基于MATLAB的振动测试信号处理与分析系统设计与实现

　　0　引　　言

　　MATLAB是一套高性能的数值计算和可视化软件,它集数值计算、信号处理和图形分析等功能于一体,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[1-2]。

　　影响最大的虚拟仪器编程语言是美国NI公司的LabVEIW和LabWindows/CVI,还有其他基于WINDOWS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。MATLAB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MATLAB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MATLAB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MATLAB平台而在WINDOWS系统下执行的操作界面。利用MATLAB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。

　　1　系统的功能

　　该系统的结构主要包括:信号预处理、时域分析和频域分析3个模块。系统的结构框图如图1所示。

　　2　用GUI功能实现操作界面

　　在MATLAB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 Button)、“文本框”(edit-text)、“弹出菜单”(Pop-up 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MATLAB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MATLAB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MATLAB的command窗口中输入下面命令:mcc-B sgl Anisys.m

　　(2)将上步生成的文件包括*.m文件和*.fig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。

　　(3)将< matlab path >/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binwin32目录下,就是数学库和图形库,即为脱离MATLAB运行所需的所有动态链接库,共有37个。可以将*.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。