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《基于DSP技术的虚拟式FFT频谱分析仪-基于DSP技术.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2004年7月重庆大学学报Jul.2004第27卷第7期JournalofChongqingUniversityVol.27No.7 文章编号:1000-582X(2004)07-0021-03X基于DSP技术的虚拟式FFT频谱分析仪吴宏钢,秦树人(重庆大学机械工程学院测试中心,重庆 400030)摘 要:虚拟仪器已经成为仪器发展的一个重要方向,目前已在众多领域获得了广泛应用。FFT频谱分析是机械工程、故障诊断等诸多领域所广泛采用的分析方法。但传统FFT频谱分析仪存在着不易更新、价格昂贵等缺点,
2、虚拟式FFT频谱分析仪的产生摆脱了传统FFT分析仪的多种限制,为FFT分析仪的广泛应用铺平了道路。DSP技术在虚拟仪器中的应用更为虚拟仪器发展提供了广阔前景。作者在深入研究DSP处理系统的基础上,开发了基于DSP技术以及PCI总线的虚拟式FFT频谱分析仪,设计新颖,实用性强,进一步展示了虚拟仪器在仪器发展中的重要地位。关键词:虚拟仪器;DSP;PCI总线;FFT;频谱分析仪中图分类号:TH7文献标识码:A控件都是以软件形式所表现出来,但其处理的事情仍1 虚拟仪器概念和特点需要硬件设备来完成。目前,
3、虚拟仪器主要处理由数虚拟仪器是虚拟技术在仪器仪表领域中的一个重据采集卡所采集到的数字信号,对其进行分析、运算和要应用。它是日益发展的计算机硬件、软件和总线技显示。数据的处理是由软件控制计算机系统,借助术在向其他技术领域密集渗透的过程中,与测试技术、CPU来完成。当系统运行在WINDOWS等多任务操作仪器仪表技术密切结合,共同孕育出的一项新的成果。系统时,特别是在处理如FFT等大容量、高精度的运算20世纪80年代,NI公司首先提出了虚拟仪器的概念,时,CPU资源会造成严重不足,这给虚拟仪器的应用带认
4、为虚拟仪器是由计算机硬件资源、模块化仪器硬件来一定的不便。和用于数据分析、过程通讯及图形用户界面的软件组DSP芯片是专门用于数字信号处理的芯片,它能成的测控系统,是一种由计算机操纵的模块化仪器系独立于CPU单独运行,同时又有丰富的接口处理功统。虚拟仪器是以计算机作为仪器统一的硬件平台,能。更为重要的是,DSP芯片对数字信号的处理由其充分利用计算机独具的运算、存储、回放、调用、显示以装载的程序控制,开发人员可根据实际的需求自行开及与文件管理等基本智能化功能,同时把传统仪器的发程序,然后再将程序装载入
5、芯片,从而达到数字信号专业化功能和面板控件软件化,使之与计算机结合起处理的目的[3]。虚拟仪器能借助DSP处理系统,将采来融为一体,这样便构成了一台从外观到功能都完全集来的数据在DSP中进行预处理,然后再将数据传递与传统硬件仪器一致,同时又充分享用计算机智能资给软件部分,这样不但没有增加系统的负担,相反,可[1]源的全新的仪器系统。由于仪器的专业化功能和面以让系统资源用更多的时间来处理其他事情。板控件都是由软件形成,因此国际上把这类新型的仪器称为“虚拟仪器”。3 频谱分析仪的应用和发展2DSP在虚
6、拟仪器中的应用频谱分析是信号分析处理中常用的分析方法,主在PC虚拟仪器领域,采用高速DSP和局部总线要是在频域上对信号进行处理、分析以及显示。目前,[2]频谱分析在生产实践与科学研究中获得了日益广泛的的结构将成为PC虚拟仪器的主流结构。虚拟仪器作为仪器发展的新阶段,虽然它的专业化功能和面板应用。例如,在声纳系统中,为了寻找海洋水面舰艇或X收稿日期:2004-04-20作者简介:吴宏钢(1975-),男,江苏靖江人,重庆通信学院讲师,重庆大学硕士研究生,主要从事DSP系统开发和虚拟仪器的研究。©19
7、95-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.22重庆大学学报2004年潜艇,需要对噪声信号进行频谱分析,以提取有用信对4输入通道信号分别进行放大倍数控制。调理模块中息,判断舰艇运动速度、方向、位置、大小等;又如,对飞的滤波器为低通滤波,主要用于对信号进行抗混叠滤波,机、轮船、汽车、汽轮机、电机、机床等主体或部件进行以确保信号的有效FFT分析。实际运行的频谱分析,可以提供设计数据和检验设计4.1.2A/D转换效果,或者寻找振
8、源和诊断故障,以便及时排除潜在故A/D转换是进行数字采样的主要方式,其采样率[4]障因素,保证安全运行等。和分辨率是系统设计的主要要求。在设计中,A/D芯早期的频谱分析仪实质上是一台扫频接收机,输片采用MAX125,单通道最高采样率可达250kS/S,输入信号与本地振荡信号在混频器变频后,经过一组并出为14位并行输出,比较电压为±5V。联的不同中心频率的带通滤波器,使输入信号显示在4.1.3DSP芯片一组带通滤波器限定的频率轴上。由于带通滤波器由DSP是该系统进行FFT运算的处理器
