基于LabVIEW的嵌入式光電信號處理儀器設計.pdf

1、中文摘要中文摘要數(shù)據(jù)采集和信號處理技術是信息科學的一個重要分支，它研究信息數(shù)據(jù)的采集、存儲、處理以及控制等作業(yè)，廣泛應用于雷達、通信、水聲、遙感、地質勘探、震動工程、無損檢測、語聲處理、智能儀器、工業(yè)自動控制以及光學工程和生物醫(yī)學工程等領域。本文在概述國內外數(shù)據(jù)采集與信號處理儀器的研發(fā)技術現(xiàn)狀的基礎上，首先分析了便攜式終端儀器研發(fā)的通用方法與信號處理小波閾值去噪算法的優(yōu)缺點；其次在虛擬儀器LabVIEW平臺上構建信號處理系統(tǒng)，實現(xiàn)信號采

2、集、濾波處理、存儲顯示等功能；最后將信號處理系統(tǒng)移植到ARM9($3C2440)硬件平臺上運行，完成基于LabVIEW的嵌入式光電信號處理儀器的設計。本文在信號處理儀器的設計中結合了已有的幾種小波閡值去噪算法，并利用LabVIEW技術將其快速實現(xiàn)，以此提出了一種結合LabVIEW技術和嵌入式技術優(yōu)點的儀器設計理念和實現(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。針對本儀器可能測試的信號為光譜信號，而光譜信號具有獨特

3、的信號特征等，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調整閾值函數(shù)的取向以保留光譜信號的峰值信息。本文利用LabVIEW虛擬技術實現(xiàn)該算法，通過實驗結果分析，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、針對國際上數(shù)據(jù)采集信號處理儀器的研發(fā)正朝著結合虛擬儀器技術、嵌入式技術和網絡技術與一體的方向發(fā)展，并對處理系統(tǒng)微型化和便攜性提出了要求。然而，當前國內在信

4、號處理設備的研發(fā)過程中主要采用的方法是基于PC和LabVIEW技術的虛擬技術和基于嵌入式系統(tǒng)的智能儀器技術。本文試圖通過分析當前設計采用方法的優(yōu)缺點并提出結合LabVIEW圖形化設計方法和嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)點，研究基于小波閾值去噪算法的信號處理技術，并完成一個便攜式的光電信號采集與處理的儀器的設計。三、分析幾種基于LabVIEW技術開發(fā)嵌入式產品方案的優(yōu)缺點和可行性，提出以LabVIEWTouchPanel模塊為核心構建嵌入式產品開發(fā)平臺，

5、并采用WmdowsCE為硬件平臺操作系統(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