基于Windows环境下的振动激励信号发生系统研究

论文摘要

在机械振动试验中,有时需要PC机能够输出各种周期性激励信号,而且能够对采集到的信号进行同步处理。针对原有基于单片机技术、DOS系统信号发生器的不足之处,进行了基于Windows环境下的振动激励信号发生系统的研究。具体来说,本课题的主要工作和研究内容如下: 在分析D/A转换器工作原理、I/O端口地址译码电路设计、计算机I/O插槽的基础上,总结D/A转换器的选择原则以及D/A转换卡的设计步骤,设计出D/A转换卡的硬件电路图。 硬件电路只提供了接口工作的基础,只有在驱动程序的控制下,接口才能发挥其作用。本文使用驱动程序开发组件开发D/A转换卡的驱动程序,使D/A转换卡可以在Windows系统中正常工作,并根据集成开发环境的不同而生成不同的代码。同时,对开发的驱动程序进行分发。 第三部分内容是,利用VC++开发设计D/A转换卡的控制程序,实现计算机程序控制的通用波形发生器。其中重点阐述解决了编程过程中所遇到的两个难点问题:Windows环境下访问计算机端口地址和计算机高精度延时。最后以合成正弦波为例说明了具体编程过程。 由数字信号基本知识以及通用波形发生器工作原理可知,在合成信号波形时,波形存在一定程度的失真误差。为了分析这些周期信号特性,鉴定该通用波形发生器的性能,为本文所开发的通用波形发生器的应用提供性能评定参数,本文将重点讨论周期离散点数对各种波形谐波失真度的影响,并推导出正弦波、方波、三角波、锯齿波几种通用波形谐波失真度的计算公式。并对方波、三角波、锯齿波的失真度计算公式进行了修正。 最后,以简支梁振动试验为例,来说明本文所开发的通用波形发生器在机械振动试验中的应用。

论文目录

• 1 绪论
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.2 任意波形发生器的工作原理
• 1.3 本课题的主要研究内容
• 1.4 本课题的主要难点
• 2 实现原理及硬件电路
• 2.1 D/A转换器的选择
• 2.1.1 D/A转换器工作原理
• 2.1.2 D/A转换器的主要参数
• 2.1.3 D/A转换器的选择原则
• 2.1.4 D/A转换器的选取
• 2.2 I/O地址译码电路的设计
• 2.2.1 概述
• 2.2.2 地址译码电路设计
• 2.3 D/A转换卡电路设计
• 2.3.1 微机I/O插槽的信号
• 2.3.2 D/A转换卡的具体实现
• 2.3.3 D/A转换卡的调整
• 2.4 小结
• 3 驱动程序开发
• 3.1 驱动程序开发基本概念
• 3.1.1 内核模式
• 3.1.2 VXD、WDM和 NT式设备驱动程序
• 3.1.3 开发工具
• 3.2 WinDriver基本知识
• 3.2.1 WinDriver简介
• 3.2.2 KernelDriver简介
• 3.3 驱动程序开发步骤
• 3.4 小结
• 4 控制程序的实现
• 4.1 实现原理
• 4.2 数学模型的建立
• 4.2.1 通用信号波形的产生
• 4.2.2 奇异信号的产生
• 4.2.3 正弦扫频信号的产生
• 4.3 问题的难点
• 4.3.1 数据的输出
• 4.3.2 计算机延时
• 4.4 软件设计
• 4.3.1 设计思想
• 4.3.2 具体程序实现
• 4.5 应用举例
• 4.6 小结
• 5 失真度计算
• 5.1 谐波失真度的定义
• 5.2 谐波失真度的计算
• 5.2.1 正弦波
• 5.2.2 方波
• 5.2.3 三角波
• 5.2.4 锯齿波
• 5.3 应用举例
• 5.4 小结
• 6 金属材料阻尼性能测试
• 6.1 测试原理
• 6.2 试样的制备
• 6.3 测试过程
• 6.4 数据的处理
• 6.5 小结
• 7 全文工作小结
• 致谢
• 参考文献
• 附录