[Labview经验]

基于LabVIEW设计的虚拟仪器分析仪

2019-4-9 09:40:05 1473 虚拟仪器

0 [B]1 引言[/B] 虚拟仪器技术是用户在通用计算机平台上根据测试任务的需要来定义和设计仪器的测试功能，其实质是充分利用计算机来实现和扩展传统仪器功能。“软件就是仪器”反映了虚拟仪器技术的本质特征。虚拟仪器技术具有高效、易用、开放、灵活、更新快、功能强大、性价比高、用户定义等诸多优点。目前在我国应用的虚拟仪器开发平台主要有美国NI公司的labview及其相应组件和Agilent公司的HP-VEE，其中NI的LabVIEW系列产品在我国使用比较广泛。LabVIEW是当前用于数据采集、信号处理和虚拟仪器开发的一个标准工具，而且是一个基于图形化编程语言的虚拟仪器软件开发工具，设计者可利用它方便快捷地建立自己的虚拟仪器程序而无需复杂的程序代码编写.它适用于多种操作系统，用LabVIEW设计的虚拟仪器程序可以脱离LabVIEW开发环境，最终用户看见的是和实际的硬件仪器相似的操作面板[1]。 [B]2 轮胎噪声专用检测分析仪的由来[/B] 当今各国纷纷开发低噪声轮胎。轮胎噪声的测量为噪声控制、低噪胎的评定提供了依据。目前市面上通用的噪声测量设备对于轮胎噪声的测量要求，设备精度与效果都不够理想，而带有微处理机的噪声测量系统虽然精度高、效果好，但价格昂贵并且针对性差，缺少轮胎噪声的分析评判功能。基于此，我们开发了这台微机轮胎噪声实时检测及分析仪。微机轮胎噪声实时检测及分析仪是针对测量、分析轮胎噪声而设计研制的，该分析仪应具有分析评判功能，不仅可实时测量轮胎花纹噪声的总声压级、声功率级，还可进行轮胎花纹噪声的时域、频域分析、噪声频谱分析、合成谱分析及低噪声轮胎性能主客观评判等[2]。测量分析仪的组成本系统由录音、分析、评判三大部分组成。录音时设置采样频率为44.1kHz,采样位数为16位，及选择单声道。录音完毕，将录音内容存为WAV文件。分析部分对录制的WAV文件进行时域、频域分析、频域合成分析，输出总声级、所测轮胎噪声的合成谱。评判部分主要是对所测的轮胎噪声的合成谱进行M线评判、三段评判。 [B]3 分析仪的实现[/B] [B]3.1分析仪的硬件部分[/B] 该仪器的硬件部分易于实现，由于是声音测量，需用到声卡，麦克风，便携式电脑集成的有声卡，麦克风也可直接安装。 [B]3.2 分析仪的软件部分[/B] 可采用LabVIEW编程来实现，LabVIEW在数据的测量、分析、查看方面有很大优势。以下为各个部分的软件编程。（1）录音保存、显示时域、频域波形。在前面板上放置Waveform Gragh、Express XY Graph分别用以显示时域、频域波形，再放置一个数字控件用以控制采样点数，放置一个按钮用以控制录音及保存。在框图程序中需用到Si Config.vi（录音参数设置）, Si Start.vi（开始录音），Si Read.vi（读取录制数据），Write Wave.vi（保存波形文件）, Spectral Measurements(fft变换得幅频曲线)等子vi，把它们连接起来，如图1所示。 [center]图1 录音及显示时域频域波形的框图程序[/center] （2）一点或多点时域、频域分析。在前面板上放置Waveform Gragh、Express XY Graph分别用以显示时域、频域波形，再放置一个数字控件用以设置打开样本数，放置一个按钮用以控制单点或合成分析各测点的噪声谱曲线差异较大，而真正的低噪胎应在胎四周任何位置都符合低噪评判的要求指标，如都低于M曲线，因此，需求合成谱[1]。在框图程序中需使用for 循环来控制打开样本数，还需使用移位寄存器来循环比较各频率处的幅值，利用max&min函数求出各频率处最大值，得合成频谱。框图较大，不便显示出。（3）M线评判及三段评判。据知，目前世界上还无统一的低噪胎标准，通用的有M标准线和三段标准区[3]。M标准线是美国某研究中心提出的低噪声性能指标频谱曲线。如果测试得到的合成谱曲线在M标准线以下，则轮胎的噪声性能指标视为合格，否则为不合格。三段标准区为西欧某测试中心低噪标准，它是一种相对的优劣排队比较。对一组花纹方案进行仿真，得到100HZ~5kHZ的噪声频谱图，分成低、中、高频段来分别与一个典型低噪胎谱线比较[4]。在前面板上放置两个Express XY Graph分别用以显示M标准线及三段评判线评判结果。首先将M标准线数据与三段评判标准区数据分别在Express XY Graph中表示出。在与M线比较时，合成谱做了平滑处理，这样易于观看，将平滑过的合成谱与M线一起显示，即可看出轮胎的噪声性能指标是否合格。三段评判时给出了合成谱线的评判值，为轮胎噪声优劣比较提供了依据。评判过程用LabVIEW实现较为容易。如图2示评判结果。 [ （4）各波形的打印。在前面板放置一个Text Controls, menu ring 用以选择打印对象，再放置一个OK按钮用以控制是否打印，框图程序中将用到LabVIEW中的report generation中的VI，这些可参考LabVIEW7.1中的examples->report->PrintControlExample.vi。（5）测量分析仪的校正与标定。每次测量前或使用一段时间后，必须对仪器进行校准，这其中包括电路校准（主要是放大器电路的校准）和话筒校准。校准中主要用到声级校准器，它可发出恒定频率（取1KHz）及恒定声级（90dB）。校准器的精度是，为二级标定[2]。在前面板上放置一个按钮用以测试声级校准器所发出声音的大小，与恒定声级比较，求得所需校正的值，编程很容易实现。 [B]4 结束语[/B] 该分析仪与现有的许多声学测量仪相比具有携带方便、实用性强、性价比高、扩展性好、有实时快速分析等特点。是一台功能较为齐全的轮胎噪声测量、分析与评判仪器。它用LabVIEW来开发程序，开发周期较短。虚拟仪器技术是计算机技术和传统的仪器仪表技术相结合的产物,是全新概念的最新一代测量仪器.基于LabVIEW设计的虚拟仪器具有高效、灵活、界面友好、集成性强、使用方面、设备费用低、用户自定义功能等诸多优点,并随计算机技术的发展而迅速发展。 0
2019-4-9 09:40:05　　评论淘帖0 举报相关推荐 • 虚拟仪器Labview使用教程 95 • 虚拟仪器旋转机械特征分析仪 4162 • 精通LabVIEW虚拟仪器 0 • LabVIEW与虚拟仪器设计介绍 101 • 基于Labview的虚拟频谱分析仪的设计 4 • 基于LabVIEW的虚拟频谱分析仪设计 157 • 基于LabVIEW的虚拟逻辑分析仪设计 34 • LabVIEW虚拟仪器 3626 • 基于LabVIEW的虚拟仪器的设计 54284 • 基于LabVIEW的虚拟仪器算法解决方案 20