是可以得到肯定和認(rèn)可的。

2.4 設(shè)計(jì)模塊

主要從這樣幾個(gè)模塊出發(fā)進(jìn)行系統(tǒng)的功能劃分：①典型信號及自相關(guān)分析和自譜分析及典型信號；②采集信息；③設(shè)計(jì)與應(yīng)用濾波器；設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器與設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器；④分析信號時(shí)域。這種分析主要包括負(fù)相關(guān)分析和自相關(guān)分析；⑤分析信號頻域。分析隨機(jī)信號功率譜和典型周期信號頻道兩個(gè)方面。⑥分析信號側(cè)頻域，這其中主要包括：復(fù)倒譜分析、復(fù)倒譜反變化和實(shí)倒譜分析三個(gè)方面。其中主要是根據(jù)VC++嵌套匯編語言確保信息采樣模塊完成相應(yīng)處理的。在設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器時(shí)，主要是通過Matlab函數(shù)完成的帶通、帶阻和低通濾波器操控的，并且，應(yīng)該確保在Matlab的工作區(qū)域當(dāng)中控制所涉及到的濾波器。在應(yīng)用這些濾波器時(shí)，需要合理的選擇型號類型。在通過傳統(tǒng)信號的特征，將合適的濾波器從工作區(qū)中選擇出來，之后通過濾波器濾波處理原信號。

3 結(jié)語

綜上，文章利用上文主要對虛擬數(shù)字信號處理儀的系統(tǒng)構(gòu)成、主要工作方向和所應(yīng)用時(shí)所需要注意的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析。在進(jìn)行相關(guān)分析的過程中，同有關(guān)運(yùn)算原理和數(shù)字信號處理理論有機(jī)的結(jié)合在了一起，這樣才可以將科學(xué)、合理的虛擬數(shù)字信號處理儀制作出來。近年來，在科技推動(dòng)下，將進(jìn)一步完善虛擬數(shù)字信號處理儀系統(tǒng)，從而將系統(tǒng)的手段為有關(guān)信號的采集和分析提供出來?？偟膩碇v，對于這方面的研究必將成為一個(gè)重要的方向。

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