基于LabVIEW的激光多譜勒信號處理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集卡是VI的入口，它將調(diào)理后的信號以一定的采樣頻率采集并存儲至數(shù)據(jù)采集卡，采用UAD08S采集卡，PCI總線連接，采用獨立的8位分辨率A／D轉(zhuǎn)換器保持同步，實現(xiàn)準(zhǔn)確同步采集測量數(shù)據(jù)，并消除相位誤差。采樣率則從2 MS／s調(diào)整到400 MS／s。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
LabVIEW軟件是虛擬儀器領(lǐng)域最具代表性的圖形化編程軟件。其直觀的前面板與流程式的編程方法相結(jié)合，簡化而又更易于使用的基于圖形化編程語言G的開發(fā)環(huán)境，具有靈活的程序調(diào)試手段，強大的函數(shù)庫功能，可以支持多種系統(tǒng)平臺。
程序開發(fā)建立lv的工程文件，逐步開發(fā)，主要功能包括硬件基本信息報表、界面設(shè)計、信號采集設(shè)計、信號處理、數(shù)據(jù)打印、存儲等。所有功能設(shè)計完成后，生成基于LabVIEW引擎的、可獨立運行的laser．exe程序。測試系統(tǒng)程序流程圖如圖3所示。

界面根據(jù)一致性、可用性、功能性等原則進行設(shè)計，包括設(shè)置、信號處理、工具、操作、幫助等功能性菜單，消息響應(yīng)框。同時根據(jù)人機交互界面設(shè)計要求，美化界面，設(shè)置歡迎詞。
3．1 信號采集
信號采集部分包括功能初始化程序、采集卡參數(shù)初始化程序、采集卡參數(shù)設(shè)置程序和主程序。采用NI-DAQ分配通道，它有兩種方法：選擇虛擬通道和使用通道字符串。前者在應(yīng)變虛擬通道配置時具有應(yīng)變采集標(biāo)界定、靈活的面、零漂補償、通道設(shè)置無需另外的代碼等優(yōu)點，故此選擇虛擬通道。主程序采用循環(huán)結(jié)構(gòu)，當(dāng)程序運行時，首先利用功能菜單對.vi進行初始化，然后讀取采集卡參數(shù)：采集卡序列號、存儲深度、最大采樣速率和初始化錯誤、設(shè)置采樣速率、采樣點數(shù)和通道量程。循環(huán)結(jié)構(gòu)采用while循環(huán)，當(dāng)執(zhí)行條件為真時，反復(fù)執(zhí)行程序，實時地顯示信號；當(dāng)執(zhí)行條件為假時，停止執(zhí)行程序，并保存顯示信號。
3．2 信號處理
圖4為信號處理程序流程圖。通過數(shù)據(jù)采集的信號，調(diào)用濾波子VI。根據(jù)信號要求，濾波下限頻率為1 MHz，濾波上限頻率為100 MHz．將取1～100 MHz的信號處理，其他部分信號清零，保證采集數(shù)據(jù)的完整和精確。信號處理設(shè)計部分按照信號處理要求，選擇變步長算法，調(diào)用剔除奇異點子VI，采用時頻分析方法將時間一電壓關(guān)系轉(zhuǎn)換為時間一頻率關(guān)系，進一步利用關(guān)系式精確求得速度和位移并分別存儲。

4 實驗驗證
將激光器、振動臺、信號調(diào)理電路、采集卡線路連接正確，打開激光器供電電源，運行基于LabVIEW的激光多譜勒信號處理系統(tǒng)，設(shè)置采集卡相關(guān)參數(shù)，點擊開始測量，信號開始采集，經(jīng)信號處理功能模塊計算后，位移曲線如圖5所示。

5 結(jié)論
LabVIEW作為圖形化編程軟件，是開發(fā)虛擬測試系統(tǒng)的一種功能強大、方便快捷的編程工具。使用LabVIEW開發(fā)環(huán)境進行儀器系統(tǒng)設(shè)計、測試和實現(xiàn)，可以減少系統(tǒng)開發(fā)時間，并具有明顯的使用效果。同時，虛擬儀器在激光多普勒信號測量技術(shù)中的應(yīng)用也是首例。實踐證明，利用LabVIEW開發(fā)的激光多譜勒信號處理系統(tǒng)能較好地完成信號顯示、時間的自動保存以及數(shù)據(jù)處理、保存等功能，從而為激光多譜勒測量技術(shù)應(yīng)用前景提供強有力的技術(shù)支持。