【正文】 的選擇在測(cè)試信號(hào)處理中，通常需要對(duì)噪聲干擾進(jìn)行抑制或衰減，但同時(shí)又希望測(cè)試信號(hào)能正常通過(guò)，這時(shí)可選用一種對(duì)特定頻率具有選擇性的電路來(lái)達(dá)到上述目的，這就是濾波的概念[20]。 數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)的程序框圖采集到的信號(hào)經(jīng)過(guò)一系列的處理、計(jì)算和分析后，從中提取出符合用戶(hù)想要的特征量，這才是我們進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的目的。[21]。4） TDMS文件TDMS格式就是把數(shù)據(jù)以特殊的方式進(jìn)行處理，得出二進(jìn)制形式進(jìn)行操作，主要用于對(duì)波形文件的運(yùn)行。用這種文件格式存儲(chǔ)文件，占用的空間要比文本文件小得多，并且用二進(jìn)制格式存取數(shù)據(jù)不需要進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，因而速度快，效率高。該文本格式的弱點(diǎn)表現(xiàn)在三方面：第一，用這種格式保存和讀取文件的時(shí)候需要進(jìn)行文件格式轉(zhuǎn)換，例如，讀取文本文件時(shí)，要將文本文件的ASCII碼轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的二進(jìn)制代碼格式，存儲(chǔ)文件的時(shí)候也需要將二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換為ASCII碼的格式，因而需要花費(fèi)額外的時(shí)間；第二，用這種格式存儲(chǔ)的文件占用的磁盤(pán)空間比較大，存儲(chǔ)的速度相對(duì)比較慢；第二，對(duì)于文本類(lèi)型的數(shù)據(jù)，不能隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)其中的某個(gè)數(shù)據(jù)，這樣當(dāng)需要找到文件中某個(gè)位置的數(shù)據(jù)的時(shí)候，需要把這個(gè)位置之前的所有數(shù)據(jù)全部讀取出來(lái)，效率比較低[2021]。2） 文本文件文本文件是用由ASCII碼組成的文本數(shù)據(jù)流存成的文件格式。電子表格只能寫(xiě)入，不能讀取。1） 電子表格電子表格文件已ASCII碼的格式來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，是一種特殊的文本文件。而波形圖表是保存舊數(shù)據(jù)，新數(shù)據(jù)依次添加到舊數(shù)據(jù)后面，波形連續(xù)向前推進(jìn)顯示，這種方式能夠清楚地觀察數(shù)據(jù)的變化過(guò)程，我們需要觀察原始數(shù)據(jù)的整個(gè)變化過(guò)程，所以選擇波形圖表來(lái)顯示原始數(shù)據(jù)。XY圖顯示采樣率非均勻的數(shù)據(jù)及多值函數(shù)的數(shù)據(jù)，只是在后面板接線(xiàn)上Express XY圖自帶了一個(gè)創(chuàng)建XY圖的函數(shù)。第一種圖形和第二種圖表顯示多一點(diǎn)，它們用于顯示采樣率恒定的數(shù)據(jù)。DAQ助手設(shè)置完后就可以采集，采集的原始數(shù)據(jù)顯示在波形圖表中顯示。 DAQ助手本課題是同時(shí)采集三個(gè)力所以設(shè)置三個(gè)通道，分別命名為x,y,z,通道。這里采集用10s鐘采集一次所以采樣點(diǎn)數(shù)要采樣頻率除于10。但是當(dāng)采樣速率太高時(shí)，相應(yīng)的要影響其它的處理環(huán)節(jié)，同時(shí)也增加了系統(tǒng)的成本如數(shù)據(jù)分析、存儲(chǔ)速度等。采樣點(diǎn)數(shù)也即采樣率是單位時(shí)間內(nèi)對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集的次數(shù)。然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)所測(cè)得結(jié)果對(duì)其做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。應(yīng)該預(yù)先估計(jì)所測(cè)切削力的頻率成份。不便于后續(xù)的存儲(chǔ)和分析；而但過(guò)小時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致切削力中的有效成分的丟失。采樣頻率需要慎重設(shè)定。1） 通道與增益設(shè)置：完成硬件采集卡上通道的選擇和對(duì)各通道對(duì)應(yīng)的量程的設(shè)定?；诖?，我們使用DAQmx進(jìn)行數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計(jì)。4數(shù)據(jù)采集由于本系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集卡使用的是NI公司的數(shù)據(jù)采集卡，在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計(jì)時(shí)，由于在Labview里提供了大量的DAQ函數(shù)，這就大大簡(jiǎn)化了程序設(shè)計(jì)的難度。 不同采樣率的采樣結(jié)果本設(shè)計(jì)方案在確定采樣頻率時(shí)，根據(jù)切削加工的實(shí)際頻率和數(shù)據(jù)采集卡的特性，確定采樣頻率為1000點(diǎn)/秒。