基于凌华PCI-9846高速数字化仪的复杂超声场自动检测与分析（二）

4．系统功能实现

　　系统功能按照上述设计方案全部实现，按自动采集定位控制及信号采集分析分别分两步实现。根据实际测量的需要，根据功能不同分为四个部分，水听器定位，单轴扫描，三维扫描和声谱分析控制平台。

　　数据采集模块是该系统的核心，该模块的开发要首先下载凌华科技科技提供的PCI-9846H相关的LabVIEW支持函数库，并加载到LabVIEW工具库中（见图4-1），然后可以很方便的与原工具一样编制采集程序。实现了4通道数据的高速采集模块，并实现了该模块内置的在线观察预处理功能，如多参数滤波器、功率谱、频谱分析与幅值、频率等参数的测量（见图4-2）。同时该模块还实现了多种时域、高阶谱、短时傅里叶变化与小波等分析方法，可以对采集到的信号根据需要进行以上预处理，并进行同步三维显示，然后传到后面的三维声场自动分析模块进行建模分析。该模块可以作为单独的4通道超声信号采集与分析使用，可以将数据以文本、数据文件格式存储，也可以将存储的数据回放分析。将该模块作为一个LabVIEW超声信号采集类使用，将其植入相应的数据节点，用于后面的综合分析。

　　实现直线扫描运动控制，平面扫描运动控制，和三轴立体扫描空间运动控制，以一步一停的运动方式逐点采集数据。可以快速将传感器移动到需要采集的区域，然后从以上信号采集功能模块的数据节点读取数据，观察传感器所在位置的电信号变化，并定量判断该点的声压值。声场自动定位定位功能模块的参数控制面板见图4-3。

　　单轴扫描，三维扫描和声谱分析软件，是测量声场空间分布和时频特性的专用软件。单轴扫描可以显示在X，Y，Z方向上每个测量点的声压或声强沿直线方向的分布曲线图，通过与设计的各轴向声场分布理论值比较，可快速对超声换能器的性能作出评估。

　　三维扫描软件能详细描绘整个三维空间和XY，XZ，YZ平面上的声场分布的情况，由于空间分辨率高，可以显示平面上的微小变化，通过不同声压或声强与颜色的对应关系，可以直观看出声场在空间的变化规律，为研究和工程人员提供可靠精确的分析途径，其应用界面见图4-5、6。

　　频谱分析采用离散傅里叶变换，对采集的声场电信号处理。利用频谱分析方法可研究高频超声信号的频域分布（见图4-6），对超声场全面了解，也是换能器性能测定的重要指标。

　　系统整合了精密机器人，硬件和各软件子系统的组成声场自动化测量系统。在实际测量中，利用其高空间分辨率和实时准确性，可对超声换能器的声场特性和频率特性准确测定，及理论模型的建立提供了有效数据。