拼搭式小波分析仪的功能优化及导航系统

仪器拼搭场中，智能控件间的功能匹配问题是面向用户的，即用户可在仪器拼搭场中按自己的要求，将智能虚拟控件进行随机置位式的拼搭，便可获得自己所需的虚拟测试仪器。其可采用如下方法：

1.测试功能分类法

先将测试功能进行分类，如分成数据记录、频谱分析、小波分析、机械振动测试、机械噪声测试、扭矩测试、传动精度测量等类别，然后在形成软功能库时，着重设计同一类功能中各子功能间的匹配问题。这样既可以降低仪器拼搭场的开发难度，又可以提高仪器拼搭时智能虚拟控件间的匹配程度。

这一方法所依据的原理是：在拼搭仪器时，常常是组装一种用于某种特殊目的虚拟仪器，因此，在仪器拼搭过程中主要是选择同属某一类型的智能虚拟控件进行随机拼搭、组装。如果一开始就根据这一使用规律，解决功能间的匹配问题，就会在许多情况下实现智能虚拟控件接口间的信息传递。

例如，当拼搭一台小波分析仪时，通常会选择“打开文件”、“小波基”、“小波分解”、“连续小波变换”、“小波包变换”等与小波分析相关的智能虚拟控件，而不会选择“FFT”、“Wigner_Ville分布”、“扭矩”、“短时傅里叶变换”等其他与小波分析无关或关系不大的智能虚拟控件。因此，在形成智能虚拟控件拼搭系统的软功能库时可以把“打开文件”、“小波分解”、“连续小波变换”、“小波包变换”等与小波分析相关的功能组成一组，设计它们的接口时可以这样来设定：无论是“小波分解”、“连续小波变换”还是“小波包变换”，它们被分解或变换的信号都是“打开文件”这一功能所输出的信号，而不能是其他信号。这样在仪器拼搭场中拼搭仪器时，只要用户选择了智能虚拟控件“打开文件”，无论其再选择“小波分解”、“连续小波变换”、“小波包变换”，还是其中两种或三种智能虚拟控件，控件的接口都是自动匹配的。

2.模板法

在了解了智能虚拟控件的一般原理之后，若进一步通过了解若干仪器拼搭的实例，便能熟练使用“仪器拼搭”技术。仪器拼搭模板是向使用者提供一些仪器拼搭的例子。

拼搭模板包括基本拼搭模板、高级拼搭模板、完全拼搭模板等三种类型。基本拼搭模板是能完成一台虚拟仪器的基本功能的仪器拼搭例子；高级拼搭模板除能完成一台虚拟仪器的基本功能外，还能完成更多功能的仪器拼搭例子；完全拼搭模板能完成一台虚拟仪器所有功能（包括基本、高级和辅助等全部功能）的仪器拼搭例子。

例如，拼搭小波分析仪时，可先拼搭功能简单的小波分析仪，这时只需要在仪器拼搭场中置入“显示器”、“打开文件”、“小波基”、“小波分解”四个智能虚拟控件，图6-10所示为简单小波分析仪的基本拼搭模板，在这一模板中，将“显示器”控件置入拼搭场是为了直观显示分析信号或分析结果，置入“打开文件”控件则是为了调出存储的离线信号。

图6-10所示的简单小波分析仪虽然只能对离线信号进行“小波分解”这一基本功能，但它已具有智能控件化虚拟仪器的所有特征和离散小波分析仪的性能。在拼搭简单小波分析仪过程中，可以修改控件的颜色、大小、形状、真实感等物理属性，还可将控件进行随机置位，验证智能虚拟控件间的接口是否匹配等。

在拼搭简单小波分析仪时，若将“小波分解”控件模块改为“连续小波变换”或“小波包变换”控件，则可以拼搭出仅能进行“连续小波变换分析”或“小波包分析”功能的简单小波分析仪。

在分别拼搭了“离散”、“连续”和“小波包”分析仪等简单小波分析仪后，即可拼搭包括“小波分解”、“连续小波变换”、“小波包变换”等功能众多的高级小波分析仪，这时只需要在仪器拼搭场中置入“显示器”、“打开文件”、“小波分解”、“连续小波变换”、“小波包变换”等智能虚拟控件即可，复杂小波分析仪的拼搭示意图如图6-11所示。从拼搭方案来看，复杂小波分析仪的三种小波变换控件的拼搭方法是完全一样的。

