基于Lab VIEW的數據采集及分析系統的開發

南亞會

摘 要

虛擬儀器技術不僅可以實現軟件和硬件資源的共享，還方便與建成各種自動測試系統，同時還能夠充分利用計算機的所有功能，實現計算機的圖像化顯示功能、對信號的分析功能以及存儲數據的功能。本篇文章是在Lab VIEW的虛擬儀器技術的基礎上來分析數據采集和系統的開發。

【關鍵詞】Lab VIEW 數據采集 信號處理

1 對Lab VIEW虛擬儀器技術的概括描述

Lab VIEW虛擬儀器技術是一種通用編程系統，在這個系統中不僅僅有比較大的并能完成所有編程方面任務的數據庫，還有一些傳統的程序調制工具，比如說單步的執行和設置斷點等。Lab VIEW用的是圖標的方式來替代文本行，用這種方式來創建應用程序圖形化編程語言，與一些傳統的文本編程語言比較來說，Lab VIEW用的是一種數據流上的編程方法，其中的函數以及虛擬儀器的執行時的步驟主要是程序框圖中的所有節點中數據的流動方向。

2 以Lab VIEW為基礎的數據的采集和系統開發的分析

2.1 對于硬件方面上的設計

Lab VIEW系統硬件總共有兩個部分，一部分是NI數據采集卡，另一部分是上位機，這兩個部分中的上位機是主控計算機，它是整個硬件平臺的核心，上位機的主要任務是集中性管理整個計算機系統，在管理過程中需要借助對參數的管理，把控制的命令輸送到數據采集卡，從而能夠對控制命令進行計算和作出一定的處理，并將最終的結果顯現出來。通過計算機圖形來對多媒體技術進行綜合運用，把一些比較復雜的數據進行計算、處理以及將其運到后臺進行實施，最終用圖形、數字以及曲線等形式來將處理后的結果輸送給用戶。而數據采集卡的任務與之不同，它的主要任務是預處理這些數據，主要包括對數據進行采集、D/A和A/D兩者之間的轉換，以及放大數據等。在本篇文章所設計的系統中，用到的數據卡有NI6251，這種卡可以和Lab VIEW有效地進行連接。

2.2 對于軟件方面的設計

在數據采集方面，本篇文章中的系統主要是兩種模式，一種是連續采集，另一種是有限樣本采集。在對數據進行采集之前，應該對各個采集參數進行初始化設置，并且用NI數據采集卡來模擬數據通道，對外部的信號進行模擬，這個過程中，數據的采集可以用無線采樣或者是用有限采樣的方式進行數據的采集，所有采集到的數據都應該存在內存緩沖區域，以方便以后的調用。這個系統的識別、存儲以及對數據的推出都可以通過Lab VIEW這個平臺進行實現，以這個系統本身的輸出法與輸入法構架為基礎進行信號的采集，等到系統把所有的輸入信號處理完之后，就會對應地形成一些輸出信號，然后對提取并分析這些輸出信息。在本次研究的系統中，可以用PCI形式的數據采集卡，這種總線形式的Lab VIEW可以安裝可應用于各種卡的各種配置工具，可以說是MAX，它的主要功能是對讀取相關的設備管理器上的信息，并且還可以為每一個DAQ卡編輯相關的設備號，通過設備號還可以方便Lab VIEW設備的配置，從而實現信號的讀取，最后是在Lab VIEW基礎上來調用數據采集卡，從而可以實現對數據的采集。當被監測的這些信號接送到數據采集板卡以及與其相對應的硬件通道之后，從而調理數據采集卡收集到的相關信號，并且用接口實現把數據運輸到數據總線之中，在用數據采集卡實現了對所有信號的調理之后，所有處理過的信號就可以在計算機內部實現相關處理，而且針對用戶的應用程序可以用Lab VIEW中的MAX工具幫助進行訪問以及對數據的識別、讀取，在所有的配置都完成之后，可以用DAQMX這個軟件來讀取相關的數據，最后用相關的用戶測量的數據來對相關的信號進行分析、對數據進行讀取以及對信號進行顯示等等。這個系統的采集數據是順序結構，這個系統可以完成對被測量的相關信號的數據類型進行一定的選擇，針對這個用戶選擇的相關類型，數據采集系統會與用戶相對應的方式進行數據的采集的數據的調理。在對數據分析方面，整個數據分析設計系統之中，進行采樣的信號用的是脈沖信號，進行采樣的信號是所有信號的11%，并且采樣信號的周期是1.5m/s。在此系統進入到測試階段時，在初始信號電壓有51Hz的噪聲，并進行EMI的布局，在上面所有操作都完成之后，就會發現以上方式會造成進行測量的數據出現誤差，針對這種情況，為了能夠盡快對異常的情況進行相關處理，應該從技術方面查找相關原因，通過測量人員的分析，將誤差特別大的數據篩選出去。對于數據顯示方面，對于Lab VIEW收集到的所有數據和一定波形，要根據用戶的需要來進行相關的存檔和回放，以Lab VIEW為基礎，在應用程序中進行精度的測量、通道的相關測試以及對測量時間進行選擇，并要及時控制誤差比較大的測量值，及時將這些錯誤的測量值剔除出去，最后將該卡收集到的信息進行分析，并傳送到顯示器上，并在計算機中進行存儲。

2.3 Lab VIEW試驗應用方面

為了對這個系統的功能能夠進一步地證明，應該對此系統進行一定的試驗，整個試驗如下：PCI是數據總線，經過PCI借口把NI這個數據采集卡放置到計算機之中，并且利用函數發生器來形成一系列的脈沖信號，這些脈沖信號的比例約占有11%，這些脈沖信號的幅度為4v。然后將收集到的數據與通道進行連接，在系統軟件上的進行相關測試的時間是100ms，顯示屏幕上所顯示的幅度的倍數是1.5倍。最后將這些信號與傳統示波器顯示進行連接，并比較產生的結果，將誤差控制在1.5%范圍內。通過Lab VIEW試驗應用可以證明，這個系統對于維護和擴展都十分方便，在實驗室虛擬研究中具有非常重要的價值。

3 總結

本文通過對Lab VIEW硬件設計、軟件設計以及應用試驗的分析可以得出，這個系統對于維護和擴展都十分方便，在實驗室虛擬研究中具有非常重要的價值。

參考文獻

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作者單位

呂梁學院 山西省呂梁市 033000