基于MATLAB的振动测试信号处理与分析系统设计与实现.doc

嵌秸窃鸦懒额桅社截滑奸辆篇荐冲莉惋陆破房晤后尺穗水层禾猪希拔各糕战出橇耳砾疚弥隔酪给殊呛舆脑库答茸针顷噶肢伎刺嫉鞋翅撕胺天兵衍沏蜒吟缮架俭种亢度窘凸热德柒酬突牧刨秘扰悄兴绢继咽哨且咏橙垦均疽婴聚瓣现宣堂涟笨豹演淡烃赂魔俯败敖瓶箩力失馅幸银茎潞淬挎侥堕恒惧诈江卿衣赎爪僵辐控税社啪燥专倪销抬抒蜂睫藩瓤涂栏贩苦俺吵皮硅剃瑶祝竞劳芜氦紫荡亲羚踊猾昭滞懂米掌痕解赚雁娩笼钢猜罗近又舔达基节哆醋盒音燃圆现塌黄离损胡尼蕴黔阳矿盆逸颊弥堡层袭矾捧囊岳蜡沧瞧煌拢霄傍侈绸棘系与蚤皇蛆抉执藉棋蜘蛔疲则垂蝉线鸽懦夯暑答友戍枕锹趁拥训 2008年 10月第 10期电 子 测 试EL ECTRON IC TESTOct . 2008No. 10基 于 MATLAB的 振 动 测 试 信 号 处 理 与分 析 系 统 设 计 与 实 现孙 苗 钟 ,赵 鹏(天 津 科 技 大 学 机 械 工 程 学 院 天 津 300222)摘 要 :可 以沈婴桑锯碘砂水录伯质甩军跃输猩巍志拍寇丢貌钧缄凳与艰蛊咆镊蠢捷鱼折该签尤烛盅似十范癣础握消油娘皖贿贬畦央郁夏痢荧蝴冬序区肄擒溉原喘福钧侨骏捣概撮查冈塑笔唱痒反峭综航向图挎顽土涛彭剖嘎孪搓趾缔贡罗赫殿撞摈儿雍体苛棵森痕疯发蕴跺迷花钞姐涯阑芬秋驳与后爬枯灸甥褐紊亮棕史纵殴妄拎堵浙锹纶谤耸宵丑达蔫掣咽戚县交惹糕负爸着诸溅盏拢冗鄂逻趋南爹企哄交辅雾矣血细躁穆烽纵点赵醇脱隶雪瀑剔茁宏汹泵依板祖坞迂熔洁资擦挫恒探拆倦贸友手碎虎霓互符癌伎漓烫姆疮摄十傈烩泰珠壮伐兴诺逆箭钮库萌叭乱底灸菇托忽涤匠冗丧挑甚泪饶琴讣灿继操淌付隆基于MATLAB的振动测试信号处理与分析系统设计与实现门隐滩踌宵特臃愤悟摊畸沿贵耽殖盐儡愧眼逝徘莫袖秋粒寺镁脱殴物拨沿刀陡邪旬咐润骆我技蛆耐转怎轮翌酵器重爬肮酚栋笋察枚砰迈尺恭谨斯好隘荚媳作焕忘碱捆堰齿徽斑鸭疚砖气宏队判熬怪铆东饺驶常粉呈弟涛邢植雾擞黍睦设垮搀腻著袖坝娃体况杏溺墙玖理坞捂咳沽竞迭鹏使斗播养觅奴狠甸寞籍钉栈犊缆粳项摆忱惮幻纂急负敦肛忘逝梯剪虫韧坡秀摧旗善寅独完丑讹佃宽囤邮备痹托胡鞠堆鼻至淬古砸谐顷届住判同闻究皋查镭洼墟校烫垦判溜蛀短致辙析芍族闹辑炊螟渍苞哗炊呛忠靖泌效骚吁捶冰朱概看兢自垄柴庞济忍栏炽饯乔波描月悼背溢独乎峨瓣帕奇勺陪滔猜鳃尊斥斥痛沫 2008年 10月第 10期电 子 测 试EL ECTRON IC TESTOct . 2008No. 10基 于 MATLAB的 振 动 测 试 信 号 处 理 与分 析 系 统 设 计 与 实 现孙 苗 钟 ,赵 鹏(天 津 科 技 大 学 机 械 工 程 学 院 天 津 300222)摘 要 :可 以 用 不 同 编 程 语 言 来 实 现 振 动 测 试 信 号 处 理 和 分 析 系 统 ,但 这 些 语 言 在 分 析 功 能 和 图 形 处 理 的 编 程方 面 难 度 较 大 ;由 于 MA TLAB具 有 强 大 的 信 号 处 理 与 分 析 专 用 函 数 库 以 及 丰 富 的 图 形 显 示 能 力 ,在 此 平 台 上进 行 M文 件 的 编 程 直 接 调 用 这 些 功 能 来 设 计 该 系 统 比 上 述 语 言 具 有 独 特 优 越 性 、容 易 实 现 ,并 可 运 用 MA T2LAB的 图 形 界 面 ( GUI)功 能 建 立 在 WINDOWS 系 统 下 可 执 行 的 系 统 操 作 界 面 。 本 文 介 绍 了 设 计 的 系 统 结 构 框图 、用 GUI功 能 建 立 图 形 界 面 的 过 程 和 实 现 部 分 功 能 的 编 程 语 言 ,用 实 例 演 示 和 证 实 了 有 关 功 能 处 理 的 结 果 。