基于MA丁LAB的数据采集与分析系统的研究及设计

杨利霞

基于MA丁LAB的数据采集与分析系统的研究及设计

机械工业中对关键的机械设备进行监测和测试具有重要的意义，可以帮助工
程人员及时确定及排除机械设备故障，提高机械设备工作寿命。因此通过研究了
数据采集以及信号处理的相关理论，我们设计出了数据采集与分析系统，对机械
信号进行测试分析，监测机械设备的运行状态。基于MATLAB软件平台，对数据
采集卡进行编程控制，实现对信号数据的采集，通过MATLAB强大的数据处理能
力实现对信号数据的分析，最后利用MATLAB/GUI来实现整个系统虚拟界面的编
写，实现整个系统的集成。系统主要由数据采集与信号分析两个模块组成。
    首先，设计了数据采集模块，基于MATLAB软件环境，编写了数据采集卡的
接口控制程序，实现了研华PCI-1712以及NI的PCI-6024E两种数据采集卡与
MATLAB的连接。通过数据采集模块，我们可以设置数据采集的相关参数，并且
可以对数据采集进行实时控制及显示，最终可以对采集的数据进行保存。
    其次，通过调用MATLAB的内置函数以及自定义函数，实现了信号分析模块
的各项功能。信号分析模块，包括信号预处理，信号时域分析，信号频域分析。1)
信号预处理:可以实现信号的转换、放大、滤波以及平滑处理等专门的信号调理。
2)信号时域分析:信号时域波形的显示以及统计分析;信号的概率密度分布;相
关函数，包括自相关函数和互相关函数。3)信号频域分析:信号的傅里叶变换及
傅里叶反变换;功率谱估计，包括自功率谱，互功率谱;相干函数分析。
    最后，我们分别对系统的各个功能模块在设计完成后进行了验证，并对整个
系统进行总结，以评价系统的优劣，尝试对系统进行移植，使其脱离MATLAB的
运行环境。最后我们对未来系统的改进提出相应的建议及措施，完善和优化系统
的性能，提高系统的高效性及通用性。
关键词:数据采集;信号处理;MATLAB;图形界面