基于LabVIEW的嵌入式光電信號(hào)處理儀器設(shè)計(jì).pdf

1、中文摘要中文摘要數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理技術(shù)是信息科學(xué)的一個(gè)重要分支，它研究信息數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、處理以及控制等作業(yè)，廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、通信、水聲、遙感、地質(zhì)勘探、震動(dòng)工程、無(wú)損檢測(cè)、語(yǔ)聲處理、智能儀器、工業(yè)自動(dòng)控制以及光學(xué)工程和生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域。本文在概述國(guó)內(nèi)外數(shù)據(jù)采集與信號(hào)處理儀器的研發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，首先分析了便攜式終端儀器研發(fā)的通用方法與信號(hào)處理小波閾值去噪算法的優(yōu)缺點(diǎn)；其次在虛擬儀器LabVIEW平臺(tái)上構(gòu)建信號(hào)處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)采

2、集、濾波處理、存儲(chǔ)顯示等功能；最后將信號(hào)處理系統(tǒng)移植到ARM9($3C2440)硬件平臺(tái)上運(yùn)行，完成基于LabVIEW的嵌入式光電信號(hào)處理儀器的設(shè)計(jì)。本文在信號(hào)處理儀器的設(shè)計(jì)中結(jié)合了已有的幾種小波閡值去噪算法，并利用LabVIEW技術(shù)將其快速實(shí)現(xiàn)，以此提出了一種結(jié)合LabVIEW技術(shù)和嵌入式技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的儀器設(shè)計(jì)理念和實(shí)現(xiàn)方法。一、分析Dortho提出的傳統(tǒng)的硬、軟閾值去噪算法的優(yōu)缺點(diǎn)。針對(duì)本儀器可能測(cè)試的信號(hào)為光譜信號(hào)，而光譜信號(hào)具有獨(dú)特

3、的信號(hào)特征等，提出一種基于a、b可變閾值去噪算法，該算法不僅可以克服硬、軟閾值函數(shù)的缺陷，還可以較好地通過a、b調(diào)整閾值函數(shù)的取向以保留光譜信號(hào)的峰值信息。本文利用LabVIEW虛擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)該算法，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，信噪比和均方差都優(yōu)于其它的閾值函數(shù)，體現(xiàn)了該算法的可行性和優(yōu)越性。二、針對(duì)國(guó)際上數(shù)據(jù)采集信號(hào)處理儀器的研發(fā)正朝著結(jié)合虛擬儀器技術(shù)、嵌入式技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與一體的方向發(fā)展，并對(duì)處理系統(tǒng)微型化和便攜性提出了要求。然而，當(dāng)前國(guó)內(nèi)在信

4、號(hào)處理設(shè)備的研發(fā)過程中主要采用的方法是基于PC和LabVIEW技術(shù)的虛擬技術(shù)和基于嵌入式系統(tǒng)的智能儀器技術(shù)。本文試圖通過分析當(dāng)前設(shè)計(jì)采用方法的優(yōu)缺點(diǎn)并提出結(jié)合LabVIEW圖形化設(shè)計(jì)方法和嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，研究基于小波閾值去噪算法的信號(hào)處理技術(shù)，并完成一個(gè)便攜式的光電信號(hào)采集與處理的儀器的設(shè)計(jì)。三、分析幾種基于LabVIEW技術(shù)開發(fā)嵌入式產(chǎn)品方案的優(yōu)缺點(diǎn)和可行性，提出以LabVIEWTouchPanel模塊為核心構(gòu)建嵌入式產(chǎn)品開發(fā)平臺(tái)，

5、并采用WmdowsCE為硬件平臺(tái)操作系統(tǒng)，可以快速、便捷地編制嵌入式系統(tǒng)。節(jié)省傳統(tǒng)方法在開’◆’飛，沙AbstractAbstractDataacquisitionandsignalprocessingtechnologyisallimportantbranchofinformationscience，whichstudiesthesignalprocessingsuchasdataacquisitionstorage，processi

6、ngandcontroloperations，iswidelyusedinradarcommunications，acoustics，remotesensing，geologicalexplorationvibrationengineering，nondestructivetesting，voiceprocessing，intelligentinstruments，industrialautomationandopticalengine

7、eringandbiomedicalengineeringTheresearchstatusofthedomesticandinternationaldataacquisitionandsignalprocessingequipmentR&DTechnicalweresummmzed，andthenthecA)mlnondevelopedmethodsofPortableterminalapparatusandsipprocessing

8、andtheadvantagesanddisadvantagesofWaveletthresholddenoisingalgorithmofsignalprocessingwereanalyzedThesignalprocessingsystem，whichpossessesthefunctionofsipacquisition，filteringprocessingsignalstoragedisplayingandSOonwasco

9、nstructedinthevirtualinstrumentLabVIEWplatformAtlast，thesignalprocessingsystemwasachievedbasedontheARM9hardwareplatforms，whichrealizethedesignandapplicationsofportabledataacquisitioninstrumentThesignalprocessingsystemrap

10、idlyimplementedseveralexistingwaveletthresholddenoisingalgorithmbasedonLabVIEWtechnologyandthenanewinstrumemdesignandimplementionmethodsWasproposed，whichcombinetheadvantagesofLabVIEWtechnologyandembeddeddesigntechnologyF

11、irstlyAccordingtothetraditionalmethodofwavelethardthresholdorwaveletsoftthresholddenoisingproposedbyDonhoandbasedonthefactssuchaspeakstrengthandpeaklocationaremostconeemedintheprocessofspectralsignalanalysis，anewthreshol

12、dfunctionWasgivenThedrawbacksofusingWaveletHardthresholdDenoisingandSoRthresholdDenoisingMethodswillbeovercomebyapplicationofthenewthresholdfunctionAnditCanwellsavethecharacteristicsofpeaksignaleitherMoreoveritsflexiblei

13、nadjustingthethresholdfunctiontrendthroughchangingtheparametersaandbThisthresholdfunctionWasrealizedbyLabVIEWandtheexperimentalresultsshowedthefeasibilityandsuperiorityofthenewalgorithmwithhigherSNRandlessMeanSquareError