虚拟仪器技术(数据采集)

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1、第8章　数据采集学习目标1信号和信号采集的基本概念2DAQVI的组织结构3使用DAQAssistant,I/O和数字I/O的基本内容8.1概述LabVIEW的数据采集（DataAcquisition）程序库包括了许多NI公司数据采集（DAQ）卡的驱动控制程序。通常，一块卡可以完成多种功能-模/数转换，数/模转换，数字量输入/输出，以及计数器/定时器操作等。用户在使用之前必须对DAQ卡的硬件进行配置。这些控制程序用到了许多低层的DAQ驱动程序。DAQ系统的基本任务是物理信号的产生或测量。但是要使计算机系统能够测量物理信号，必须要使用传感器把物理信号转换成电信号（电压或者电流

2、信号）。有时不能把被测信号直接连接到DAQ卡，而必须使用信号调理辅助电路，先将信号进行一定的处理。总之，数据采集是借助软件来控制整个DAQ系统–包括采集原始数据、分析数据、给出结果等。数据采集系统的构成缓冲:缓冲指的是PC内存的一个区域（不是数据采集卡上的FIFO缓冲），它用来临时存放数据下列情况需要使用BufferI/O：需要采集或产生许多样本，其速率超过了实际显示、存储到硬件，或实时分析的速度。需要连续采集或产生AC数据（>10样本／秒），并且要同时分析或显示某些数据。采样周期必须准确、均匀地通过数据样本。下列情况可以不使用BufferI/O：数据组短小，例如每秒只从

3、两个通道之一采集一个数据点。需要缩减存储器的开支。触发:触发涉及初始化、终止或同步采集事件的任何方法。触发器通常是一个数字或模拟信号，其状态可确定动作的发生,下列情况使用软件触发：用户需要对所有采集操作有明确的控制，并且事件定时不需要非常准确。下列情况使用硬件触发：采集事件定时需要非常准确。用户需要削减软件开支。采集事件需要与外部装置同步。模拟信号输入需考虑的因素:当采用DAQ卡测量模拟信号时，必须考虑下列因素：输入模式（单端输入或者差分输入）分辨率输入范围采样速率精度噪声模入信号的连接方式接地信号:如信号发生器和电源。浮动信号:电池、热电偶、变压器和隔离放大器。测量系统

4、的分类Differential:RSE:参考地单端NRSE:无参考地单端微分测量系统参考地单端测量系统(RSE)无参考地单端测量系统(NRSE)选择合适的测量系统两种信号源和三种测量系统一共可以组成六种连接方式：接地信号浮动信号DEF**RSE**NRSE**不带*号的方式不推荐使用。一般说来，浮动信号和差动连接方式可能较好。但实际测量时还要看情况而定。微弱信号都要进行放大以提高分辨率和降低噪声，使调理后信号的电压范围和A/D的电压范围相匹配。信号调理模块应尽可能靠近信号源或传感器，使得信号在受到传输信号的环境噪声影响之前已被放大，使信噪比得到改善。1.放大2.隔离隔离是

5、指使用变压器、光或电容耦合等方法在被测系统和测试系统之间传递信号，避免直接的电连接。使用隔离的原因由两个：一是从安全的角度考虑；另一个原因是隔离可使从数据采集卡读出来的数据不受地电位和输入模式的影响。如果数据采集卡的地与信号地之间有电位差，而又不进行隔离，那么就有可能形成接地回路，引起误差。滤波的目的是从所测量的信号中除去不需要的成分。大多数信号调理模块有低通滤波器，用来滤除噪声。通常还需要抗混叠滤波器，滤除信号中感兴趣的最高频率以上的所有频率的信号。某些高性能的数据采集卡自身带有抗混叠滤波器。3.滤波4.激励信号调理也能够为某些传感器提供所需的激励信号，比如应变传感器、

6、热敏电阻等需要外界电源或电流激励信号。很多信号调理模块都提供电流源和电压源以便给传感器提供激励。许多传感器对被测量的响应是非线性的，因而需要对其输出信号进行线性化，以补偿传感器带来的误差。但目前的趋势是，数据采集系统可以利用软件来解决这一问题。5.线性化6.数字信号调理即使传感器直接输出数字信号，有时也有进行调理的必要。其作用是将传感器输出的数字信号进行必要的整形或电平调整。大多数数字信号调理模块还提供其他一些电路模块，使得用户可以通过数据采集卡的数字I/O直接控制电磁阀、电灯、电动机等外部设备。数据采集(DAQ)卡１．数据采集卡的功能一个典型的数据采集卡的功能有模拟输入

7、、模拟输出、数字I/O、计数器/计时器等，这些功能分别由相应的电路来实现。模拟输入是采集最基本的功能。它一般由多路开关（MUX）、放大器、采样保持电路以及A/D来实现，通过这些部分，一个模拟信号就可以转化为数字信号。A/D的性能和参数直接影响着模拟输入的质量，要根据实际需要的精度来选择合适的A/D。模拟输出通常是为采集系统提供激励。输出信号受数模转换器（D/A）的建立时间、转换率、分辨率等因素影响。建立时间和转换率决定了输出信号幅值改变的快慢。建立时间短、转换率高的D/A可以提供一个较高频率的信号。数字I/O通常用来控制过程、