Одной из новых тенденций развития современной информационно-измерительной техники является развитие и совершенствование виртуальных измерительных приборов, построенных на базе персонального компьютера и стандартной плате ввода-вывода аналоговых сигналов (АЦП/ЦАП) или микропроцессора с аналоговым вводом информации.

Аппаратные и программные продукты фирмы National Instruments дают широкие возможности при построении виртуальных измерительных приборов, которые используются как на производстве, так и в учебном процессе.

На базе модульной системы Nl CompactDAQ и программного обеспечения LabVIEW 8.2 была создана распределенная система сбора и обработки информации, которая используется для обучения студентов по курсу «Информационно измерительные системы». В программной среде LabVIEW у студентов имеется возможность не только пользоваться встроенными узлами и функциями, но и создавать свои узлы, на основе которых возможно построение виртуальных приборов для обработки сигналов.

Целью данного лабораторного практикума является освоение студентами современных методов измерения, основанных на обработке результатов аналого-цифрового преобразования. В процессе выполнения работ студенты знакомятся с основными видами сигналов и помех, спецификой аналого-цифрового преобразования, источниками погрешностей, их видами, причинами появления, способами оценки, исследуют влияние шума на отсчеты мгновенных значений, а также способами борьбы с помехами.

Часть лабораторного практикума посвящена непосредственно ознакомлению с методами цифровой обработки сигналов. Большинство этих методов широко известны и входят в стандартные функции библиотеки LabVIEW[3]. К таким методам, относятся методы параметрического оценивания, которые связаны с описанием преобразования сигнала авторегрессионной моделью скользящего среднего Традиционное применение методов - задачи идентификации, прогнозирования, спектрального оценивания сигнала для последующего оценивания физических параметров - частот, амплитуд колебаний, их фаз, затуханий.

Таким образом, ставится задача - по временному ряду измеренных значений определить параметры, например, гармонического сигнала. Одним из наиболее подходящих методов для изучения является алгоритм параметрического оценивания Прони[2,4]. Этот метод хорош тем, что его реализация требует хорошего знания различных разделов математики и умения их использовать в практических целях. В частности необходимо знать метод наименьших квадратов, решение системы линейных уравнений, решение степенных уравнений, функции комплексной переменной, связь z-преобразования (для разностных уравнений) с преобразованием Фурье и Лапласа.

Другим методом является алгоритм определения параметров сигнала, основанный на обработке собственных значений и собственных векторов матриц сигнала[1]. Преимуществом данного метода является то, что определение собственных значений и векторов матрицы уже реализовано в стандартной библиотеке функций

LabVIEW, что упрощает реализацию виртуального прибора для решения поставленной задачи. Но, несмотря на это, метод так же требует хороших знаний основ программирования.

Следует отметить, что измерительная задача не является традиционной для применения подобных методов, поэтому большое значение уделяется изучению метрологических характеристик и погрешностей оценки параметров сигнала такими способами[5]. В данном случае речь идет о том, чтобы выяснить, какую погрешность позволяет получить выбранный метод, и каким образом с помощью подбора различных параметров можно обеспечить необходимую точность измерений.

Список использованных источников

1. Козлов В.В. Метод Прони и метод гармонического разложения Писаренко при определении параметров гармонического сигнала // Информационно- измерительная техника. Меж. вуз. сб. научн. тр., Пенза, ПГУ.2005

2. Марпл.-мл. С. Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения: Пер. с англ.. - М.: Мир, 1990. - 584с.

3. Федосов В.П., Нестеренко А.К. Цифровая обработка сигналов в LabVIEW. - М.: ДМК Пресс, 2007.-472с.

4. Цыпин Б.В., Михайлов П.Г. Мясникова М.Г. Преобразование Прони в задаче измерения параметров гармонических сигналов в шумах // Датчики и системы, 2007. - № 4

5. Цыпин Б.В., Мясникова М.Г, Козлов В.В. Ионов СВ. Автоматизированное рабочее место разработчика виртуальных средств измерений // Проблемы автоматизации и управления в технических системах: Сборник трудов МНТК. - Пенза, ИИЦ ПГУ, 2007 - 290 с.