机械系统动力学摘要 (2)Abstract (3)1绪论 (4)1.1研究对象的背景及意义 (4)1.2虚拟仪器简要介绍 (4)1.3开发平台简介 (7)2机械振动信号的相关分析及其应用 (11)2.1相关分析原理 (11)2.2连续信号相关函数的算法 (11)2.3离散信号相关函数的算法 (12)2.4相关分析在机械振动中的应用 (13)3基于labVIEW 相关分析仪设计 (15)3.1自相关程序设计 (15)3.2互相关程序设计 (17)4仿真演示 (19)4.1自相关分析仿真 (19)4.2互相关分析仿真 (20)结束语 (23)参考文献 (24)摘要随着科技的进步,现代仪器越来越智能化。
数字信号分析是在信号分析仪、通用计算机或专用数字信息处理机上进行的，可以作时域中的概率统计、相关分析、建模和识别，频域中的频谱分析、功率谱分析、传递函数分析等。
要达到以上功能，就需要用到虚拟仪器技术。
LabVIEW、HP、VEE等作为虚拟仪器开发平台，提供了大量的软件模块供选择，设计虚拟仪器程序时可以直接选用。
本文是以数据采集模块为前提，以图形化编程语言——LabVIEW软件为编程工具来进行数字信号分析仪器的设计，主要研究相关分析仪，并利用相关分析仪进行机械振动信号的相关性分析。
相关分析包括自相关分析和互相关分析。
机械振动信号的相关性分析可用于信号的滤波、振源识别与定位、主传递通道的确定等。
论文介绍了虚拟仪器的基本概况及基于labVIEW的数字信号相关分析仪器的软硬件设计。
进行了机械振动信号的相关分析仿真实验，结果表明相关分析可以有效地用于信号滤波、振源定位。
关键词：虚拟仪器、LabVIEW、相关分析、机械振动AbstractAs technology advances, more and more intelligent of modern equipment. Digital signal analysis is the signal analyzer, general-purpose computer or dedicated processor on digital in-formation, and can be used for time domain probability and statistics, correlation analysis, mod-eling and identification, frequency domain, spectral analysis, power spectral analysis, transfer function analysis. To achieve the above functionality, you need to use virtual instrument. Lab-VIEW, HP, VEE, etc. as a virtual instrument development platform, providing a large number of software modules for the selection, design procedures for virtual machines can be directly used.This article is based on the premise of the data acquisition module. A graphical program-ming language - LabVIEW software programming is a tool for digital signal analysis instrument design. It mainly researches the instrument of associated analyzer, by which mechanical vibra-tion signals are analyzed. Correlation analysis includes autocorrelation analysis and cross-correlation analysis. Correlation analysis of mechanical vibration signals can be used in signal filtering, identification and location of vibration source, determination of main transfer channels.This paper introduces the basic situation of virtual instruments and the hardware and software design of digital signal analysis instrument based on labVIEW. Simulation experiments for mechanical vibration signals are conducted, which results show that correlation analysis can be effectively used in signal filtering and location of vibration source.Keywords:Virtual Instruments, LabVIEW, correlation analysis, mechanical vibration1绪论1.1研究对象的背景及意义相关分析仪是在当今电子科学技术与计算机技术快速发展的大背景下，充分发挥计算机的强大功能，使软件发挥更加重要的作用，促进了相关分析仪的快速发展。
