基于LabVIEW的高速非接触式位移数据采集系统设计.pdf

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1、基于LabVlEW的高速非接触式位移数据采集系统设计口刘薇娜口刘荣荣长春理工大学机电工程学院长春130000摘要：对数据采集系统的基本组成进行了介绍，实现了LabVIEW软件与数据采集卡的通信及接口问题，并对数据采集过程中可能出现的误差进行了分析。采取相应的措施减小误差。关键词：高速传感器数据采集卡误差LabVIEW中图分类~：TM938．7文献标识码：A文章编号：1000—4998f2013)06—0048—04随着现代计算机技术和仪器技术的发展，虚拟仪绷粼鲻鲻麟盏黼鬻强器(VirtualInstrument)技术已被广

2、泛应用到科研、-I2业生产和生活等各个领域．更是成为测试测量行业的l毒主流⋯。多年来，美国国家仪器(NationalInstruments)i一直处于行业的领先地位．开辟了虚拟仪器崭新的测量模式]，将软件和各种不同的测量仪器硬件及计算_●豳机集成在一起。开发出满足市场需要的测试测量系统。图2传感器、传感器控制器和专用电源率)最大可达50kHz；1数据采集系统组成除此之外，还具有自动归零功能、自动线性功能、数据采集DAQ是使用计算机测量电流、电压、压传感器测头相互干扰的预防功能等，由于其优越的性力、温度等电子或物理现象的过程

3、。基于PC的能，被广泛应用到数据采集领域。DAQ系统利用行业标准的计算机处理、显示、连通和1．2数据采集设备处理能力，与传统的测量系统相比具有更为灵活、强考虑到实时数据信号处理对数据采集卡的高速大且具有成本效益的优越性。度、高精度、稳定性等性能要求，因而采用阿尔泰公司DAQ系统主要由传感器和执行器、信号调理设出品的PCI2005数据采集卡，基于PCI总线的数据采备、数据采集设备、计算机等组成．如图1所示。集卡可直接应用在任一款与之兼容的计算机PCI插槽中．同时可实现在LabVIEW环境中得到软硬件无缝集成．提高了开发效率。

4、PCI2005数据采集卡的主要特点有：16位转换精度，最高采样速率为250kHz(约41~s／点)，最低采样速率为1Hz(约Is／点)，物理通道数为16通道(单端SE)、8通道(本文采用双端DI)，模拟量输入方式为单端模拟输入和双端模拟输入，连续采集，采用输入量传感器把被测量的位移物理量转换成为电量，是程为±1Ov，模拟输入阻抗10MQ，A／D转换时间小于整个数据采集系统的基础。为了保证测量精度，本文1．25s，非线性误~~3LSB，系统测量精度为0．01％采用高速、高精确激光位移传感器LK—G系列，传感(满量程，增益为1

5、)，触发模式有外触发和内触发两器、传感器控制器及专用电源分别如图2所示。种：触发类型为模拟点评边沿触发(上升沿和下降沿其主要性能参数：反应延迟时间约lOs(在测量触发)．除此之外还可实现任意通道切换等功能。值被更新后)，最小显示单位0．Olm，参照距离400PCI2005板卡模拟电压双端输入连接方式和输入ITlm，测量范围±100mm，点直径大约290m，重复精输出连接器中各管脚定义如图3所示，其中A10～AI15度2m，线性：±100mm~O．05％，取样率20／5o／10o／为模拟信号输入正端，AI16～AI3l为模拟

6、信号输入负200／500／1000s(可在6个当中任意选择)，反应(频端。采用A／D双端输入连接方式：双端输入方式是指收稿日期：2012年12月2013／6机械制造51卷第586期工作量，不仅可以快速建立小型的测试测量系统，还可以开发大型的多通道数据采集与控制系统]。LabVIEW的优点主要有：直观的图标和连线的编程方式提高了编程效率；运行软件时可直接显示出错误点；可以集成数千款不同的硬件设备，通过上百个内置库与数学和信号处理函数可实现高级的数据分析与处理：可实现与MATLAB、ActiveX等其他编程语言的混合编程：可以

7、根据反馈进行优化，实现异步引用调用等。2数据采集卡驱动程序及接口采用虚拟仪器技术的测控系统在硬件方面不需要底层的开发，可直接调用硬件(如数据采集卡)相对应的底层函数，以实现数据采集及数据处理等功能。由于使用的数据采集卡不是NI公司的产品，需要使用正负两个通路实现信号的输入，也称差／d-输入方安装相应的驱动程序(由阿尔泰公司提供)才能在式．主要应用在通道数较少、外界干扰较大的场合。此LabVIEW软件中使用。安装驱动之后有与LabVIEW种输入方式的好处主要有：(1)能够识别很小的信号。相通的接口单元模块．可以将接口单元加入

8、到软件中(2)单端输入方式通过保证系统内对“地”的一致性来使用。本文采用的是动态链接库(DLL)函数来实现与保证测量信号的精确性，当信号源和信号接收器的距采集卡的通信，也是工程中最常用的接口方式。动态链离较远时．可能存在电压差。而差分输入方式取决于两接库可以将所有的功能都封装为单个函数，在个信号线上信号