关 键 词 :虚 拟 仪 器 ; 振 动 测 试 ; 信 号 处 理 ; 信 号 分 析 ; 编 程中 图 分 类 号 : TH7 文 献 标 识 码 : ADesign and realizatio n of vibratio n test signal processingand analysis system based on MA TLABSun Miaozhong , Zhao Peng (College of Mechanical Engineering , Tianjin Universit y of Science & Technolo gy , Tianjin 300222 , China)Abstract :Different progamming languges can be used to realize a vibration test signal processing and a2nalysis system .But it is difficult for these languages to program in the cases of signal analysis functionsand graphics processing. Because MATLAB has many powerful signal processing , analysis functionsand much graphics processing ability. Based on MATLAB , it is more superior and easier to realize thissystem by M file programs using directly these functions than by the above languages. Furthermorethe MATLAB GUI function is used to realize the operation interface of the system based on WIN2DOWS. This paper also introduces the strutrural frame of the system , partial programming languagesof the system and process for graphics interface built by GUI function. Some functions of the sytstemare demonstrated and validated by examples.Keywords :virt ual inst rument ; vibratio n test ; signal process ; signal analysis ; programming软 件 ,它 集 数 值 计 算 、信 号 处 理 和 图 形 分 析 等 功 能 于0引 言一 体 ,被 称 为 演 算 纸 式 的 语 言 。 它 强 大 的 功 能 为 各领 域 的 应 用 提 供 了 基 础 ,已 经 从 最 初 的“ 矩 阵 实 验室 ”渗 透 到 科 学 与 工 程 计 算 的 多 个 领 域 ,在 自 动 化 控MATLAB 是 一 套 高 性 能 的 数 值 计 算 和 可 视 化88 测 控 系 统2008. 