隨著待測量信號的頻率范圍和復雜程度的日益增加,用戶對高速采集系統(tǒng)的性能要求越來越高。而針對于高速采集系統(tǒng)應用的軟件也需要不斷進行創(chuàng)新以提高性能,從而可以滿足更加復雜多變的測量需求。本文基于光學拉伸采集系統(tǒng)項目的要求,設計實現(xiàn)了一種針對高速采集系統(tǒng)應用的波形顯示處理軟件,文中著重對高速采集數(shù)據(jù)的波形顯示和波形處理部分進行研究;同時完成了基于PCIExpress總線的高速采集系統(tǒng)驅(qū)動設計,以獲得采集硬件上傳的波形數(shù)據(jù);以及采集系統(tǒng)控制命令的設計,根據(jù)用戶發(fā)送的控制指令改變顯示的格式或內(nèi)容等。具體的研究內(nèi)容如下:（1）波形顯示處理軟件需求分析和軟件總體方案設計。針對高速采集系統(tǒng)的波形顯示和處理等需求,對其用戶操作端、數(shù)據(jù)收發(fā)端、波形處理端等關鍵需求進行了詳細分析,完成了包括軟件主控模塊、波形顯示模塊和波形數(shù)據(jù)獲取與處理模塊的總體方案設計。（2）基于PyQt（Qt的Python語言封裝）開發(fā)框架,設計了用戶界面;針對用戶的定點測量需求,設計了光標測量模塊;針對硬件觸發(fā)后觸發(fā)點晃動的問題,設計了軟件的觸發(fā)模塊,配合硬件完成預觸發(fā)和觸發(fā)點的確定。（3）針對Python運行速度較慢導致的軟件顯示刷新... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

profile性能分析圖

第三章基于Python/C混合編程的波形處理模塊設計25根據(jù)參數(shù)測量函數(shù)的編寫過程，把波形處理模塊中其他運行效率不高的函數(shù)也進行加速，然后使用Python主控程序調(diào)用這些pyd文件，并對接收到的波形數(shù)據(jù)進行處理和顯示，軟件一段時間內(nèi)的刷新率如圖3-4所示，可以達到37幀以上，對比加速前不到30幀的刷新率有了很大提升。圖3-4界面刷新率3.3波形處理模塊的設計波形數(shù)據(jù)處理模塊是波形顯示處理軟件的重要模塊之一，因為波形需要經(jīng)過相應處理后才能進行顯示，且用戶需要查看處理后的波形參數(shù)以更直觀地了解波形的各種特征。硬件采集模塊完成采集之后將采樣數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C，主控模塊根據(jù)用戶的設置對波形數(shù)據(jù)分別進行時域波形處理和頻域波形處理。波形處理模塊的流程如圖3-5所示。開始是否需要插值根據(jù)當前時基檔位確定插值倍數(shù)并插值是否需要抽點根據(jù)當前時基檔位確定抽點比例并抽點結束YNNY對波形進行觸發(fā)對波形進行觸發(fā)N對波形數(shù)據(jù)進行預處理是否進行頻域波形處理FFT是否需要加窗對波形進行加窗處理頻譜平均YY對波形進行參數(shù)測量圖3-5波形數(shù)據(jù)處理流程圖根據(jù)流程圖所示，軟件首先對波形數(shù)據(jù)進行預處理，接著軟件需要對信號進行觸發(fā)以使波形同步，然后判斷當前時基檔位是否需要插值或抽點，若需要則根據(jù)當

第三章基于Python/C混合編程的波形處理模塊設計29其中對正弦波采樣點插完值的結果如圖3-7所示。圖3-7不同插值算法對正弦波插值對比圖從表3-1、表3-2和圖3-3中可以看出對于正弦波來說，正弦插值和五次樣條插值對波形的恢復效果都很好，但正弦插值的運行速度不如Scipy庫中的五次樣條插值函數(shù)，線性插值的效果不如前兩者順滑，且線性插值的RMS值遠高于另外兩種方法；在方波和鋸齒波的恢復上這三種方法的差別則不是很大，但線性插值的速度要遠快于另兩種算法。通過以上對比，本文最終使用的插值算法為五次樣條插值和線性插值。當需要插值的情況為（1）時采用五次樣條插值；為（2）時則根據(jù)時基檔位變化的多少選擇采用線性插值或五次樣條插值，當時基檔位在3個檔位以內(nèi)變化時選擇線性插值，當大于3個檔位時為了更好地保持信號特征選擇五次樣條插值法進行插值。3.3.1.2參數(shù)測量功能參數(shù)測量是波形顯示處理軟件的重要功能之一。在IEEEStd181-2011標準中給出了用于描述脈沖信號波形和測量脈沖信號的相關術語和定義，并提供了用于計算描述波形可測量參數(shù)的定義值算法[22]。軟件對接收到的波形數(shù)據(jù)進行計算后可以得到各種反應波形細節(jié)的參數(shù)，有助于用戶對波形進行精確的定量分析。測量參數(shù)的類型包括時間參數(shù)、幅值參數(shù)和高級參數(shù)，它涵蓋了一幅波形在時間域和電壓域的整體信息，所以需要以頻數(shù)直方圖的方式來存放該幅波形在這兩個域上的統(tǒng)計信息。頻數(shù)直方圖是使用不同的矩形條來表示輸入數(shù)據(jù)頻數(shù)變化規(guī)律的圖形，因為參數(shù)測量是針對單幅波形在時間或電壓上的變化規(guī)律進行測量，故將一幅波形的數(shù)據(jù)作為直方圖的輸入，這樣就可以獲得記錄了該幅波形在時間域和電壓域上統(tǒng)

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3226699