第十三讲数据采集与前面板修饰.ppt

第十四讲 2013.6 内容与安排 LabVIEW数据采集的基础知识 用声卡进行数据采集举例 前面板的修饰 颜色 字体 装饰控件的应用 虚拟仪器简介 NI公司于20世纪70年代中期提出了虚拟仪器的概念。虚拟仪器是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义，具有虚拟面板，测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统，是计算机技术与仪器技术相结合的产物，其基础是计算机系统，核心是软件技术。 Construction of VI Typical VI Systems LabVIEW的特点与优点 提供丰富的数据采集、分析及存储的库函数 包括了DAQ、GPIB、PXI、VXI、RS-232/485、USB在内的各种仪器通信总线标准的功能函数 数据采集原理 数据采集的任务 数据采集系统的任务: 采集传感器输出的模拟信号并转换成计算机能识别的数字信号，然后送入计算机进行相应的计算和处理，得出所需的数据。与此同时，将计算得到的数据进行显示或打印，以便实现对某些物理量的监视，其中一部分数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来控制某些物理量。 数据采集系统性能的好坏，主要取决于它的精度和速度。 模拟信号的数字化处理 数据采集的核心过程就是将连续的模拟信号转换成离散的数字信号 采样点太多，会占用大量内存单元；采样点太少，会使模拟信号的某些信息被丢失，出现失真现象 混叠的消除 由采样定理可知，如果要求不产生混叠干扰，首先应使被采样信号X(t)成为有限带宽的信号。为此，对不满足此要求的信号，在采样之前，使其先通过模拟低通滤波器滤除高频成分，使其成为带限信号。这种处理称为抗混叠滤波预处理。 其次，应使采样频率fs大于带限信号最高频率fh的2倍，即fs2fh。 在实际工作中，考虑到实际的模拟低通滤波器不可能有理想的截止特性，在其截止频率fh之后总有一定的过渡带，故采样频率常常选为（3～4）fh，甚至更高。 第三部分 为什么选择LabVIEW做数据采集？ LabVIEW是一种面向工程师的编程语言，采用图形化编程，多线程同步运行，只需要连线就能进行软件的编制。提供了丰富的函数库和控件，搭建软件的界面非常迅速，一个熟练的工程师可能只需要几分钟就能搭建一个数据采集系统。 NI的数据采集卡提供了对LabVIEW丰富且完备的支持，驱动函数都是在底层的基础函数上进行了高度封装，用户不需要对采集卡具体工作有深入的了解，只要掌握这些驱动函数输入/输出端口的意义，就能进行数据采集开发。 模拟输入的讨论 对于一些复杂的采集任务，可以采用一些特殊的采集方式，例如采用外部时钟采集、触发采集等； 触发采集种类很多，根据触发信号类型可以分为数字信号触发和模拟信号触发；根据触发形式可以分为边沿触发和窗口触发；根据触发功能可以分为启动触发、暂停触发和参考触发； 不是每个数据采集卡都具有这些特殊采样功能的，使用前要查看采集卡的使用手册； 在模拟输入采集系统中，实现数据采集并不复杂，数据处理与分析才是难点。 基于声卡的数据采集 声卡作为语音信号与计算机的通用接口，其主要功能就是经过DSP（数字信号处理）音效芯片的处理，进行模拟音频信号与数字信号的转换，因此，从其功能上来看，声卡也可以作为一块数据采集卡来使用。声卡价格低廉，现在一般的电脑上都已经集成了声卡，用其取代常规的DAQ设备是一种很好的选择，而且LabVIEW中提供了专门用于声卡操作的函数节点，所以用声卡搭建数据采集系统也是非常方便的。 声卡的技术参数 声卡的技术参数主要有两个：采样位数和采样频率。 声卡采样位数的概念和数据采集卡的位数概念是一样的，是指将模拟信号转化为数字信号的二进制位数，反映了对信号描述的准确程度。位数显然是越高越好，目前市面上几乎所有声卡的主流产品都是16位，而一般数据采集卡大多只是12位，所以从这方面来讲，声卡的精度是比较高的。 声卡的采样频率一般不是很高，因为它只是处理音频信号，目前最高采样率为44.1KHz，少数能达48KHz。对于普通声卡，采样频率一般设为4挡：44.1KHz、22.05KHz、11.025KHz和8KHz。 另外，还要考虑声卡的频率响应，一般声卡只是对20Hz～20KHz的音频信号有比较好的响应，对这范围之外的信号有很强的衰减作用。对于测试，信号频率在50Hz～10KHz范围内比较好。 声卡的硬件接口 对于不同的声卡，其硬件接口有所不同，对于最普通的集成声卡，一般有3个接口，从外观上区分，粉红色的为Mic In，草绿色的为Wave Out，浅蓝色的为Line In。 Mic In接口只能接受较弱的信号，易受干扰，对于数据采集，一般常用Line In接口，它可接受幅值约不超过1.5V的信号，这两个输入接口内部都有隔直电容，直流或频率