由于现代军事装备日趋大型化、集成化、高速化、自动化，同时综合化程度也不断提高，因此，在装备故障诊断中快速准确地提取故障信号非常重要。但在信号的采集、传输与处理过程中，因外界或电路内部的干扰，使信号被噪声污染，即有用的缓变信号被夹杂到所处理的噪声或高频信号中。为此，笔者设计出一种虚拟小波信号提取仪，可将缓变的有用信号从中识别出来，并将其应用于某装备的测试系统中，以进行故障报警与诊断，获得了较好效果。小波信号提取原理应用小波分析进行信号提取主要涉及到小波的分解与重构，下面以一维信号为例来介绍小波信号提取的原理。小波变换在信号提取中的思想为：信号中的低频部分代表信号的发展趋势，在小波分析中，对应为大尺度小波变换的低频系数。随着尺度的增加，时间分辨率的降低，信号的变化趋势更明显。从频率角度理解，随着分解层次的增加，低频部分也会增加，高频部分减少，信号中有用的低频部分就会显现出来。由于变换的基波不一样，小波提取的效果也不一样。在小波提取处理中，选用的小波不同，提取效果也不同。

仪器仪表/检测/监控现代制造工程的提取算法可按照如下步骤进行：对信号进行小波分解；高频系数的滤波处理；用分解的低频系数对信号进行重构。虚拟小波信号提取仪设计虚拟仪器技术虚拟仪器是现代计算机技术和仪器技术深层次结合的产物，是当今计算机辅助测试（CAT）领域的一项重要技术。其基本功能主要有：文件管理、参数设置、信号发生、信号采集、信号处理、显示等。虚拟仪器由通用仪器硬件平台和应用软件两大部分构成。虚基于PC-DAQ的虚拟仪器测试系统结构拟仪器技术的核心强调软件，并且软件的编程要建立在硬件的设计功能之上。采用LabVIEW开发平台设计的基于PC-DAQ的虚拟仪器测试系统如所示。其工作流程如下：传感器测量被测信号，将其转换为电量信号；信号处理器将传感器输出的电量信号进行整形、转换、滤波处理变成标准信号；数据采集卡采集信号处理器电压信号，并转换为计算机能处理的数字信号；通过设备驱动程序，数字信号进入计算机，在LabVIEW平台上，调用信号处理子模板，编写仪器功能流程和功能算法，设计虚拟仪器前面板，形成具有不同功能的应用程序。

其中，应用程序包括实现虚拟面板功能的软件程序和定义测试功能的流程图软件程序，I/O接口仪器驱动程序完成待定外部硬件设备的扩展、驱动与通信。在LabVIEW平台上，一个VI由两部分组成：前面板和流程图（或称后面板）。前面板的功能等效于传统测试仪器的前面板，流程图的功能等效于传统测试仪器与前面板相联系的硬件电路。仪器前面板的设计指在虚拟仪器开发平台上，利用各类子模板图标创建用户界面，即虚拟仪器的前面板。在设计时要考虑它的实用性，不能一味追求华丽的外表，要注重简洁和适用性。仪器流程或算法的设计是根据仪器功能要求，利用虚拟仪器开发平台所提供的子模板，确定程序的流程图、主要处理算法和所实现的技术方法等。

根据仪器的功能要求，还要确定仪器的接口标准。如果仪器设备具有RS-232串行接口，则直接用连线将仪器设备与计算机的串行接口连接即可；如果仪器是GPIB接口，则需要额外配备一块接口板，建立计算机与仪器设备之间的通信渠道；如果使用计算机来控制VXI总线设备，则也需要配备一块接口卡，通过GPIB与VXI总线、VXI主机箱零槽模块通信，零槽模块的GPIB-VXI翻译器将GPIB命令翻译成VXI命令，并把各模块返回的数据以一定的格式传回主控计算机。虚拟小波信号提取仪设计虚拟小波信号提取仪的设计思路为：在LabVIEW平台上，通过数据采集或仿真生成含有噪声或高频信号的低频缓变信号，通过仪器前面板设置信号提取处理的参数，将参数通过接口传递给Matlab相应的功能函数，完成信号分析与处理功能，最后将处理结果回传给LabVIEW进行显示，虚拟小波信号提取仪的原理框图如所示。虚拟小波信号提取仪的原理框图虚拟小波信号提取仪前面板虚拟小波信号提取仪面板中主要的控件有6个，如所示。仪器前面板中相应控件的主要属性设置如所示。中控件的具体使用方法如下：单击低频缓变信号频率按钮，选择仿真缓变正弦信号的频率；单击高频信号频率按钮，选择仿真高频正弦信号的频率；单击采样频率按钮，选择仿真正弦信号的采样频率；含噪声或高频信号波形显示屏中显示含高频信号的正弦信号；提取后的缓变信号波形显示屏中显示低频缓变信号波形；单击动态波形按钮，动态显示波形。

前面板控件属性设置编号控件类型名称功能低频缓变信号频率设置缓变有用的正弦波信号频率高频信号频率设置高频正弦波信号频率采样频率设置正弦波信号的采样频率含噪声或高频信号波形显示待处理的正弦波信号提取后的缓变信号波形提取后的低频缓变正弦波信号动态波形是否动态显示波形小波信号提取仪流程图设计过程如下：在仪器前面板窗口中选择如下路径进入流程图数据流向的连接虚拟小波信号提取仪运行结果在软件设计中，数据传递是通过节点方式完成。

按照如所示的连线图，进行数据流向的连接。最后，运行虚拟仪器的VI文件，调用Matlab工具箱中小波函数对含高频的正弦信号进行提取处理，并将消噪后的正弦信号在提取后的缓变信号波形显示屏中显示出来，得到虚拟小波信号提取仪的运行结果如所示。图中左边框内为被污染的含有高频噪声的信号，右边框内为提取出的低频缓变信号。结语虚拟仪器是计算机仿真技术在仪器测试方面的应用，目的是将传统的测试仪器软件化，以实现更高的测试效率和更强的测试功能。利用该技术开发的小波信号提取仪已经成功应用于某装备的虚拟测试系统中，经过实际使用表明：可以提高部队装备测试的自动化和标准化，降低装备维修保障的成本，在武器装备的测试领域具有广泛的应用前景。http://www.grainyq.com