LabVIEW进阶培训-数据采集部分

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1、2013年NI教师暑期教师培训LabVIEW进阶培训（数据采集部分）数据采集的概念及应用数据采集(DataAcquisition,简称DAQ)自动从布置于工厂、实验室、或现场的传感器、仪器、设备等收集获取数据的过程狭义的数据采集主要是模拟输入(AI)，其目的是为了测量某种电信号或物理信号，如电压、电流、温度、压力、加速度、声强等广义的数据采集还包括模拟输出、数字I/O等例如,目前市面上的多功能数据采集设备通常包括模拟输入、模拟输出、数字I/O、计数器/定时器等功能，如NI的M系列多功能DAQ卡现在一些传感器/变送器已经集成了A/D转换功能，直接通过数字接口读取数据，从而不需要模拟输入采集数据

2、采集的应用十分广泛，几乎涵盖所有工程专业和科学研究方向电子、电气、机械、车辆工程、海洋工程、环境、化工、生物医学、土木工程、能源电力、高能物理…数据采集系统概述信号调理传感器/信号数据采集硬件I/O数据采集软件总线传感器任意类型信号连接直接连接或通过接线端DAQ设备PCI/PXIPCIe/PXIeUSBEthernetPCWindowsLinuxMac典型的数据采集系统硬件架构数据采集硬件可以将PC变为一个自动化系统部分常用的数据采集设备类型实验室、工业环境使用基于PCI/PXI接口往往需要外接端子和线缆便携式/远距离USB，Ethernet接口教学实验与学生课外练习如ELVIS、myDAQ

3、除了数据采集硬件电路之外还集成了其他一些功能，如数字万用表、可编程电源等举例:基于PXI平台的数据采集PXI控制器及机箱(可大致理解为PC)接线端（前面凸出部分）信号调理与数据采集（接线端后面）举例:用于教学实验的NIELVIS一种集成了12种仪器的教学实验设备安装NI-ELVIS驱动后可通过ELVIS软面板实现这些功能同时也可看做是一种基于USB总线的多功能数据采集设备用于学习虚拟仪器（尤其是数据采集）的相关编程技术USB总线（注意:不是前面所说的传输电缆）接线端+传输线缆+数据采集设备PC数据采集设备的构成数据传输总线同步总线DAQCircuitry时钟/定时电路板载FIFO信号路由内部

4、校准电路前端电路模拟输入/模拟输出/数字IO/计数器注意:模拟输入可能通过复用器共用一个ADC，模拟输出通常是每通道专用DACELVISII平台硬件指标–1数字万用表隔离5½位60VDC，20Vrms,2ADC,2Arms,100MΩ内部电路保护可复位保险丝函数发生器10-bit±5V范围0.2Hz到5MHz正弦0.2Hz到1MHz三角波/方波软件或手动可控BNC或原型板连接USB连接即插即用USB2.0示波器16bit分辨率1.25MS/s单通道500kS/s双通道共计1到1.5MHz带宽1x和10x探针±10V输入范围AC/DC耦合BNC连接新ELVISII+100MS/s采样率50MH

5、z带宽(-3dB)8bit分辨率±20Vmax.输入范围AC/DC/GND耦合20MHz可选噪声滤波器1x和10x探头BNC连接ELVISII平台硬件指标–2阻抗分析仪0.2Hz到35kHz范围NPN,PNP,二极管其他分析:波特图分析仪2-线电流电压分析3-线电流电压分析可变电源供电10bit分辨率0到+12V,0到-12V500mA电流范围集成DAQAI采样率1.25MS/s单通道,500kS/s双通道16bit分辨率AO2.8MS/s更新率24DIO,15PFI,2CTR原型板可替换自定义Banana,BNC,D-Sub连接ELVIS平台原型板数字I/OAI、示波器、PFI计数器、LE

6、D电源、波形发生器、自定义I/O、AO、DMM学生创新动手实践平台：NImyDAQ——随时随地实践工程创新集成的数字万用表V,I,Ω,DiodeUSB总线供电3.5mm音频输入与输出8通道数字输入输出±15V+5V电源输出双通道差分模拟输入，双通道模拟输出,200ks/s即插即用的8种仪器数字万用表*示波器*函数发生器*波特图仪*动态信号采集仪*任意信号发生器*数字输入*数字输出与计算机的接口LabVIEW中的NIDAQmx或ELVISmx驱动1个计数器Lab1熟悉实验环境选择数据采集设备时的考虑因素通道数总线带宽是否足够数据传输速度的需求最高采样率根据乃奎斯特定律，采样率应为最高频率分量的

7、两倍以上，实际上最好能做到5-10倍分辨率够用就好，不一定越高越好输入范围对于动态信号，还应关注动态范围如麦克风/加速度计等信号的采集分辨率并不完全反映精度影响精度的因素ADC和放大器件的偏移和增益误差等噪声等因素举例某16位ADC的采集卡，选择±2V输入范围理论上，最低位所反映的电压量为板卡手册查得的精度为±410μV2–(-2)216=61μV数据采集软件LabVIEW开发环境NI-DAQmxVINI-D