在这样的情况下，相关分析仪向着高效、高速、高精度和高可靠性以及自动化、智能化、模块化和网络化的方向发展，并且越来越能突显其灵活性和方便性，并满足多数用户的需求。
因此，正式基于此种目的而开发相关分析仪的。
虚拟仪器是基于计算机技术的仪器，是将仪器装入计算机，以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。
计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。
随着计算机运用日益广泛以及功能的日益强大，虚拟仪器的功能也越来越强大。
虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。
灵活高效的软件能创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。
虚拟仪器从根本上说是利用计算机，加上特殊设计的仪器硬件和专用软件构成的既有传统仪器的基本功能又有一般传统仪器所没有的特殊功能的高档低价的新型仪器。
它利用计算机强大的图形环境和在线帮助功能，建立虚拟仪器面板，用来代替传统仪器完成对仪器的控制、数据分析和显示功能。
虚拟仪器的输入输出由数据采集卡、GPIB卡等硬件模块完成，仪器的功能主要由软件构成。
虚拟仪器在使用中涉及的技术主要有计算机数据采集技术和数字信号处理技术。
虚拟仪器由硬件设备与接口、设备驱动软件和虚拟仪器面板组成。
其中，硬件设备与接口可以是各种以PC为基础的内置功能插卡、通用接口总线接口卡、串行口、VXI总线仪器接口等设备，或者是其它各种可程控的外置测试设备，设备驱动软件是直接控制各种硬件接口的驱动程序，虚拟仪器通过底层设备驱动软件与真实的仪器系统进行通讯，并以虚拟仪器面板的形式在计算机屏幕上显示与真实仪器面板操作元素相对应的各种控件。
用户用鼠标操作虚拟仪器的面板就如同操作真实仪器一样真实与方便。
1.2虚拟仪器简要介绍虚拟仪器(Virtual Instrument简称V1)的概念是由美国国家仪器公司最先提出的。
所谓虚拟仪器，就是用户在通用计算机平台上，根据需求定义和设计仪器的测试功能，使得使用者在操作这台仪器时，就像是在操作自己的计算机一样。
虚拟仪器概念的出现，打破了传统仪器由厂家定义，用户无法改变的工作模式，使用户可以根据自己的需求，设计自己的仪器系统，在测试系统和仪器设计中尽量用软件代替硬件，充分利用计算机技术来实现和扩展传统测试系统与仪器的功能。
“软件就是仪器”是虚拟仪器概念最简单、最本质的表述。
虚拟仪器比传统仪器在概念和功能上有重大突破。
通常，在完成某个测试任务时，需要许多仪器，如示波器、电压表、频率分析仪、信号发生器等，对复杂的数字电路系统还需要逻辑分析仪、IC测试仪等。
这么多的仪器不仅价格昂贵。
体积大，占用空间，而且相互连接起来也费事费时。
而虚拟仪器将计算机资源与仪器硬件、DSP技术结合，在系统内共享软硬件资源，既有普通仪器的功能，又有一般仪器所没有的特殊功能。
它把由厂家定义仪器功能的方式转变为由用户自己定义仪器功能，用户只要将具有一种或多种功能的通用模块相组合，并且调用不同功能的软件模块，就能组成不同的仪器功能。
将传感器采集的电信号放大和整形后，经A／D变换存入内存，再由计算机软件处理，并显示输出，就可以组成虚拟示波器、虚拟计数器、频谱分析仪、虚拟多用表等。
利用DSP及相应的算法将所生成的数据送入D／A变换器，再经信号调理产生所需的信号，又可构成虚拟信号发生器。
当测试要求改变时，只要增加或更换仪器软硬件模块，就可以构成新的仪器，而不必重新购买整台仪器。
因此虚拟仪器充分发挥了计算机的作用，便于与计算机通信相结合来建立计算机网络，组建复杂的测试系统。
利用虚拟仪器思想建立的测试系统提高了测量精度、测量速度，减少了开关、电缆，系统易扩充、易修改，使得测试系统体积小、灵活方便、成本低、效率高，成为现代测试系统发展的主流。
虚拟仪器没有常规仪器的控制面板，而是利用计算机强大的图形环境，在计算机屏幕上建立图形化的软面板来替代常规的仪器控制面板。
软面板上具有与实际仪器相似的旋钮、开关、指示灯及其它控制部件。
用户通过鼠标或键盘操作软面板，检验仪器的通信和操作。
在系统集成后，对被测对象进行数据采集、分析、存储、显示，组建自己所需要的仪器。
用户不用编写测试程序，即可进行测试、测量，实现了测试的自动化、智能化，体现了“软件就是仪器”的思想。
虚拟仪器与传统仪器的最大不同之处，就在于应用的灵活性，功能的重构性上。
虚拟仪器的功能可由用户根据自己的需要来定义，将各种计算机平台、硬件、应用软件和附件结合起来，组成用户需要的特定应用设备。
一台虚拟仪器可具各信号发生器、数字万用表，数字存储示波器，数据记录仪和信号分析仪等多台传统仪器的用途.Internet的快速发展极大地改变了人们生活和工作的方式，Internet联网技术被认同和运用的速度比历史上任何一种技术的增长都要更加迅速，甚至超过了与此密切相关的个人电脑(PC)技术的增长速度。