第八章數(shù)據(jù)采集(新)

虛擬儀器技術(shù)

第八章數(shù)據(jù)采集虛擬儀器技術(shù)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成：DAQ系統(tǒng)的基本任務(wù)是物理信號(hào)的產(chǎn)生或測(cè)量。要使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠測(cè)量物理信號(hào)，必須要使用傳感器把物理信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（電壓或者電流信號(hào)）。有時(shí)不能把被測(cè)信號(hào)直接連接到DAQ卡，而必須使用信號(hào)調(diào)理輔助電路，先將信號(hào)進(jìn)行一定的處理?？傊瑪?shù)據(jù)采集是借助軟件來控制整個(gè)DAQ系統(tǒng)，包括采集原始數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、給出結(jié)果等。第八章數(shù)據(jù)采集虛擬儀器技術(shù)兩個(gè)大問題：硬件---信號(hào)調(diào)理卡、數(shù)據(jù)采集卡等軟件---LabVIEW中數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn)

第八章數(shù)據(jù)采集虛擬儀器技術(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：第八章數(shù)據(jù)采集虛擬儀器技術(shù)第一個(gè)問題：系統(tǒng)組成：信號(hào)放大、衰減；濾波；隔離；多路復(fù)用和擴(kuò)展；整流；熱電偶補(bǔ)償；激勵(lì)；線性化；同步采樣等虛擬儀器技術(shù)一.信號(hào)調(diào)理及硬件選用（測(cè)試系統(tǒng)配置）信號(hào)調(diào)理卡的功能選擇確定信號(hào)調(diào)理板卡的配置方法信號(hào)調(diào)理模塊應(yīng)盡量獨(dú)立于計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)最后還應(yīng)注意通信方式和可擴(kuò)展性的選擇實(shí)驗(yàn)臺(tái)/桌面配置 便攜式配置 機(jī)架堆疊配置將內(nèi)插式數(shù)據(jù)采集卡與外部?jī)x器系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合移動(dòng)靈活應(yīng)用于高速高精度的測(cè)試場(chǎng)合虛擬儀器技術(shù)二：數(shù)據(jù)采集卡選用數(shù)據(jù)分辨率和精度；最高采樣速度；通道數(shù)；數(shù)據(jù)總線接口類型；是否有隔離；板卡本身是否帶有處理器；是否有標(biāo)定功能；支持的軟件驅(qū)動(dòng)程序及其軟件平臺(tái)；輸入電壓的最大范圍、輸入增益的種類、是否有模擬輸出、輸入觸發(fā)的類型等。虛擬儀器技術(shù)從傳感器得到的信號(hào)大多要經(jīng)過調(diào)理才能進(jìn)入數(shù)據(jù)采集設(shè)備。信號(hào)調(diào)理方法包括：放大隔離濾波激勵(lì)線性化數(shù)字信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理虛擬儀器技術(shù)測(cè)量系統(tǒng)的連接方式⑴接地信號(hào)和浮動(dòng)信號(hào)接地信號(hào)，就是將信號(hào)的一端與系統(tǒng)地連接起來；浮動(dòng)信號(hào)，一個(gè)不與任何地（如大地或建筑物的地）連接的電壓信號(hào)，浮動(dòng)信號(hào)的每個(gè)端口都與系統(tǒng)地獨(dú)立.⑵測(cè)量系統(tǒng)分類(P180)差分測(cè)量系統(tǒng)參考地單端測(cè)量系統(tǒng)(RSE)無參考地單端測(cè)量系統(tǒng)(NRSE)虛擬儀器技術(shù)差分測(cè)量系統(tǒng)虛擬儀器技術(shù)參考地單端測(cè)量系統(tǒng)

虛擬儀器技術(shù)無參考地單端測(cè)量系統(tǒng)

虛擬儀器技術(shù)根據(jù)實(shí)際情況，選擇合適的測(cè)量系統(tǒng)

