摘 要：介绍基于matlab的分析测试系统的结构，详细阐述了系统的工作原理及其应用。
关键词：matlab；分析；测试；信号处理
systemof analyse and testing based on matlab
lijie，tangxiao－quan，zhangyi－ming，zhouying
(institute of electrical engineering，the chinese academy of sciences，beijing 100080，china)
abstract：the systemofanalyse and testing based on matlab isintroducedin this paper．the theory and application are described in detail．
key words：matlab；analysis；test；data processing
1 分析测试流程
构造一个分析测试系统有以下两种方案：将mat－lab装载在示波器上或将matlab安装在一台可以与示波器进行通讯的计算机上。本文采取的是第二种方案，即装有matlab的计算机和示波器通过接口通讯。它具有较高数据采集、分析能力，以比传统传输快得多的速度把波形数据直接从采集程序传送到分析程序上。图1为通过gpib口，matlab和数据终端传递信息的流程。
2 系统的构成
2．1 软件系统
matlab是一种功能强、效率高便于进行科学和工程计算的交互式软件包；其中包括数值分析、数字信号处理和优化处理等应用程序；开发了与外部进行直接数据交换的组件，打通了matlab进行实时数据分析、处理和硬件开发的道路。它的instrumentcon－troltoolbox包括两大部件：m文件和接口驱动适配器。通过它们，matlab和数据终端进行信息传递。 m文件是一个简单的ascii文件，用来存储matlab命令，其主要功能为创建打开终端的项目；同时又具有读数据和写数据的能力。接口驱动适配器起到连接工具箱和接口驱动的作用；适配器的主要目的是传递 matlab和接口驱动器之间的信息。
matlab中数据存储一般有两种方式：ascii码和mat格式。但通常选择ascii格式，通用性强，可以被多种语言调用。
2．2 硬件系统
示波器一般拥有gpib、rs232接口。gpib口传输快，但需要硬件支持；rs232相对而言使用方便，直接。实验中选择rs232口，它已被广泛应用于近距离的计算机和终端的相互通讯中，使用ascii码进行异步传输。
对于高频信号，如核磁共振信号(fid)，它的频率可以达到mhz。根据香农采样定理，普通的采集卡很难满足要求，会造成信号的失真。示波器(以tds2014为例)，它的实时采样率达到1gs／s，带宽达到100mhz。除了具有强大的外设控制能力外，还有两个特殊的模块，即两种强化型模块tds2cm、tds2mm。一是通讯扩充模块，它允许对rs232和gpib等接口编程；另一个是测量扩展模块，和传输模块结合起来执行傅里叶变换等功能。另外还有四个起测量作用的功能附件，如wavestar软件和ad007gpib－lan适配器，使示波器有了比较完备的功能。
3 功能概述
示波器和装有matlab的pc机之间的通讯是实时的，可以用来测量信号的最大值、峰峰值、频率等参数。如测量一个正弦波的峰值。根据串行通讯原理设定波特率为9600，握手方式为硬握手，串行口为com1。
程序如下：
利用软件对示波器控制是整个系统应用的另一个方面，示波器功能键的作用均可在matlab的环境中用软件实现。如触发、存储等命令。为了操作的方便，可以设计成如示波器界面形式。
该系统的优势在于运用系统采集信号并在获取数据的基础上对信号分析处理。示波器和pc机的连接相当于一个快速的a／d转换器，通过该系统所得数据比较精确，比较稳定。
采集到的数据和真实值之间有如下关系
其中：yn为输入、输出缓冲区中的数据，n为数据个数，xn、yn为示波器中实际采样时间与信号幅值，xzero是所采集波形第一个点的时间，xiner是水平轴上的采样率，yzero是0db时的幅值，ymul是垂直轴上的比例因子；yoff是垂直偏移量。
matlab支持的许多专业工具箱，如小波工具箱、信号处理工具箱，均可以应用于采集后的数据分析。通常运用最多的是fft函数。
4 应用实例
核磁共振信号fid如图2所示(有水情况时的信号)，可以看出噪声较大。对它的处理一般分三步：(1)fft变换(2)小波分析(3)线性预测。要求快速、实时。以上步骤均可在该系统中完成。
先运用上述程序对fid信号进行采集，将采集完后获取的数据变换到频域范围内(如图3所示)。在实验过程中，示波器不能够等时间间隔自动触发，需要编写简短的程序来实现自动触发。小波变换在信号处理方面的应用非常广泛。在该系统中，小波变换的主要目的在于信号的重建。由于fid信号比较微弱，尾部信号淹没在噪声中，因此，在本实验中采用线性预测方法对所得数据做进一步处理。
