基于LabVIEW的VI—9ch信號檢測系統

高翔

隨著檢測技術的不斷發展，傳統的信號檢測儀器由于硬件的局限性以及使用的不方便，已經不能滿足眾多應用的情形，因此硬件要求不高、應用更加方便的虛擬儀器檢測系統正逐漸在工業生產和科學研究中得到應用。本文介紹了基于LabVIEW的信號檢測系統，包括其硬件的組成和軟件的實現。其中在軟件的人機交互界面中，以示波器功能為主要目標進行實現，使采集的信號更加能夠直觀方便的顯示出來，同時系統還具備儲存功能，方便觀察之前的數據。

【關鍵詞】傳感器 檢測 LabVIEW

LabVIEW實際上是一種基于計算機的測試儀器，其出現和廣泛使用對測控儀器產生較為廣泛的影響。采用LabVIEW圖形化語言進行編程，具有編程簡單方便、界面形象直觀、能夠縮短開發周期、以及可根據用戶的需要對系統做出快速更改等優勢。利用數據采集卡及計算機外圍硬件進行信號的采集與檢測， 然后用計算機所編的軟件來實現對信號的處理、計算和分析以及對測試結果進行顯示。

1 硬件系統

被測量通過傳感器可以將信號轉換成電壓或電流信號，通過數據采集卡將電壓或電流信號傳輸到計算機中，然后在LabVIEW軟件配置各端口，即可實現信號的轉化和顯示。

其中數據采集卡可以使用NI公司的USB-6259，該設備易于移動，有16位的模擬輸入通道和4位模擬輸出通道，能夠滿足9路模擬信號的采集，通過USB接口與計算機相連，能夠更加方便得使用。信號檢測系統的系統搭建如圖1所示。

2 軟件系統

LabVIEW軟件可分為前面板、程序框圖面板以及控件選板三部分。前面板是人機交互界面，能夠直觀地顯示出開發者所需要得到的信息；程序框圖面板是設計的核心，對前面板上的控件進行定義、操作和連線；控件選板提供功能豐富的圖形化控件。

在VI-9ch信號檢測系統中，軟件系統的功能是實現信號的采集、處理、顯示與儲存。其中信號的采集是通過建立通道與數據采集卡進行數據的交換，信號的處理作用有兩個，一個是對信號進行濾波，另一個是編寫電信號與被測量之間數據轉換的函數。信號的處理需要根據不同的傳感器及參數來進行設置。信號的顯示與儲存方面，可以實現示波器功能的波形的顯示，并能夠將數據存儲下來觀察數據的變化情況。軟件功能如圖2所示。

2.1 信號采集程序

LabVIEW中信號采集是通過DAQmx實現的，整個采集過程需要經過創建任務、創建通道、設定采樣時鐘以及任務和錯誤輸出。其控件連接如圖3所示。

采樣時鐘控件的作用是設置采樣模式、樣本數和采樣率。根據香濃采樣定理，只需將采樣頻率設置到大于2倍信號頻率即可。

在信號采集程序中，最重要的是對創建通道控件進行配置，可以設置物理通道、最大值最小值、模擬量輸入輸出、數字量輸入輸出、計數器輸入輸出等參數。

2.2 波形的顯示與存儲

波形的顯示用的是前面板中的圖形顯示控件express XY圖，可以把電信號在坐標中顯示出來。此外，通過算法運算，可以將電信號還原成檢測量。這些數據通過數組元素合并控件，傳入寫入電子表格控件進行存儲。程序框圖如圖4所示。

2.3 手動、自動調節X、Y坐標程序

LabVIEW中提供了很多波形圖的屬性節點，通過調用這些屬性節點可以實現波形圖顯示更多功能。其中設置坐標軸最大值最小值是一個重要的功能，通過調節 X、Y坐標最大值和最小值，能夠得到適合的波形。坐標自動跟隨數據變化和手動調節波形圖坐標的轉換可分別由屬性節點Xscale.ScaleFit和Yscale.ScaleFit控制。

在使用中只用到自動和手動調節標尺的功能，因此可用布爾開關量來控制自動和手動的轉換。其示意圖如圖5所示。

在手動調節坐標的情況下，需要實現顯示比例（scale）和位移（position）的調節。在LabVIEW中，波形圖的屬性節點提供了坐標顯示的最大值和最小值設置，可以通過兩個旋鈕控件來實現。手動、自動調節Y坐標的程序圖如圖6所示。X坐標同理。

2.4 參數顯示

LabVIEW提供了常用信號測量的VI，有幅值和電平測量VI以及信號的時間與瞬態特性測量VI。實現頻率、周期、占空比、峰峰值等周期信號基本參數的顯示。信號基本參數的顯示界面如圖7所示。

3 測試驗證及結論

在1號通道中接入一路方波信號測試，運行VI-9ch信號檢測系統，在前面板中可以觀察到波形和信號的各項參數，通過X、Y標尺的調節，可以獲得滿意的信號圖形。將測試信號接入其它通道，通過調節通道選擇的布爾開關同樣可以準確顯示。前面板人機交互界面如圖8所示。

參考文獻

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作者單位

晉中學院 山西省晉中市 030619