數(shù)據(jù)采集和前面板修飾課件

第十四講

2013.6內(nèi)容與安排LabVIEW數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)知識(shí)用聲卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集舉例前面板的修飾顏色字體裝飾控件的應(yīng)用虛擬儀器簡(jiǎn)介

NI公司于20世紀(jì)70年代中期提出了虛擬儀器的概念。虛擬儀器是在以通用計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺(tái)上，由用戶設(shè)計(jì)定義，具有虛擬面板，測(cè)試功能由測(cè)試軟件實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)，是計(jì)算機(jī)技術(shù)與儀器技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，其基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，核心是軟件技術(shù)。TypicalVISystemsLabVIEW的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)提供豐富的數(shù)據(jù)采集、分析及存儲(chǔ)的庫函數(shù)包括了DAQ、GPIB、PXI、VXI、RS-232/485、USB在內(nèi)的各種儀器通信總線標(biāo)準(zhǔn)的功能函數(shù)數(shù)據(jù)采集的任務(wù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務(wù):采集傳感器輸出的模擬信號(hào)并轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，然后送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算和處理，得出所需的數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，將計(jì)算得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示或打印，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)某些物理量的監(jiān)視，其中一部分?jǐn)?shù)據(jù)還將被生產(chǎn)過程中的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)用來控制某些物理量。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)性能的好壞，主要取決于它的精度和速度。模擬信號(hào)的數(shù)字化處理數(shù)據(jù)采集的核心過程就是將連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字信號(hào)采樣點(diǎn)太多，會(huì)占用大量?jī)?nèi)存單元；采樣點(diǎn)太少，會(huì)使模擬信號(hào)的某些信息被丟失，出現(xiàn)失真現(xiàn)象采樣定理

采樣是將采樣脈沖序列p(t)與信號(hào)x(t)相乘，取離散點(diǎn)x(nt)的值的過程。每周期應(yīng)該有多少采樣點(diǎn)？最少2點(diǎn):故離散信號(hào)重構(gòu)原信號(hào)時(shí)形成了頻率不同于原信號(hào)頻率的信號(hào)，即混疊（aliasing）干擾。采樣定理

為保證采樣后信號(hào)能真實(shí)地保留原始模擬信號(hào)信息，信號(hào)采樣頻率必須至少為原信號(hào)中最高頻率成分的2倍。這是采樣的基本法則，稱為采樣定理。Fs＞2Fmax

A/D采樣前的抗混迭濾波：

物理信號(hào)對(duì)象傳感器電信號(hào)放大調(diào)制電信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)展開低通濾波(0-Fs/2)放大混疊的消除由采樣定理可知，如果要求不產(chǎn)生混疊干擾，首先應(yīng)使被采樣信號(hào)X(t)成為有限帶寬的信號(hào)。為此，對(duì)不滿足此要求的信號(hào)，在采樣之前，使其先通過模擬低通濾波器濾除高頻成分，使其成為帶限信號(hào)。這種處理稱為抗混疊濾波預(yù)處理。其次，應(yīng)使采樣頻率fs大于帶限信號(hào)最高頻率fh的2倍，即fs>2fh。在實(shí)際工作中，考慮到實(shí)際的模擬低通濾波器不可能有理想的截止特性，在其截止頻率fh之后總有一定的過渡帶，故采樣頻率常常選為（3～4）fh，甚至更高。

第三部分LabVIEW中的數(shù)據(jù)采集模擬輸入的討論對(duì)于一些復(fù)雜的采集任務(wù)，可以采用一些特殊的采集方式，例如采用外部時(shí)鐘采集、觸發(fā)采集等；觸發(fā)采集種類很多，根據(jù)觸發(fā)信號(hào)類型可以分為數(shù)字信號(hào)觸發(fā)和模擬信號(hào)觸發(fā)；根據(jù)觸發(fā)形式可以分為邊沿觸發(fā)和窗口觸發(fā)；根據(jù)觸發(fā)功能可以分為啟動(dòng)觸發(fā)、暫停觸發(fā)和參考觸發(fā)；不是每個(gè)數(shù)據(jù)采集卡都具有這些特殊采樣功能的，使用前要查看采集卡的使用手冊(cè)；在模擬輸入采集系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集并不復(fù)雜，數(shù)據(jù)處理與分析才是難點(diǎn)。動(dòng)手做：將聲卡作為A/D、D/A卡,設(shè)計(jì)一個(gè)雙通道信號(hào)采集器和信號(hào)發(fā)生器。基于聲卡的數(shù)據(jù)采集聲卡作為語音信號(hào)與計(jì)算機(jī)的通用接口，其主要功能就是經(jīng)過DSP（數(shù)字信號(hào)處理）音效芯片的處理，進(jìn)行模擬音頻信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，因此，從其功能上來看，聲卡也可以作為一塊數(shù)據(jù)采集卡來使用。聲卡價(jià)格低廉，現(xiàn)在一般的電腦上都已經(jīng)集成了聲卡，用其取代常規(guī)的DAQ設(shè)備是一種很好的選擇，而且LabVIEW中提供了專門用于聲卡操作的函數(shù)節(jié)點(diǎn)，所以用聲卡搭建數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也是非常方便的。聲卡的硬件接口對(duì)于不同的聲卡，其硬件接口有所不同，對(duì)于最普通的集成聲卡，一般有3個(gè)接口，從外觀上區(qū)分，粉紅色的為MicIn，草綠色的為WaveOut，淺藍(lán)色的為L(zhǎng)ineIn。MicIn接口只能接受較弱的信號(hào)，易受干擾，對(duì)于數(shù)據(jù)采集，一般常用LineIn接口，它可接受幅值約不超過1.5V的信號(hào)，這兩個(gè)輸入接口內(nèi)部都有隔直電容，直流或頻率較低的信號(hào)不能被聲卡接受。用集成聲卡做數(shù)據(jù)采集時(shí)