图6-10 简单小波分析仪的基本拼搭模板

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图6-11 复杂小波分析仪的拼搭示意图

在仪器拼搭场中，除置入“显示器”、“打开文件”、“小波基”、“小波分解”、“连续小波变换”、“小波包变换”等智能虚拟控件外，再置入“小波分析仪”（标签）、“采样”、“翻页”、“二维缩放”、“三维缩放”、“三维旋转”、“打印”、“退出”等智能虚拟控件，便得到小波分析仪的完全模板，如图6-12所示。在完全模板中，置入这些辅助智能虚拟控件可对测试信号或分析结果进行缩放、翻页，达到既可以观察信号的整体，又可以了解信号的局部细节的目的；置入“三维旋转”控件是为了从不同的角度观察三维分析信号或三维输出信号；置入“打印”控件是为了能将小波分析仪的分析信号或分析结果打印出来，以便更好地观察或保存；置入“退出”控件则是为了在使用完毕后更方便地退出小波分析仪。这样便构成一台功能完备的拼搭式小波分析仪。

图6-12 小波分析仪的完全模板

3.仪器拼搭中的导航系统

“导航系统”是一种高级的帮助系统。在智能控件化虚拟仪器的拼搭场中开发导航系统，可以在拼搭智能控件化虚拟仪器的过程中，随时清楚下一步可选择的智能虚拟控件，从而可以大大提高智能虚拟控件间的功能匹配程度。这一策略所依据的原理是：在拼搭一台具有某一特定测试分析功能的智能控件化虚拟仪器时，所选择的若干相关智能虚拟控件之间应是具有相互联系的，因而利用这种联系，就可以设计出向拼搭者提供有效帮助的仪器拼搭导航系统。

图6-13是智能控件化小波分析仪拼搭导航系统。利用这一导航系统，用户可先在仪器拼搭场中加入一个文本框类的智能虚拟控件“小波分析仪”，这时如果将鼠标移到控件“小波分析仪”上，导航系统将使得在“小波分析仪”控件附近自动弹出一个导航菜单①，指导用户下一步可在仪器拼搭场中加入“打开文件”、“采样”或“小波基”智能虚拟控件。如果这时用户选择的是加入“小波基”控件，则导航系统将弹出导航菜单②，指导用户下一步可在仪器拼搭场中加入“打印”或“退出”智能虚拟控件；如果这时用户选择的是加入“打开文件”或“采样”控件，则导航系统将弹出导航菜单③，指导用户下一步可在仪器拼搭场中加入“小波分解”、“连续小波变换”或“小波包分解”智能虚拟控件。如果在导航菜单③中用户选择的是加入“小波分解”或“小波包变换”控件，则导航系统将弹出导航菜单④，指导用户下一步可在仪器拼搭场中加入“二维缩放”、“翻页”、“打印”或“退出”智能虚拟控件；而如果在导航菜单③中用户选择的是加入“连续小波变换”控件，则导航系统将弹出导航菜单⑤，指导用户下一步可在仪器拼搭场中加入“三维缩放”、“三维旋转”、“翻页”、“打印”或“退出”智能虚拟控件。不难看出，通过这样的导航系统，用户可以非常容易地拼搭出一台功能匹配的智能控件化小波分析仪。

除以上三种方法外，拼搭系统还需要独立的帮助系统，如仪器的功能简介和拼搭方法等。

这一策略所依据的原理是：仪器拼搭中所遇到的控件种类多种多样，控件的功能千差万别，对不同的种类、不同的功能会有不同的匹配细节，因此仪器拼搭中的功能匹配是一个非常复杂的问题，只采用以上几种方法是不可能完全解决仪器拼搭中的功能匹配问题的。向用户提供独立的帮助系统可以使用户系统地学习某一完整功能的拼搭目的、拼搭方案、拼搭步骤、拼搭完成后的虚拟仪器的操作等，从而使用户最终完全掌握秦氏模型智能虚拟控件的原理和仪器拼搭技术。独立帮助系统主要包括两方面的内容：一是拼搭系统可拼搭的各种控件化虚拟仪器的功能简介，以便让用户了解这些将拼搭的虚拟仪器的主要功能；二是各种控件化虚拟仪器的具体拼搭方法，以帮助用户顺利完这些虚拟仪器的拼搭。

图6-13 智能控件化小波分析仪拼搭导航系统

图6-14所示为智能控件化虚拟仪器的拼搭系统原理。

图6-14 智能控件化虚拟仪器的拼搭系统原理