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3 软件算法设计及仿真
软件设计在LabWindows平台下进行,在实验室及现场应用中均得到了正确的仿真结果,并且具有很强的适应性和可移植性。
3.1 数据采集
本软件用声卡完成数据采集,在LabWindows/CVI下对声卡进行数据采集的控制。LabWindows/CVI下声卡的控制可以直接调用自带函数,也可以调用VC++中的API函数,本设计调用了API函数。声卡采集数据流程如图6所示。
3.2 数据处理
系统通过检测接收端电压的变化幅度来判断是否发出报警信号,因此要对接收到的交流信号进行数字整流,以便判断电压的变化幅度。数据处理框图如图7所示。
3.2.1 带通滤波器的设计
在仿真程序中带通滤波器直接调用LabWindows/CVI中的Bw_BPF的函数。但在DSP中数字带通滤波器必须自己设计,IIR滤波器的实现结构分为直接I型,直接Ⅱ型,级联型和并联型。
直接I型的结构需要2N级延迟单元,直接Ⅱ型与I型相比节省了1/2延迟,即需要N级延迟单元,是最常用的IIR滤波器结构之一。如图8是直接Ⅱ型结构图。
IIR滤波器的设计工具,除了可以利用一些专用的滤波器设计工具程序外,也可以利用Matlab来设计。
3.2.2 数字整流以及均值滤波算法
数字整流是将一个数据包中的数据取平均值。由于数字整流后的波形不是很平滑,震动幅度比较大,因此必须再通过一次中值滤波得到比较平滑波形,以便后续的数据处理。均值滤波流程图如图9所示。