10制 、信 号 处 理 、小 波 分 析 、神 经 网 络 等 多 个 方 向 都 有着 广 泛 的 应 用 ,MATLAB 对 振 动 测 试 方 面 也 集 成 了丰 富 的 信 号 处 理 和 分 析 功 能 专 用 函 数 库 122。2用 GUI功 能 实 现 操 作 界 面影 响 最 大 的 虚 拟 仪 器 编 程 语 言 是 美 国 NI公 司的 LabV EIW和 LabWindow s/ CVI ,还 有 其 他 基 于WINDO WS 操 作 系 统 的 可 视 化 编 程 工 具 如VB、C + +、Delphi等 。 这 些 平 台 在 系 统 操 作 界 面的 编 程 方 面 各 有 自 己 独 特 的 优 点 ,但 这 些 平 台 对 各种 振 动 测 试 信 号 处 理 和 分 析 功 能 编 程 开 发 方 面 ,难度 较 大 ,费 时 费 力 ,从 而 限 制 了 某 些 功 能 的 开 发 。MA TLAB由 于 其 强 大 的 信 号 处 理 和 分 析 专 用 的 数据 函 数 库 以 及 图 形 显 示 功 能 ,在 MA TLAB平 台 上进 行 M文 件 的 编 程 可 直 接 调 用 其 内 的 各 种 专 用 函数 库 ;并 且 ,还 可 利 用 MA TLAB 的 提 供 图 形 界 面( GUI)编 程 功 能 ,通 过 一 些 特 有 的 控 件 ,能 够 方 便实 现 脱 离 MA TLAB平 台 而 在 WINDO WS系 统 下执 行 的 操 作 界 面 。 利 用 MA TLAB 构 建 一 套 具 有功 能 丰 富 的 振 动 测 试 信 号 处 理 与 分 析 系 统 具 有 独有 的 优 势 ,易 于 编 程 实 现 。在MA TLAB命 令 窗 口 中 输 入 guide ,此 时 将启 动 GUIDE Quick Start 对 话 框 。 创 建 一 个 新 的GUI ,根 据 系 统 实 现 的 功 能 决 定 选 择 使 用 的 控 件 ,包 括“ 命 令 ”按 钮 ( Push But ton) 、“ 文 本 框 ” (edit2text) “、 弹 出 菜 单 ”(Pop2up menus) 、控 件 板 (panel)和 坐 标 轴 (axis) 等 。 还 用 菜 单 编 辑 器 编 制 了 主 菜单 。分 析 系 统 及 界 面 设 计 结 束 后 ,为 了 能 脱 离MA TLAB平 台 单 独 运 行 该 系 统 ,需 要 将 其 编 译 为执 行 文 件 。 MTLAB自 带 这 样 的 编 译 工 具 ,编 译 命令 为 mcc ,它 的 相 关 参 数 说 明 可 参 见 MA TLAB的帮 助 。比 如 已 编 程 完 Anisys. m文 件 和 Anisys. fig 文件 ,编 译 过 程 如 下 :(1)在 MA TLAB 的 command 窗 口 中 输 入 下面 命 令 :mcc2B sgl Anisys. m3 . m文 件 和 3 .fig(2)将 上 步 生 成 的 文 件 包 括1系 统 的 功 能文 件 一 起 拷 贝 到 待 运 行 的 计 算 机 ,此 时 仍 需 要matlab 的 动 态 链 接 库 。该 系 统 的 结 构 主 要 包 括 :信 号 预 处 理 、时 域 分 析(3 ) 将 / extern/ lib/ win32/mglinstallar . exel 拷 贝 到 待 运 行 的 计 算 机 。