【正文】 簡單 和系統(tǒng) 便 捷等 優(yōu)勢 。在文章的 最后 則提供了一些 應(yīng)用該系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的實例。 第 1 頁 1 緒 論 課題背景 數(shù)據(jù)就是科學(xué)實驗、檢驗、統(tǒng)計等所獲得的和用于科學(xué)研究、技術(shù)設(shè)計、查證、決策等的數(shù)值，是實驗、測量、等的結(jié)果，常以數(shù)量的形式給出，用于作為結(jié)論的論據(jù)。 MATLAB 產(chǎn)品系列被廣泛應(yīng)用于包括信號與圖像處理、控制系統(tǒng)設(shè)計、通信、系統(tǒng)仿真等諸多領(lǐng)域。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的歷史與發(fā)展 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)起始于 20 世紀(jì) 50 年代， 1956 年美國首先研究了用在軍事上的測試系統(tǒng)，目標(biāo)是測試中不依靠相關(guān)的測試文件，由非熟練人員進(jìn)行操作，并且測試任務(wù)是由測試設(shè)備高速自動控制完成的。由于集成電路制造技術(shù)的不斷提高，出現(xiàn)了高性能、高可靠性的單片數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) (DAS)。 第 2 頁 現(xiàn)在，數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域正在發(fā)生著重要的變化。 數(shù)據(jù)采集與控制 數(shù)據(jù)采集已長時間地被認(rèn)為與數(shù)據(jù)記錄及其它數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)相等同。 （ 1） 過采樣（ Over Sampling）。 （ 3） 等效時間采樣（ Equivalent Time Sampling ）。 （ 1） 掃描式采集（ Scanning Acquisition）：時分制、多通道巡回采集。采集子系統(tǒng)實現(xiàn)將客觀世界被測對象信號采集和轉(zhuǎn)換為能被計算機(jī)處理的數(shù)字信號的功能等；計算機(jī)子系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的控制、存儲和處理等功能，計算機(jī)起著對采集數(shù)據(jù)的存儲和處理、統(tǒng)計分析、提供人機(jī)接口與其他計算機(jī)的數(shù)據(jù)通信和交換的功能。根據(jù)不同的要求，在 PC機(jī)上利用MATLAB 以及二次編程實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時分析與處理。全部信號源 傳感器 信號 處理 數(shù)據(jù)采集設(shè)備 PC MATLAB軟件 環(huán)境 信號處理分析 第 4 頁 數(shù)據(jù)的時域和頻域波形以圖形方式直觀地呈現(xiàn)于用戶面前。 系統(tǒng)的特點和性能指標(biāo) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般具有 以下幾個 特點 。 數(shù)據(jù)采集工具箱 MATLAB 硬件 驅(qū)動程序 硬件 磁盤文件 傳感器 執(zhí)行器 數(shù)據(jù)采集引擎 硬件驅(qū)動程序適配器 M 文件函數(shù) 第 5 頁 （ 4） 數(shù)據(jù)采集過程一般都具有“實時”特性，實時的標(biāo)準(zhǔn)是能滿足實際需要；對于通用采集系統(tǒng)一般希望有盡可能高的速度，以滿足更多的應(yīng)用環(huán)境。 系統(tǒng)分辨率 系統(tǒng)分辨率是指數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以分辨的輸 入信號的最小變化量。 A/D轉(zhuǎn)換器的精度是系統(tǒng)精度的極限值。系統(tǒng)精度是系統(tǒng)的實際輸出值與理論輸出值之差，它是系統(tǒng)各種誤差的總和，通常表示為滿度值的百分?jǐn)?shù)。而在實際用途中，多用對數(shù)和比值來表示一個信號系統(tǒng)的 第 6 頁 動態(tài)范圍， 指某個確定的物理量的變化范圍。當(dāng)采樣保持器的輸出已充分逼近輸入信號（按給定精度）時，在控制命令的作用下，采樣保持器由采樣狀態(tài)進(jìn)入保持狀態(tài)，A/D 轉(zhuǎn)換 器開始進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完畢后輸出數(shù)字信號。如果被測信號變化速率較慢， 可以不用采樣保持器，直接進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。模擬開關(guān)分時將各路采樣 /保持器切換到 A/D 轉(zhuǎn)換器上，進(jìn)行 模數(shù)轉(zhuǎn)換。相對于前兩種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這種結(jié)構(gòu)形式的數(shù)據(jù)采集速度最快，但所用的硬件電路復(fù)雜，成本較高。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個易于使用的 視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計語言（如 C、 Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計算軟件的先進(jìn)水平。幸運的是，開發(fā) MATLAB 的 MathWorks公司為廣大的應(yīng)用者提供了應(yīng)用程序接口 (API， Application Program Interface)和編譯器 (Compiler)。在國外， MATLAB 已 經(jīng)經(jīng)受了多年考驗，在歐美高校， MATLAB 已經(jīng)成為線性代數(shù)，自動控制理論，數(shù)據(jù)統(tǒng)計，數(shù)字信號處理等高級課程的基本教學(xué)工具；成為大學(xué)生，碩士生，博士生必須掌握的基本技能。