基于LabVIEW的激光多譜勒信號(hào)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(hào)以一定的采樣頻率采集并存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)采集卡，采用UAD08S采集卡，PCI總線連接，采用獨(dú)立的8位分辨率A／D轉(zhuǎn)換器保持同步，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確同步采集測(cè)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(jì)
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(jiǎn)化而又更易于使用的基于圖形化編程語(yǔ)言G的開(kāi)發(fā)環(huán)境，具有靈活的程序調(diào)試手段，強(qiáng)大的函數(shù)庫(kù)功能，可以支持多種系統(tǒng)平臺(tái)。
程序開(kāi)發(fā)建立lv的工程文件，逐步開(kāi)發(fā)，主要功能包括硬件基本信息報(bào)表、界面設(shè)計(jì)、信號(hào)采集設(shè)計(jì)、信號(hào)處理、數(shù)據(jù)打印、存儲(chǔ)等。所有功能設(shè)計(jì)完成后，生成基于LabVIEW引擎的、可獨(dú)立運(yùn)行的laser．exe程序。測(cè)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(jìn)行設(shè)計(jì)，包括設(shè)置、信號(hào)處理、工具、操作、幫助等功能性菜單，消息響應(yīng)框。同時(shí)根據(jù)人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)要求，美化界面，設(shè)置歡迎詞。
3．1 信號(hào)采集
信號(hào)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(shí)具有應(yīng)變采集標(biāo)界定、靈活的面、零漂補(bǔ)償、通道設(shè)置無(wú)需另外的代碼等優(yōu)點(diǎn)，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(yùn)行時(shí)，首先利用功能菜單對(duì).vi進(jìn)行初始化，然后讀取采集卡參數(shù)：采集卡序列號(hào)、存儲(chǔ)深度、最大采樣速率和初始化錯(cuò)誤、設(shè)置采樣速率、采樣點(diǎn)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(shí)，反復(fù)執(zhí)行程序，實(shí)時(shí)地顯示信號(hào)；當(dāng)執(zhí)行條件為假時(shí)，停止執(zhí)行程序，并保存顯示信號(hào)。
3．2 信號(hào)處理
圖4為信號(hào)處理程序流程圖。通過(guò)數(shù)據(jù)采集的信號(hào)，調(diào)用濾波子VI。根據(jù)信號(hào)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(hào)處理，其他部分信號(hào)清零，保證采集數(shù)據(jù)的完整和精確。信號(hào)處理設(shè)計(jì)部分按照信號(hào)處理要求，選擇變步長(zhǎng)算法，調(diào)用剔除奇異點(diǎn)子VI，采用時(shí)頻分析方法將時(shí)間一電壓關(guān)系轉(zhuǎn)換為時(shí)間一頻率關(guān)系，進(jìn)一步利用關(guān)系式精確求得速度和位移并分別存儲(chǔ)。

4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
將激光器、振動(dòng)臺(tái)、信號(hào)調(diào)理電路、采集卡線路連接正確，打開(kāi)激光器供電電源，運(yùn)行基于LabVIEW的激光多譜勒信號(hào)處理系統(tǒng)，設(shè)置采集卡相關(guān)參數(shù)，點(diǎn)擊開(kāi)始測(cè)量，信號(hào)開(kāi)始采集，經(jīng)信號(hào)處理功能模塊計(jì)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(kāi)發(fā)虛擬測(cè)試系統(tǒng)的一種功能強(qiáng)大、方便快捷的編程工具。使用LabVIEW開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行儀器系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)試和實(shí)現(xiàn)，可以減少系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)間，并具有明顯的使用效果。同時(shí)，虛擬儀器在激光多普勒信號(hào)測(cè)量技術(shù)中的應(yīng)用也是首例。實(shí)踐證明，利用LabVIEW開(kāi)發(fā)的激光多譜勒信號(hào)處理系統(tǒng)能較好地完成信號(hào)顯示、時(shí)間的自動(dòng)保存以及數(shù)據(jù)處理、保存等功能，從而為激光多譜勒測(cè)量技術(shù)應(yīng)用前景提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。