測(cè)量系統(tǒng)接地信號(hào)浮動(dòng)信號(hào)DEF**RSE**NRSE**虛擬儀器技術(shù)1.數(shù)據(jù)采集基本原理一個(gè)典型的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：模擬輸入采樣/量化1101…數(shù)字輸入數(shù)字信號(hào)處理1101…數(shù)字輸出模擬重建模擬輸出虛擬儀器技術(shù)2.PCBaseDAQ系統(tǒng)架構(gòu)虛擬儀器技術(shù)PCBase數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能A/D轉(zhuǎn)換（模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換）D/A轉(zhuǎn)換（數(shù)字量/模擬量轉(zhuǎn)換）DIO（數(shù)字量輸入/輸出）Timer/Counter（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器）虛擬儀器技術(shù)A/D基本信息：A/D：模擬量—數(shù)字量轉(zhuǎn)換把外部電壓信號(hào)轉(zhuǎn)成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)字信號(hào)采樣頻率MaxSamplingRate(S/s),SamplingFrequency(Hz)精度(Resolution)：8bit12bit14bit16bit輸入范圍(InputRange)(增益)：同步采樣(Simultaneousanaloginput)輪詢采樣(Multiplexanaloginput)突發(fā)模式采樣(Burstmode)觸發(fā)模式(Triggermode)隔離(Isolation)FIFO……虛擬儀器技術(shù)信號(hào)的分類：信息狀態(tài)速率幅值形狀頻率onofft1-0-t0.985ttf信號(hào)模擬量數(shù)字量開/關(guān)信號(hào)脈沖隊(duì)列直流信號(hào)時(shí)域信號(hào)頻域信號(hào)3.信號(hào)：虛擬儀器技術(shù)模擬信號(hào)電壓信號(hào)溫度壓力流量應(yīng)力DC精度頻域信號(hào)振動(dòng)語音聲吶分辨率采樣頻率精度觸發(fā)對(duì)采集卡的要求時(shí)域信號(hào)雷達(dá)回波血壓變化汽車點(diǎn)火波形分辨率采樣頻率精度觸發(fā)0.985ttf虛擬儀器技術(shù)信號(hào)的頻率代表信號(hào)變化快慢的物理量任何一種信號(hào)都可以轉(zhuǎn)換成一組正弦波的迭加不同的信號(hào)頻率不同：語音：<4kHz音樂：<20kHz超聲：20kHz~xxMHzFM收音機(jī)：MHz雷達(dá)：xGHz…虛擬儀器技術(shù)采樣頻率采樣周期的倒數(shù)表示采樣快慢的物理量多少時(shí)間采一個(gè)點(diǎn)/每秒采樣多少個(gè)點(diǎn)虛擬儀器技術(shù)同步采樣采用多個(gè)A/D芯片，不同通道采用同一時(shí)鐘保證不同通道的采樣時(shí)間相同（信號(hào)同步）輪詢采樣只采用一個(gè)A/D芯片，通過多路轉(zhuǎn)換開關(guān)實(shí)現(xiàn)不同通道的切換通道轉(zhuǎn)換時(shí)間可以通過外加采樣/保持電路保證采樣的同步突發(fā)模式采樣用通道時(shí)鐘控制通道間的時(shí)間間隔用另一個(gè)掃描時(shí)鐘控制兩次掃描過程之間的間隔BSSH4.多通道數(shù)據(jù)采集虛擬儀器技術(shù)第二個(gè)問題：LabVIEW中數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn)DAQ訪問模塊（驅(qū)動(dòng)）數(shù)據(jù)采集模塊的分類

數(shù)據(jù)采集模塊的使用虛擬儀器技術(shù)一、數(shù)據(jù)采集模塊的分類

簡(jiǎn)易模入VIs中級(jí)模入VIs高級(jí)模入VIs通用模入VIs虛擬儀器技術(shù)device——設(shè)備號(hào)channels——指定數(shù)據(jù)樣本的物理源

numberofsamples/ch——每通道要采集的樣本數(shù)，缺省值是1000highlimit——被測(cè)信號(hào)的最高電平

lowlimit——被測(cè)信號(hào)的最低電平

waveforms——A/D轉(zhuǎn)換后的輸出，是一個(gè)二維的waveform數(shù)組虛擬儀器技術(shù)DAQ訪問模塊EasyI/OVIsAdvancedVIsUtilityVIsIntermediateVIsSingle-pointVIsAnalogInputVIOrganization虛擬儀器技術(shù)Example：虛擬儀器技術(shù)虛擬儀器技術(shù)大作業(yè)設(shè)計(jì)考試設(shè)計(jì)目的：1.

掌握虛擬儀器的概念和系統(tǒng)組成，虛擬儀器系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)思想。

2.要求在掌握LabView軟件的基礎(chǔ)上，通過查閱資料，能夠獨(dú)立進(jìn)行虛擬儀器的設(shè)計(jì)。3.通過本次設(shè)計(jì)，加深對(duì)各種函數(shù)發(fā)生器的認(rèn)識(shí)。虛擬儀器技術(shù)設(shè)計(jì)指標(biāo)與要求設(shè)計(jì)題目：虛擬正弦波仿真信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)功能指標(biāo)要求：

頻率范圍:1Hz～10000Hz,可選;初始相位:0°～180°,可選;幅值:1V～510V,可選;生成波形的總點(diǎn)數(shù):N=8～512,可選。

前面板要求：

1.儀器操作均在前面板進(jìn)行2.儀器操作方便，人性化設(shè)計(jì)3.前面板美觀大方后面板要求：

1.設(shè)計(jì)思路簡(jiǎn)潔

2.功能完善，達(dá)到設(shè)計(jì)要求

3.布線合理，便于查看方波、鋸齒波、三角波虛擬儀器技術(shù)設(shè)計(jì)任務(wù)及工作量的要求

打印前面板設(shè)計(jì)圖

打印后面板設(shè)計(jì)圖

寫出設(shè)計(jì)說明書

給出LabView的設(shè)計(jì)程序虛擬儀器技術(shù)附錄前面板的設(shè)計(jì)圖虛擬儀器技術(shù)

目 錄設(shè)計(jì)目的………………2設(shè)計(jì)指標(biāo)與要求………2設(shè)計(jì)報(bào)告………………31、關(guān)于正弦波仿真信號(hào)發(fā)器………2、設(shè)計(jì)任務(wù)分析……3、設(shè)計(jì)原理與方案…………………4、模塊設(shè)計(jì)…………4.1前面板的設(shè)計(jì)4.2參數(shù)設(shè)