但是，較長(zhǎng)時(shí)間使用很高的采樣率可能會(huì)導(dǎo)致沒(méi)有足夠的內(nèi)存或者硬盤(pán)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)太慢。出現(xiàn)的混頻偏差（alias frequency）是輸入信號(hào)的頻率和最靠近的采樣率整數(shù)倍的差的絕對(duì)值。采樣率過(guò)低的結(jié)果是還原的信號(hào)的頻率看上去與原始信號(hào)不同。反過(guò)來(lái)說(shuō)，如果給定了采樣頻率，那么能夠正確顯示信號(hào)而不發(fā)生畸變的最大頻率（奈奎斯特頻率）是采樣頻率的一半。所以，如果只知道該信號(hào)的采樣值，并不能指定它的采樣率，缺少了時(shí)間尺度，也不可能指定信號(hào)的頻率[1819]。這樣，信號(hào)可以用一組分散的采樣值來(lái)表示： ，采樣間隔是，注意，采樣點(diǎn)在時(shí)域上是分散的 模擬信號(hào)和采樣顯示如果對(duì)信號(hào)采集N個(gè)采樣點(diǎn)，那么就可以表示為 這個(gè)數(shù)列被稱(chēng)為信號(hào)的數(shù)字化顯示或者采樣顯示。時(shí)間間隔被稱(chēng)為采樣間隔或者采樣周期，它的倒數(shù)被稱(chēng)為采樣頻率，單位是采樣數(shù)/秒。其主要性能指標(biāo)：USB總線(xiàn)，16位ADC，16路模擬輸入；250ks/s單通道采樣率；2路模擬輸出；8路數(shù)字輸入線(xiàn)；每通道有4個(gè)可編程輸入范圍。 2數(shù)據(jù)采集卡的選用數(shù)據(jù)采集卡是本系統(tǒng)硬件的核心，它主要完成數(shù)據(jù)的采集、轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)。計(jì)算機(jī)和DAQ模塊之間可以通過(guò)各種總線(xiàn)，比如并行端口進(jìn)行通信[1819]。該計(jì)算機(jī)可以使帶有PCMCIA插槽的超級(jí)計(jì)算機(jī)、桌面機(jī)或筆記本電腦?？傊瑪?shù)據(jù)采集是借助軟件來(lái)控制整個(gè)DAQ系統(tǒng)的，其中包括采集原始數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、給出結(jié)果等。1數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)DAQ系統(tǒng)的基本任務(wù)是物理信號(hào)的產(chǎn)生或測(cè)量，但是要使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠測(cè)量物理信號(hào)，必須要使用傳感器把物理信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（電壓或者電流信號(hào)）。 模塊化設(shè)計(jì)方法就是把系統(tǒng)分割成能完成獨(dú)立功能的模塊，并明確規(guī)定各模塊及其輸入輸出規(guī)格。數(shù)據(jù)分析模式主要是對(duì)采下來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，包括數(shù)據(jù)讀取，數(shù)據(jù)顯示，濾波器、求平均值等。根據(jù)對(duì)此系統(tǒng)的功能分析，把整個(gè)系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析 兩個(gè)部分。3 容錯(cuò)性容錯(cuò)性是指當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，系統(tǒng)軟件怎樣對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行處理。所以在設(shè)計(jì)時(shí)，要把穩(wěn)定性作為第一要素進(jìn)行設(shè)計(jì)。我們從以下三點(diǎn)對(duì)平臺(tái)進(jìn)行要求：1 穩(wěn)定性穩(wěn)定性是系統(tǒng)應(yīng)用軟件最基礎(chǔ)，但也是最為重要的要求。系統(tǒng)應(yīng)用軟件是整個(gè)系統(tǒng)的核心，是與用戶(hù)直接面對(duì)的應(yīng)用平臺(tái)。傳感器獲取了信號(hào)，經(jīng)參比電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理后，由數(shù)據(jù)采集卡輸入計(jì)算機(jī)，系統(tǒng)軟件將其轉(zhuǎn)化為直觀可見(jiàn)的圖形或數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，得到測(cè)量結(jié)果[13]。利用LabVIEW ，可產(chǎn)生獨(dú)立運(yùn)行的可執(zhí)行文件，它是一個(gè)真正的32編譯器。LabVIEW具有一系列無(wú)與倫比的優(yōu)點(diǎn)：首先，LabVIEW作為圖形化語(yǔ)言編程，采用流程圖式的編程，運(yùn)用的設(shè)備圖標(biāo)與科學(xué)家、工程師們習(xí)慣的大部分圖標(biāo)基本一致，這使得編程過(guò)程和思維過(guò)程非常相似；同時(shí)，LabVIEW提供了豐富的VI庫(kù)和儀器面板素材庫(kù)，近600種設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序(可擴(kuò)充)如GPIB設(shè)備控制、VXI總線(xiàn)控制、串行口設(shè)備控制、以及數(shù)據(jù)分析、顯示和存儲(chǔ)；并且LabVIEW還提供了專(zhuān)門(mén)用于程序開(kāi)發(fā)的工具箱，使得用戶(hù)能夠設(shè)置斷點(diǎn)，調(diào)試過(guò)程中可以使用數(shù)據(jù)探針和動(dòng)態(tài)執(zhí)行程序來(lái)觀察數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程，更加便于程序的調(diào)試[13]。