虛擬儀器技術

第八章數據采集虛擬儀器技術傳感器和變換器信號調理輔助電路數據采集卡驅動程序硬件配置管理軟件應用軟件計算機

數據采集系統的組成：虛擬儀器技術

DAQ系統的基本任務是物理信號的產生或測量。要使計算機系統能夠測量物理信號，必須要使用傳感器把物理信號轉換成電信號（電壓或者電流信號）。有時不能把被測信號直接連接到DAQ卡，而必須使用信號調理輔助電路，先將信號進行一定的處理。數據采集是借助軟件來控制整個DAQ系統，

包括采集原始數據、分析數據、給出結果等。第八章數據采集虛擬儀器技術兩個大問題：硬件---信號調理卡、數據采集卡等軟件---LabVIEW

中數據采集的實現

第八章數據采集虛擬儀器技術數據采集系統結構：第八章數據采集虛擬儀器技術第一個問題：系統組成：信號放大、衰減；濾波；隔離；多路復用和擴展；整流；熱電偶補償；激勵；線性化；同步采樣等虛擬儀器技術一.信號調理及硬件選用（測試系統配置）信號調理卡的功能選擇確定信號調理板卡的配置方法信號調理模塊應盡量獨立于計算機硬件結構和軟件結構最后還應注意通信方式和可擴展性的選擇實驗臺/桌面配置 便攜式配置 機架堆疊配置將內插式數據采集卡與外部儀器系統的優點結合移動靈活應用于高速高精度的測試場合虛擬儀器技術二：數據采集卡選用數據分辨率和精度；最高采樣速度；通道數；數據總線接口類型；是否有隔離；板卡本身是否帶有處理器；是否有標定功能；支持的軟件驅動程序及其軟件平臺；輸入電壓的最大范圍、輸入增益的種類、是否有模擬輸出、輸入觸發的類型等。虛擬儀器技術從傳感器得到的信號大多要經過調理才能進入數據采集設備。信號調理方法包括（P180）放大隔離濾波激勵線性化數字信號調理信號調理虛擬儀器技術測量系統的連接方式⑴接地信號和浮動信號接地信號，就是將信號的一端與系統地連接起來；浮動信號，一個不與任何地（如大地或建筑物的地）連接的電壓信號，浮動信號的每個端口都與系統地獨立.⑵測量系統分類(P180)

差分測量系統參考地單端測量系統(RSE)

無參考地單端測量系統(NRSE)虛擬儀器技術差分測量系統虛擬儀器技術參考地單端測量系統

虛擬儀器技術無參考地單端測量系統

虛擬儀器技術根據實際情況，選擇合適的測量系統

測量系統接地信號浮動信號DEF**RSE**NRSE**虛擬儀器技術1.數據采集基本原理一個典型的數據采集系統：模擬輸入采樣/量化1101…數字輸入數字信號處理1101…數字輸出模擬重建模擬輸出虛擬儀器技術PCBase數據采集系統功能A/D轉換（模擬量/數字量轉換）D/A轉換（數字量/模擬量轉換）DIO（數字量輸入/輸出）Timer/Counter（定時器/計數器）虛擬儀器技術A/D基本信息：A/D：模擬量—數字量轉換把外部電壓信號轉成計算機能夠識別的數字信號采樣頻率MaxSamplingRate(S/s),SamplingFrequency(Hz)精度(Resolution)：8bit12bit14bit16bit輸入范圍(InputRange)(增益)：同步采樣(Simultaneousanaloginput)輪詢采樣(Multiplexanaloginput)突發模式采樣(Burstmode)觸發模式(Triggermode)隔離(Isolation)FIFO……虛擬儀器技術信號的分類：信息狀態速率幅值形狀頻率onofft1-0-t0.985ttf信號模擬量數字量開/關信號脈沖隊列直流信號時域信號頻域信號3.信號：虛擬儀器技術模擬信號電壓信號溫度壓力流量應力DC精度頻域信號振動語音聲吶分辨率采樣頻率精度觸發對采集卡的要求時域信號雷達回波血壓變化汽車點火波形分辨率采樣頻率精度觸發0.985ttf虛擬儀器技術信號的頻率代表信號變化快慢的物理量任何一種信號都可以轉換成一組正弦波的迭加不同的信號頻率不同：語音：<4kHz音樂：<20kHz超聲：20kHz~xxMHzFM收音機：MHz雷達：xGHz…虛擬儀器技術采樣頻率采樣周期的倒數表示采樣快慢的物理量多少時間采一個點/每秒采樣多少個點虛擬儀器技術同步采樣采用多個A/D芯片，不同通道采用同一時鐘保證不同通道的采樣時間相同（信號同步）輪詢采樣只采用一個A/D芯片，通過多路轉換開關實現不同通道的切換通道轉換時間可以通過外加采樣/保持電路保證采樣的同步突發模式采樣用通道時鐘控制通道間的時間間隔用另一個掃描時鐘控制兩次掃描過程之間的間隔BSSH4.多通道數據采集虛擬儀器技術第二個問題：LabVIEW

中數據采集的實現DAQ訪問模塊（驅動）數據采集模塊的分類

數據采集模塊的使用虛擬儀器技術一、數據采集模塊的分類

簡易模入VIs中級模入VIs高級模入VIs通用模入VIs虛擬儀器技術簡單模擬量輸入VI程序（EasyAI）：是表面層接口程序，它能執行基本的模擬量輸入、模擬量輸出、數字I/O，以及計數器/定時器操作。它簡單易用，并且包含一個簡單的出錯處理方法。當出錯時，將彈出一個對話框，顯示出錯信息，而用戶可以選擇中止程序執行或者忽略錯誤。中間層是中級模擬量輸入VI程序（IntermediateAI）：具備更多的硬件設置功能，靈活性，并且可以更有效地開發實用程序。它具有許多簡單程序所缺乏的功能，如外部時鐘等。它對出錯的處理也更加靈活，可以把出錯狀態信息傳遞給其它的程序，編程處理出錯情況。

高級程序涉及到與DAQ驅動程序的低層接口。通用應用程序是中級程序的組合。

虛擬儀器技術device——設備號channels——指定數據樣本的物理源

numberofsamples/ch——每通道要采集的樣本數，缺省值