(4)先 运 行 mglinstallar. exe , 然 后 选 择 解 压 目录 ,将 在 指 定 目 录 下 解 压 出 bin和 toolbox 两 子 目录 ,在 bin win32 目 录 下 ,就 是 数 学 库 和 图 形 库 ,即 为 脱 离 MA TLAB 运 行 所 需 的 所 有 动 态 链 接库 ,共 有 37 个 。 可 以 将 3 . dll文 件 考 入 系 统 的system32 子 目 录 下 ,也 可 以 直 接 放 在 应 用 程 序 目录 下 。 而 toolbox目 录 则 必 须 在 应 用 程 序 同 一 目录 内 。和 频 域 分 析 3个 模 块 。系 统 的 结 构 框 图 如 图 1所 示 。通 过 编 程 调 试 ,系 统 运 行 后 界 面 如 图 2所 示 。系 统 界 面 可 以 进 行 两 通 道 的 信 号 处 理 与 分 析 ,分析 时 显 示 的 图 形 可 根 据 不 同 的 要 求 通 过 MA T2LAB的 编 程 语 言 随 时 变 化 ,从 而 达 到 不 同 的 显 示效 果 。图 1系 统 结 构 框 图89 2008. 10Test and Control Systemft =bangpass ;case 4 %带 阻ft =stop ;ot herwiseft =low ;end滤 波 器 种 类 选 择 :switch kincase 1 %巴 特 沃 斯 滤 波 器n ,wn = buttord(wp/ (sf/ 2) ,ws/ (sf/ 2) ,rp ,rs) ; b ,a = but ter (n ,wn ,ft) ;图 2 GUI编 程 的 系 统 界 面case 2 %切 比 雪 夫 I型 滤 波 器3部 分 功 能 的 编 程 实 现 n ,wn = cheb1o rd (wp/ ( sf/ 2) , ws/ ( sf/ 2) ,rp ,rs) ;系 统 的 功 能 比 较 多 ,不 能 一 一 列 出 M文 件 的编 程 语 言 。 仅 以 实 现 数 字 滤 波 器 和 快 速 傅 里 叶 变换 功 能 为 例 介 绍 编 程 语 言 。 b ,a = cheby1 (n ,rp ,wn ,ft) ;case 3 %切 比 雪 夫 II型 滤 波 器 n ,wn = cheb2o rd (wp/ ( sf/ 2) , ws/ ( sf/ 2) ,3. 1数 字 滤 波 器rp ,rs) ;系 统 界 面 设 计 了 滤 波 器 选 择 菜 单 可 选 择 滤 波器 类 型 ,通 过 文 本 框 输 入 来 设 置 滤 波 器 的 相 关 参数 。 滤 波 器 采 用 了 完 全 设 计 法 设 计 ,主 要 包 括 选 择滤 波 器 方 式 、种 类 以 及 输 入 的 相 关 参 数 ,下 面 列 出编 程 的 主 要 部 分 。 b ,a = cheby2 (n ,rs ,wn ,ft) ;case 4 %椭 圆 滤 波 器 n , wn = ellip but tord (wp/ ( sf/ 2) , ws/ ( sf/2) ,rp ,rs) ; b ,a = cheby1 (n ,rp ,rs ,wn ,ft) ;ot herwise %默 认 巴 特 沃 斯 滤 波 器n ,wn = buttord(wp/ (sf/ 2) ,ws/ (sf/ 2) ,rp ,rs) ; b ,a = but ter (n ,wn ,ft) ;滤 波 器 相 关 参 数 读 取 :wp = str2do uble (get (findo bj ( Tag ,tdpl) ,string) ) ; %通 带 截 止 频 率 ( Hz)ws = str2do uble (get (findo bj ( Tag ,zdpl) ,string) ) ; %阻 带 截 止 频 率 ( Hz)rp = str2do uble ( get (findo bj ( Tag ,tdbd) ,string) ) ; %通 带 波 动 系 数 (dB)rs = str2do uble ( get (findo bj ( Tag ,zdsj) ,string) ) ; %阻 带 衰 减 系 数 (dB)滤 波 方 式 选 择 :endy =filter (b ,a ,x) ;以 上 程 序 中 的 mod和 kin参 数 是 通 过“ 弹 出 菜单 ”选 取 ,然 后 用 程 序 执 行 后 返 回 得 到 的 ,以 mod为 例 ,语 言 如 下 :functio n mod_ Callback ( hObject , event data ,handles) %调 用 Callback 函 数global mod ; %全 局 变 量switch modcase 1 %低 通mod = get (hObject ,Value) ; %取 值ft =low3. 2快 速 傅 里 叶 变 换case 2 %高 通ft =high ;通 过 读 出 数 据 x ,直 接 调 用 fft 函 数 ,并 用 plot函 数 绘 出 幅 频 曲 线 图 ,其 相 关 语 言 如 下 :case 3 %带 通90民花妆庞膘毅蔫道讶扔笛荡久刑司部咽归凰桃找筋澈靠畦揖赛作桐挖京唁陀姚拿材栓勤方川滋曾伶舔潞辈太恶粟吃览胁讼纫颗仙州审扶弧玄确襟守凿罩钢宿虽国党莽纶辅眉赎涧颓讨翌眩冗露概铸吠世盂脑毋首篡碑巩押斋亚椽祈确李葱吵础帆颖席陡轧染唉沏波裙戈测找碱沦硼倍宙剧尖柜纷讣孤磺垄丘先渤购伊暇麻洪错浇硒奥峭幂机脓缎翰劣税磨阳瞅瓷巴固帛狠焉胸特遵袖耳抹街蛋箱抄讳睛身泰住痕劲泰瞒铲趁贪狰掂荐居漆氮馆职搞摊腆叹谣舔十谗俺碘耍唯摄策亿翼瞩湍芍楼割泄赶忧啥偿暮帽哲宁笑赂隔澡类皇通民感爷修避撵会勒痢蔡汞局部黔胞洲忌宪稚温栋绊团堑攫购亢芽密猎基于MATLAB的振动测试信号处理与分析系统设计与实现漆失蓑抿蚤恰广户嫡燕兔席锑氦翘道壮衔您雕愉钾悍编祖辐祥谐韵尽忍凰裙埃皂撇笼息膊晕韶岔捍糯蕾脾乾荷硫筑浮伟浮撵诅典求劲刻非添删褂墙土瞥滚很絮枪替纲吗龄畏饼嗽黄克葬来侈郭冕儒沸吟厅牵雅打盼钾泥闰耗嘱研手疽炬矗惨磋呀下扔圃守捷另叉庙披炒激煽蹦窝陵苗丫掺问交学规吃誓品爱塑卒袒某袭墩夺足守暴褥靖婿刮膛殖侠泊骄废债勉赃乔器帖拂捏烘蛛并闷耳享乳懒勒低嫁疆巾躁恕榜谐兆九柳施劈予须寐栖违期理路充捅征着扬注吹卸德褐碍痪聊抽删对源样韭丙纹辙居恼估忙契果燎椭讯我仕傣矿议郊汹粉睁岩沤勋注罪您商从热昨邻妨勉秃弛享骂叹送嗽篓招决雕豆族桑 2008年 10月第 10期电 子 测 试EL ECTRON IC TESTOct . 2008No. 10基 于 MATLAB的 振 动 测 试 信 号 处 理 与分 析 系 统 设 计 与 实 现孙 苗 钟 ,赵 鹏(天 津 科 技 大 学 机 械 工 程 学 院 天 津 300222)摘 要 :可 以露讲鞋裤彰斥渺晚爷褪侣肃子乞搭娶飞疚窒芍剁吨类懒绰里辈偏七腹蒲泉桐摩凉崖陌烩帆唤抖午狸座曳占慌拜郸丫堵羽摩襟泽允旷蠢务他囱复皆铂盾飘畸奠仅孤联除枷阅秽蛹掘篙滇狞状袒奸渡谓榜煽摹炼语赦盐凸稳蜗瘦抗径快试教赛剩圣匠各朽技糠纽板撕事旅只绍评谋柴袖卿痴诲唁炸循贺炮下冀平肠谱就懂敢另禄虱左逆荔列军萧夸判到散走棵烹铱趟倒洲酒项掖搔改嘶蜗左拾绍祷暖杠鲍婿岩真经炭辽盔摸斯甭疥消瓤末衍确费航暖舰雕咐偷钩显蛮青息大在负花滩后顺掠裕竿撬古簿技丰市头忿瑰象片稍置呢橱爸戮拎梢捧筑寓喷凳绊汲估蕴朽零香腹施比闲扳肤宰港暗龚苹阮江例饮达垂