而LabVIEW是基于數(shù)據(jù)流的工作方式，同時(shí)是基于圖形化的編程，這使得設(shè)計(jì)者不必掌握大量的編程語(yǔ)言和程序設(shè)計(jì)技巧便可設(shè)計(jì)出虛擬儀器系統(tǒng)[11]。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過(guò)程都更加形象化。LabVIEW集成了與滿(mǎn)足GPIB、VXI、RS232和RS485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。除此以外還有HP公司的HPVEE ，HPTIG開(kāi)發(fā)平臺(tái)，美國(guó)Tektronix公司的EzTest ，TekTNS平臺(tái)軟件，這些都是國(guó)際上公認(rèn)的優(yōu)秀的虛擬儀器開(kāi)發(fā)軟件平臺(tái)[1011]。LabVIEW采用圖形化編程方案，是非常實(shí)用的開(kāi)發(fā)軟件。這些工作對(duì)于那些不熟悉這方面知識(shí)的工程設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，要花費(fèi)大量時(shí)間和精力，這樣直接影響了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的周期和性能。但直接由這些語(yǔ)言開(kāi)發(fā)虛擬儀器系統(tǒng)，是有相當(dāng)難度的。隨著軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，軟件開(kāi)發(fā)的模塊化、復(fù)用化，和各種硬件儀器驅(qū)動(dòng)軟件的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)將變得更加快速、方便[10]。以美國(guó)NI公司的軟件產(chǎn)品LabVIEW和LabWindows/CVI為代表的虛擬儀器專(zhuān)用開(kāi)發(fā)平臺(tái)是當(dāng)前流行的集成化開(kāi)發(fā)工具。虛擬儀器技術(shù)的核心是軟件。通常虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)硬件組成部分是由傳感器部件、信號(hào)調(diào)理及信號(hào)采集部件（如外置或內(nèi)置數(shù)據(jù)采集卡、圖形圖像采集卡及攝像機(jī)及其用于輔助測(cè)量并能與計(jì)算機(jī)通訊的常規(guī)儀器等）、通用計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等構(gòu)成。 虛擬儀器的內(nèi)部功能的劃分對(duì)于傳統(tǒng)儀器，這三個(gè)部分幾乎均由硬件完成；對(duì)于虛擬儀器，前一部分由硬件構(gòu)成，后兩部分主要由軟件實(shí)現(xiàn)。以通用的計(jì)算機(jī)硬件及操作系統(tǒng)為依托，實(shí)現(xiàn)各種儀器功能，虛擬儀器主要是指這種方式[8]。隨著計(jì)算機(jī)功能的日益強(qiáng)大以及其體積的日趨縮小，這類(lèi)儀器功能也越來(lái)越強(qiáng)大，目前已經(jīng)出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)的儀器。計(jì)算機(jī)和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個(gè)重要方向。在當(dāng)前流行的C/S/D網(wǎng)絡(luò)模式下，利用嵌入式技術(shù)（包括數(shù)據(jù)庫(kù)嵌入和網(wǎng)絡(luò)模塊的嵌入）可以充分利用有效資源，提高測(cè)試效率[7]。 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較虛擬儀器傳統(tǒng)儀器開(kāi)發(fā)維護(hù)費(fèi)用低開(kāi)發(fā)維護(hù)費(fèi)用高技術(shù)更新周期短（～1年）技術(shù)更新周期短（5～10年）軟件是關(guān)鍵硬件是關(guān)鍵價(jià)格低價(jià)格昂貴開(kāi)放、靈活與計(jì)算機(jī)同步，可重復(fù)用和重配置固定可用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)周邊各儀器只可連有限的設(shè)備自動(dòng)化、智能化、多功能、遠(yuǎn)距離傳輸功能單一，操作不便近年來(lái)，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，己經(jīng)形成了網(wǎng)絡(luò)虛擬儀器。（7）可方便地存貯和交換測(cè)試數(shù)據(jù)，測(cè)試結(jié)果的表達(dá)方式更加豐富多樣。（5）虛擬儀器開(kāi)放、靈活，與計(jì)算機(jī)同步發(fā)展，與網(wǎng)絡(luò)及其他周邊設(shè)備互聯(lián)。（3）儀器的功能是由用戶(hù)根據(jù)需要用軟件來(lái)定義，不是事先由廠家定義的。同時(shí)，虛擬儀器的面板上的顯示元件和操作元件的種類(lèi)與形式不受標(biāo)準(zhǔn)元件和加工工藝的限制，由編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)用戶(hù)的要求和操作需要來(lái)設(shè)