隨著待測量信號的頻率范圍和復(fù)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(yīng)用的軟件也需要不斷進(jìn)行創(chuàng)新以提高性能,從而可以滿足更加復(fù)雜多變的測量需求。本文基于光學(xué)拉伸采集系統(tǒng)項目的要求,設(shè)計實現(xiàn)了一種針對高速采集系統(tǒng)應(yīng)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(jìn)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(shè)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(shè)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(shè)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(guān)鍵需求進(jìn)行了詳細(xì)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(shè)計。（2）基于PyQt（Qt的Python語言封裝）開發(fā)框架,設(shè)計了用戶界面;針對用戶的定點(diǎn)測量需求,設(shè)計了光標(biāo)測量模塊;針對硬件觸發(fā)后觸發(fā)點(diǎn)晃動的問題,設(shè)計了軟件的觸發(fā)模塊,配合硬件完成預(yù)觸發(fā)和觸發(fā)點(diǎn)的確定。（3）針對Python運(yùn)行速度較慢導(dǎo)致的軟件顯示刷新... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)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(xué)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(shè)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(yùn)行效率不高的函數(shù)也進(jìn)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(jìn)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(dá)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(shè)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(yīng)處理后才能進(jìn)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(jī)，主控模塊根據(jù)用戶的設(shè)置對波形數(shù)據(jù)分別進(jìn)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(dāng)前時基檔位確定插值倍數(shù)并插值是否需要抽點(diǎn)根據(jù)當(dāng)前時基檔位確定抽點(diǎn)比例并抽點(diǎn)結(jié)束YNNY對波形進(jìn)行觸發(fā)對波形進(jìn)行觸發(fā)N對波形數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理是否進(jìn)行頻域波形處理FFT是否需要加窗對波形進(jìn)行加窗處理頻譜平均YY對波形進(jìn)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(jìn)行預(yù)處理，接著軟件需要對信號進(jìn)行觸發(fā)以使波形同步，然后判斷當(dāng)前時基檔位是否需要插值或抽點(diǎn)，若需要則根據(jù)當(dāng)

第三章基于Python/C混合編程的波形處理模塊設(shè)計29其中對正弦波采樣點(diǎn)插完值的結(jié)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(fù)效果都很好，但正弦插值的運(yùn)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(yuǎn)高于另外兩種方法；在方波和鋸齒波的恢復(fù)上這三種方法的差別則不是很大，但線性插值的速度要遠(yuǎn)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(dāng)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(dāng)時基檔位在3個檔位以內(nèi)變化時選擇線性插值，當(dāng)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)中給出了用于描述脈沖信號波形和測量脈沖信號的相關(guān)術(shù)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(jìn)行計算后可以得到各種反應(yīng)波形細(xì)節(jié)的參數(shù)，有助于用戶對波形進(jìn)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(jìn)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(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：3226699