具有多态功能的动态信号分析系统的研制

摘要

人类已经进入信息时代，信息己经成为人类生活和科学技术发展的日益重要的资源。动态信号分析技术就是以捕捉和处理各种动态信息为目的的一门综合技术，它在当代科学技术中占有相当重要的地位。动态信号分析仪的应用领域非常广阔，涉及到航空、航天、军事、交通运输、环境、机械、医疗、日用机电产品和机器人的研究等领域。 近年来，多通道、高性能动态信号分析系统推出并已得到广泛的应用。而且，由于使用者对动态信号的分析需求越来越多样化，使得设计者设计柔性化动态信号分析仪的难度也在增大，为了解决设计者和使用者之间的矛盾，在本课题研究中，提出了“仪器的使用者也是设计者”的设计思想，以及多态功能的概念，并通过构建共享参数软件模型来实现了具有多态功能的动态信号分析系统的设计，很好地解决了上述矛盾。 在该课题的研究过程中，主要做了以下三个方面的工作： ①为了降低分析系统设计的复杂度，同时增加系统功能的柔性，本文提出了“仪器的使用者也是设计者”的设计思想，让仪器的使用者也参与仪器功能设计的部分工作：重组数据分析流程，使得分析系统的分析功能更加具有柔性。 ②根据“仪器的使用者也是设计者”的设计思想，以及面向对象技术中的多态性的概念，本文提出了分析功能多态的概念。同时本文研究了共享参数模型的软件体系结构，并成功应用于动态信号分析系统框架的构建，实现了分析功能的多态。针对于这些分析功能，系统设计了具有“功能流”风格的系统界面。系统界面友好，使用方便。 ③根据系统设计的目标，实现四种常用仪器的分析功能，这四种仪器分别为：记忆示波器、频谱分析仪、相干传函分析仪和噪声分析仪等。针对分析功能，本文对其解析模型和算法模型进行了研究，并总结了其在工程中的应用。 根据上述研究，研制了具有多态功能的动态信号分析系统，应用该系统对实测的信号进行了分析处理。系统中多态功能的实现说明了共享参数模型软件体系结构的正确性，实现了“仪器的使用者也是设计者”的思想。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1论文所属项目来源

1.2研究目的及意义

1.3国内外现状综述

1.4研究内容与创新点

1.4.1论文研究内容

1.4.2论文创新点

1.5论文结构

2系统功能需求分析与理论基础

2.1系统功能需求分析

2.2系统功能的理论基础

2.2.1信号预处理

2.2.2信号时差域分析

2.2.3信号幅值域分析

2.2.4信号频域分析

2.2.5信号倒频域分析

2.2.6相干传函分析

2.2.7噪声分析

2.3本章小结

3系统功能的多态

3.1问题的提出

3.2多态性的概念

3.3本章小结

4系统总体设计

4.1系统总体方案设计

4.2系统硬件设计

4.2.1传感器选择

4.2.2采集卡选择

4.2.3信号处理前置电路选择

4.3本章小结

5系统软件设计

5.1操作系统和开发平台的选择

5.1.1操作系统选择

5.1.2开发平台选择

5.2基于共享参数模型的软件体系结构

5.2.1软件体系结构

5.2.2基于共享参数模型的软件体系结构

5.2.3分析功能模块建模

5.2.4共享参数模型软件体系结构特点

5.3系统软件框架设计

5.4系统面板设计

5.4.1显示器建模设计

5.4.2参数修改设置区域面板设计

5.5系统功能设计

5.5.1子分析功能模块软件设计

5.5.2多态功能模块软件设计

5.5.3多态功能实现

5.6本章小结

6系统功能模块介绍及应用

6.1记忆示波模块

6.2频谱分析模块

6.3相干传函分析模块

6.4噪声分析模块

6.5本章小结

7工作总结与展望

7.1工作总结

7.2不足与展望

致 谢

参考文献

附 录