它具有如下特點： 是一種通過使用與 PC機(jī)兼容的、即插即用的數(shù)據(jù)采集設(shè)備在 MATLAB 環(huán)境中的架構(gòu)；支持模擬信號的輸入輸出以及數(shù)字信號的輸入、輸出，子系統(tǒng)還包括同步模擬輸入輸出的轉(zhuǎn)換；支持聲卡；事件驅(qū)動采集。 MATLAB 在數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用 數(shù)據(jù)采集工具箱集成于 MATLAB 中，所以在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的同時，可以對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時分析，或者存儲后再進(jìn)行處理，或者針對數(shù)據(jù)分析的需要對測試條件的設(shè)立進(jìn)行不斷的更新。MATLAB 則是一種功能強(qiáng)大、計算效率高、交互性好的數(shù)學(xué)計算和可視化計算機(jī)高級語言 ,它將數(shù)值分析、信號采集與處理和圖形顯示有機(jī)地融為一體 ,形成了一個極其方便、用戶界面友好的操作環(huán)境。在數(shù)據(jù)采集時，所要采用的是模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，對于某些應(yīng)用場合，可以利用計算機(jī)上所附帶的聲卡實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集任務(wù)。另外在一臺計算機(jī)上，可以插若干塊聲卡，組成多通道數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 MATLAB 提供了一個數(shù)據(jù)采集工具箱 (Data Acquisition Toolbox),在該數(shù)據(jù)采集工具箱中 ,有一整套的命令和函數(shù) ,可用來直接控制與 PC機(jī)兼容的數(shù)據(jù)采集設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集 ,因此 ,利用 MATLAB 的這一工具箱便可進(jìn)行聲音信號 的采集。數(shù)據(jù)分析部分主要實現(xiàn)以下功能 。 (4)顯示聲音信號數(shù)據(jù)的時域圖和頻譜圖 。而信號分析功能是將采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行時、頻域分析和各項數(shù)值分析等。若缺省設(shè)置則系統(tǒng)采用一個數(shù)據(jù)通道、手動觸發(fā)方式啟動工作。winsound39。SampleRate39。 % 從 AI中獲取實際采樣速率 set(AI,39。,39。Triggercondition39。 % 設(shè)置為電壓上升至某值后觸發(fā) set(AI,39。TriggerDelay39。, 39。timeout39。同時 , MATLAB 能夠記錄采集設(shè)備的硬件屬性、采集的啟動時刻、采集時間、采樣頻率及采樣通道等信息 ,如果采集過程中出現(xiàn)了錯誤 ,則出錯的時刻、錯誤產(chǎn)生的來源等信息也都會被記錄下來供后續(xù)工作 參考 。data1=0。 end 第 14 頁 數(shù)據(jù)分析 在設(shè)計該部分時 ,不僅要求實現(xiàn)能從數(shù)據(jù)采集部分直接獲取數(shù)據(jù) ,還需實現(xiàn)能從文件中讀取以前所保持好的數(shù)據(jù)。Magnitude (dB)39。Frequency Components of Ining Signal39。 AI = analoginput(39。 chan = addchannel(AI,1)。,10000) % 設(shè)置采樣速率為 10000Hz ActualRate = get(AI,39。TriggerChannel39。,39。Triggercondition39。 % 設(shè)置為電壓上升至某值后觸發(fā) set(AI,39。TriggerDelay39。, 39。timeout39。在這里首先將所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅立葉變換，然后轉(zhuǎn)化成分貝，并顯示結(jié)果的實數(shù)部分。) xlabel(39。) （ 5） 清除內(nèi)存中的設(shè)備對象 。 第 17 頁 5 結(jié)語 MATLAB具備高性能的數(shù)值計算和可視化的科學(xué)工程計算功能，支持解釋性語言輸入，編程實現(xiàn)簡單，具有豐富的數(shù)學(xué)函數(shù)功能支持 。 但是， 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)性能的好壞主要取決于它的精度和速度，在保證精度的條件下，還要盡可能地提高采樣速度，以滿足實時采集、實時處理和實時控制的要求。winsound39。SampleRate39。 % 從 AI中獲取實際采樣速率 set(AI,39。,39。Triggercondition39。 % 設(shè)置為電壓上升至某值后觸發(fā) set(AI,39。TriggerDelay39。, 39。timeout39。 % 將采樣得到的數(shù)據(jù)保存到 data1,采樣時間保存到 time catch time=0。)。Signal Level (Volts)39。 % 對數(shù)據(jù)先作加窗處理 [b,a]=ellip(4,20,3000*2/Fs)。Magnitude (dB)39。Frequency Components of Ining Signal39。, num2str(maxindex), 39。A（萬kWh）shg1Pshg1PshfPb b39。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 QA9wkxFyeQ^! dj sXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 QA9wkxFyeQ^! dj sXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9amp。 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