1、LabVIEW與數(shù)據(jù)采集,2011 3 23,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構成,一個完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（Data AcQuisition，DAQ）包括：傳感器和變換器、信號調理設備、數(shù)據(jù)采集卡、驅動程序、硬件配置管理軟件、應用軟件和計算機。 傳感器和變換器直接將各種物理量轉換成DAQ系統(tǒng)可采集的電信號。 信號調理設備對采集的電信號進行放大、濾波、隔離等措施，將它們轉換成易于讀取的信號。 采集設備將數(shù)據(jù)送到計算機中。常見的是插入式數(shù)據(jù)采集卡、基于PXI規(guī)范的數(shù)據(jù)采集裝備；另外還有通過各種其他總線與計算機相連的外置式DAQ設備。 NI公司提供了Traditional NI-DAQ（傳統(tǒng)NI-DAQ）和NI-DA

2、Qmx這兩套自帶的驅動程序。,數(shù)據(jù)采集卡的功能,一個典型的數(shù)據(jù)采集卡的功能有模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字I/O、計數(shù)器/計時器等。因此LabVIEW中DAQ模板設計也圍繞這4大功能組織 模擬輸入是采集最基本的功能。它一般由多路開關 （MUX）、放大器、采樣保持電路以及A/D來實現(xiàn)，通過這些部分，一個模擬信號就可以轉化為數(shù)字信號。 模擬輸出通常是為采集系統(tǒng)提供激勵。輸出信號受數(shù)模轉換器（D/A）的建立時間、轉換率、分辨率等因素影響。, 數(shù)字I/O通常用來控制過程、產(chǎn)生測試信號、與外設通信等。它的重要參數(shù)包括：數(shù)字口路數(shù)（line）、接收 (發(fā)送 )率、驅動能力等。一般的數(shù)字I/O板卡均采用TTL(t

3、ransistor transistor logic)電平。需要強調的是，對大功率外部設備的驅動需要設計專門的信號處理裝置。 許多場合都要用到計數(shù)器，如精確時間控制和脈沖信號產(chǎn)生等。計數(shù)器最重要的參數(shù)是分辨率和時鐘頻率，分辨率越大，計數(shù)器位數(shù)越大，計數(shù)值也越高。,基于LABVIEW的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：,LabVIEW8.5為用戶提供了多種用于數(shù)據(jù)采集的函數(shù)、VIs和Express VIs。這些函數(shù)、VIs和Express VIs大體可以分為兩類，一類是Traditional DAQ VIS，另外一類是操作更為簡單的NI-DAQmx，這些組件位于函數(shù)模板中的Measurement I/O，Instr

4、ument I/O子模板中，如圖所示：、,其中最為常見的模板是位于Measurement I/O子模板中的Data Acquisition 和NI-DAQmx Acquisition兩個子模板，如圖所示：,DAQ VIs的功能模板,LabVIEW中DAQ VIs都包含在FunctionsData Acquisitions子模板中。共包含6個子模板，每個子模板完成不同的數(shù)據(jù)采集任務。,各子模板的主要功能如下： Analog Input子模板，完成模擬信號進行A/D轉換，并采集到計算機； Analog Output子模板,將計算機產(chǎn)生的數(shù)字信號進行D/A轉換，并輸出； Digital I/O子模板

5、,用于控制DAQ設備的數(shù)字I/O功能； Counter子模板,用于控制DAQ設備的計數(shù)器功能； Calibration and Configuration子模板,用于校準和配置DAQ設備，用戶較少用到該功能； Signal Conditioning子模板，將從溫度傳感器或應變片中采集的模擬電壓信號轉化為相應的應力單位或溫度單位。,LabVIEW 中對于數(shù)據(jù)采集模塊按照難易程度做了分類, 簡易VIs (Easy VIs) 該行的四個模塊執(zhí)行簡單的DAQ操作。它們可以作為單獨的VI，也可以作為subVI來使用。這些模塊可以自動發(fā)出錯誤警告信息，在對話框中你可以選擇中斷運行或忽略。但是比較復雜的應用

6、需要使用下面的類型。 中級VIs (Intermediate VIs) 簡易Easy VIs相比，中級VIs具有更多的硬件功能，用戶可以更加有效、更加靈活地開發(fā)應用程序。同時還有很多Easy VIs所不具備的特性，比如，通道時間的掃描速率、定時器、觸發(fā)信號、標度和配置等等。中級VIs模塊幾乎可以組建所有的DAQ應用系統(tǒng)。, 通用模入（實用函數(shù)模塊）VIs (Utility VIs) 這里提供了三個常用的VIs，AI Read One Scan，AI Waveform Scan，及AI Continuous Scan。使用一個VI就可以解決一個普通的DAQ問題，方便但缺乏靈活性. 高級模入VIs

