虚拟仪器课件第八章.ppt

基于PCI总线数据采集卡PCI－6014实物及功能 （Peripheral Component Interconnect,即外设部件互连） 示例：电话拨号－声音的DAQ系统 主要内容 信号与系统概述 信号采集的基本定理 信号采集的基本功能 A/D D/A DIO Timer/Counter 信号与系统概述 一个典型的数据采集系统： 信号与系统概述 信号的分类： 信号与系统概述 数字信号 信号与系统初步 模拟信号 信号采集－前置预处理 传感器 信号调理 放大 滤波 信号转换 …… 将外部信号采入计算机，并加以处理，最后输出 常见传感器 模拟信号调理 数据采集系统功能 A/D转换（模拟量/数字量转换） D/A转换（数字量/模拟量转换） DIO（数字量输入/输出） Timer/Counter（定时器/计数器） 基本定义及参数 A/D：模拟量—数字量转换 把外部电压信号转成计算机能够识别的数字信号 采样频率 Max Sampling Rate (S/s), Sampling Frequency (Hz) 精度(Resolution)：8bit 12bit 14bit 16bit 输入范围(Input Range)(增益)： 同步采样(Simultaneous analog input) 轮询采样(Multiplex analog input) 突发模式采样(Burst mode) 触发模式(Trigger mode) 隔离(Isolation) FIFO…… 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 A/D基本定义 信号的频率 代表信号变化快慢的物理量 任何一种信号都可以转换成一组正弦波的迭加 不同的信号频率不同： 语音：4kHz 音乐：20kHz 超声：20kHz~xxMHz FM收音机：MHz 雷达：xGHz … A/D基本定义 采样频率 采样周期的倒数 表示采样快慢的物理量 多少时间采一个点/每秒采样多少个点 Nyquist采样定律：fs=2*fmax fs ：采样频率 fmax ：信号最高频率 一般最小为fs=2.5*fmax 工程上一般取为fs=6~8*fmax 采样定律的特例 等效时间采样 A/D基本定义－采样与混叠 A/D基本定义 能够正确显示信号而不发生畸变的最大频率叫做Nyquist频率，它是采样频率的一半 信号中所包含的频率高于Nyquist频率的成分，将在直流和Nyquist频率之间发生畸变，称为混叠（alias） 混频偏差（alias frequency） ＝ABS（采样频率的最近整数倍－输入频率） 解决方案 在A/D前加入低通滤波器，将信号中高于Nyquist频率的信号成分滤去 称为抗混叠滤波器 A/D基本定义多通道采样 多通道采样 同步采样 采用多个A/D芯片，不同通道采用同一时钟 保证不同通道的采样时间相同（信号同步） 轮询采样 只采用一个A/D芯片，通过多路转换开关实现不同通道的切换 通道转换时间 可以通过外加采样/保持电路保证采样的同步 突发模式采样 用通道时钟控制通道间的时间间隔 用另一个扫描时钟控制两次扫描过程之间的间隔 BSSH D/A基本定义 D/A：数字量—模拟量转换 将计算机内部数字量信号转成外部电压 建立时间(Setting Time)：指变化量为满刻度时，达到终值1/2LSB时所需的时间 更新频率/采样频率 (Max Data Update Rate) 精度(Resolution)：8bit 12bit 14bit 16bit 输出范围 输出信号类型 电压输出 电流输出(Source、Sink) …… PCI－6014数据采集卡的功能 Labview中有关数据采集的控件 LabVIEW中的模拟输入 模拟输入控件 简易AI控件 可设置的跟采集相关参数有：样本个数、采样率 中层AI控件 例：简易控件完成的波形数据采集 连续模拟输入 需要注意，程序读取数据的速度要不慢于设备往缓冲区中存放数据的速度，这样才能保证连续运行时，缓冲区中的数据不会溢出。可以通过调节以下3个参数来达到上述要求： buffer size（缓存的大小） scan rate（采样速率） number of scans to read at a time（每次读取的样本数） 连续采集的程序模型为： 连续模拟输入程序实例 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、