LabVIEW数据采集论文范文

1PCI-6221简介

NI-PCI6221是一款低价位多功能M系列数据采集板卡,具有单端16路/差分8路模拟输入,分辨率高达16bit,采样速率为250KS/s,输入最小电压范围为±200mV,最大电压范围为±10V,板上自带4095字节内存.

2系统软件设计

2.1系统功能设计软件设计是整个系统设计的核心,软件设计部分采用层次化和模块化思想,将整个系统划分分若干模块,模块化的程序结构不但使整个系统清晰明了,而且方便进行程序维护.基于LabVIEW的数据采集系统软件结构如图2所示.该系统软件部分包含了系统启动、用户登录、系统菜单、数据采集、数据处理、数据回放6个功能模块.

2.2系统界面设计本文针对6个功能模块分别开发了相应的界面.

2.2.1系统启动界面系统启动界面如图3所示.它包含了简单个人信息,绿色横条是系统启动条,显示启动进度,系统100%加载成功后,单击进入登录界面按钮可以跳转到用户登录界面,单击退出启动界面按钮则直接退出系统.

2.2.2用户登录界面用户登录界面如图4所示.它要求输入用户名和密码,功能是进行身份认证,认证通过后显示登录成功,一旦登录成功会自动进入到系统菜单界面,如果不能通过认证,只能通过退出按钮来退出系统.

2.2.3系统菜单界面系统菜单界面如图5所示.它由一列按钮构成,菜单程序运行后按钮被激活,分别单击数据采集、数据处理、数据回放按钮可跳转到对应界面,单击退出按钮返回到菜单按钮被激活前状态.

2.2.4数据采集界面数据采集界面如图6所示.它模拟实现了两路信号的采集,一路是电压信号,一路是温度信号.信号选择开关用于进行信号选择,通过信号选择开关既可以采集单路信号数据,也可以同时采集双路信号数据.针对温度信号设计了温度表盘,可精确显示温度值,另外还设定了温度下限和上限值,将温度限定在一个范围内,一旦超出这个范围,报警指示灯就会亮起来.数据采集界面包含了一些基本参数设置,此外还有返回和暂停两个按钮,单击暂停按钮,系统暂停连续采集数据,暂停中状态表现为数据信息停留在某一刻,单击返回按钮,可返回至系统菜单界面.李琳芳等院基于LabVIEW的数据采集与处理系统设计

2.2.5数据处理界面数据处理界面如图7所示.它包含了电压和温度两路信号,对电压信号分别进行了滤波、频谱分析、峰值压缩,对温度信号进行了均值压缩.此外还有温度表盘、一列选择开关、系统参数配置信息、暂停和返回按钮.滤波处理是信号处理中常用的一种手段,对于滤波处理,观察图7,可发现滤波后的电压信号清晰平滑,便于观察.频谱分析主要是求出信号的频域描述,有助于更全面地认知信号信息,进行信号特征提取.根据奈奎斯特准则,信号带宽小于采样频率的1/2,便能防止出现频谱混叠现象,恢复出原始信号,本文设置采样频率为1000Hz.观察图7发现电压幅度谱主要集中在0~50Hz,这是因为在实际工程中,为了恢复出高保真信号,要求信号带宽小于采样频率的1/10,加之软件仿真环境理想,因此信号幅度谱主要处于50Hz频段内.压缩采样是利用算法在保留信号信息的同时进行压缩处理,压缩处理可缩减数据体积,有利于传输.本文对电压信号进行了峰值压缩,对温度信号进行了均值压缩,设置压缩因子均为10,即对于电压信号,每10个采样值中标记出最大值,对于温度信号,每10个采样值中标记出平均值.电压信号峰值压缩后方便获取峰值信息,温度信号均值压缩后方便获取平均温度.

2.2.6数据回放界面数据回放界面如图8所示.可以读取之前存储的数据,实现数据再现.通过文件路径找到之前数据所在位置,并通过选择开关按钮选择回放的信号,接着运行系统回放程序,便可观察回放的数据.数据回放界面包含了电压和温度两路信号的回放,回放的数据结果以波形和表格数值两种形式呈现.观察图8发现在电压和温度波形始端有段空白区域,这是由于之前存储的文件中包含一些非数值的说明信息,是不能够被读取的.

3小结

虚拟仪器技术是计算机测控领域的前沿技术,本文参阅大量LabVIEW实例,以LabVIEW为平台,进行了虚拟仪器开发.系统硬件部分以NI-PCI6221采集卡作为仿真设备,软件部分借助LabVIEW编写程序模块,模拟实现了两路信号的采集、处理、存储和回放功能.整个设计流畅合理,系统的实现为工程应用实践提供了参考价值和技术指导.

作者：李琳芳贾芸芳李国厚单位：河南科技学院南开大学