7、 ( Advanced VIs) 這些VIs是NI-DAQ數(shù)據(jù)采集軟件的界面，是上面三種類型VIs的基礎。一般情況下，用戶不需要直接使用這個功能。,DAQ VIs常用參數(shù)簡介,LabVIEW 中通用DAQ參數(shù)的定義有： 設備號和任務號(Device ID and Task ID) 在模擬I/O、數(shù)字I/O以及計數(shù)器VIs中，每個設備都有唯一的編號，在配置DAO設備時，編號由用戶指定。輸出參數(shù)TaskID是相同給特定的I/O操作分配的一個唯一的編號，貫串以后DAQ操作的始終。 通道（Channels） Analog Input和Analog Output VIs中有一個輸入?yún)?shù)叫通道 (chan

8、nels)，用于指定DAQ讀寫操作的通道。數(shù)字I/O和計數(shù)器VIs中，也有類似參分別稱為Digital chanel list和counter list。, 通道命名(Channel Name Addressing) 當采用DAQ Channel Wizard配置DAQ卡的I/O通道時，可以在channels中輸入一定物理意義的名稱來確定通道的地址。在Easy VIs中，可以在channels參數(shù)的數(shù)組元素中的填寫一個通道的名稱，也可將多個通道的名稱寫在一個元素中，編號之間用逗號隔開。 通道編號命名(Channel Number Addressing) 如果用戶不使用通道名稱來確定通道地址，那

9、么還可以在 channels中使用通道編號來確定通道的地址?？梢詫⒚總€通道編號作為一個數(shù)組中的元素，也可以將多個通道編號寫入一個數(shù)組元素中，編號之間用逗號隔開。, I/O范圍設置(Limit Settings) Limit Settings 是指DAQ卡所采集或輸出的模擬信號的最大/最小值。一對最大/最小值組成一個簇，每個通道對應一個簇，多個簇形成一個簇的數(shù)組 采集數(shù)據(jù)的構成 在多通道數(shù)據(jù)采集中，采集到的數(shù)據(jù)以二維數(shù)組的形式保存。即以行(row)或以列(column)的形式來組織二維數(shù)組中的數(shù)據(jù)。, 掃描次數(shù)(Numbers of Scan to Acquire)用戶指定的一組通道進行數(shù)據(jù)采集

10、的次數(shù)。 采樣點數(shù)(Number of Samples)對一個通道采樣點的個數(shù)。 掃描速率(Scan Rate) 一秒內(nèi)完成的一組指定通道數(shù)據(jù)采集的次數(shù)，它決定了一定時間內(nèi)所進行數(shù)據(jù)采集次數(shù)的總合。,構建單通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),這套系統(tǒng)的硬件部分是多功能數(shù)據(jù)采集卡NI-PCI-6110，軟件部分采用LabVIEW數(shù)據(jù)采集模塊實現(xiàn)。 首先新建一個空白VI，從函數(shù)模塊中Measurement I/O子模塊中選取Data Acquisition子模塊如圖：,從Data Acquisition子模塊中的Analog input 模板中選取AI Acquire Waveform.vi置于后面板中： AI A

11、cquire Waveform.vi的主要功能是實現(xiàn)單通道數(shù)據(jù)采集。它由如下四個重要的輸入端口，分別是device（數(shù)據(jù)采集卡的器件編號）、channel（通道編號）、number of samples（采樣點數(shù)量）以及sample rate（采樣速率）。,AI Acquire Waveform.vi的輸出端口用于連接Waveform數(shù)據(jù)類型的控件。設置后的后面板如圖所示： 經(jīng)過上面的簡單設置，程序便可以對任意的device number所對應的數(shù)據(jù)采集硬件的任意一個通道進行數(shù)據(jù)采集了，采集速率和采集的數(shù)據(jù)點個數(shù)由number of samples和sample rate決定。采集后的數(shù)據(jù)被實時顯示在示波器窗口waveform graph上面。,在實際使用中，往往需要程序不僅僅做到數(shù)據(jù)顯示，更要做到數(shù)據(jù)的保存和分析處理，因而我們還需對其進行修改以使得被采集的數(shù)據(jù)保存到計算機中，并進行實時的頻譜分析。 首先從waveform子模板中選取get waveform components函數(shù)，將獲取的數(shù)據(jù)轉換為一維數(shù)組，并從函數(shù)模板中File I/O子模板中選取Write To Spreadsheet File函數(shù)，將其1D data端口與get