基于虚拟仪器的多通道数据采集与处理系统设计

作者:王淑芳;杜飞明 刊名:机床与液压 上传者:单吉林

【摘要】介绍了虚拟仪器及其开发环境-Labview的特点,分析了Labview中的数据采集技术,并给出了数据采集应用实例。设计实验表明:将虚拟仪器与Labview结合用于常规的数据采集、测试、测量等任务,可以减少系统的开发时间,同时也提高了编程效率,节省系统成本。

全文阅读

0引言虚拟仪器技术在计算机测控领域得到了快速广泛的推广应用,从简单的仪器控制、数据采集到尖端的测控和工业自动化,从大学实验室到工业现场,从探索研究到技术集成,可以发现虚拟仪器技术应用的很多实例。国内外相关学者对此做了很多的研究工作,也发表了相关成果或论文。笔者想就虚拟仪器技术在数据采集系统中的应用,谈谈自己的一些初步探讨和体会。1虚拟仪器与图形化编程语言Labview虚拟仪器(VirtualInstrument,简称VI)是一种基于计算机的仪器,就是在通用计算机上加上软件和硬件,使得使用者在操作这台计算机时,就像是在操作一台他自己设计的专用传统电子仪器。在虚拟仪器系统中,硬件仅仅是为了解决信号的输入输出,软件才是整个仪器系统的关键,任何一个使用者都可以通过修改软件的方法,很方便地增减仪器系统的功能与规模,所以有“软件就是仪器”之说。虚拟仪器技术的出现,彻底打破了传统仪器由厂家义,用户无法改变功能的模式,虚拟仪器技术给用户一个充分发挥自己的才能、想象力的空间。用户(而不是厂家)可以随心所欲地根据自己的需求,设计自己的仪器系统,满足多种多样的应用需求[1]。Labview是美国NI公司开发的面向计算机测控领域的虚拟仪器软件开发平台。Labview是一种功能强大的图形编程语言,但它与传统的文本编程语言(如C语言)不同,采用了一种基于流程图的图形化编程形式,因此也被称为G语言(GraphicalLan-guage)。这种图形化的编程形式,方便了非软件专业的工程师快速编制程序。多任务并行处理一般是通过多线程技术来实现的,不同的任务实际上通过各自的线程轮流占用CPU时间片来达到“同时”处理的目的。Labview也采用了多线程技术,而且与传统文本式的编程语言相比,有两大优点:(1)Labview把线程完全抽象出来,编程者不需对线程进行创建、撤销及同步等操作。(2)Labview使用图形化的数据流的执行方式,因此在调试程序时,可以非常直观地看到代码的并行运行状态,这使编程者很容易理解多任务的概念[3]。虚拟仪器的硬件由仪器硬件和计算机硬件两部分组成。应用软件由仪器驱动程序、开发环境和用户接口三部分组成。2数据采集与处理系统的功能和组成2.1系统功能数据采集(DataAcquisition,简称DAQ)与处理系统的基本功能是物理信号的测量、采集与处理。要使计算机系统能够测量物理信号,首先要使用传感器把物理信号转换成电压或者电流之类的电信号。通常不能把被测信号直接连接到DAQ卡,而必须使用信号调理辅助电路,将信号进行一定的预处理。总之,数据采集与处理是借助软件来控制整个DAQ系统的,包括采集原始数据、分析数据和输出与存储数据。2.2系统组成设计过程中是采用炼油厂高温烟气发电系统的工艺参数检测作为应用对象的。系统结构框图如图1所示。图1系统结构框图系统的硬件包括温度传感器、压力传感器、位移传感器等传感器、信号调理模块、数据采集卡和工控机。信号调理模块选用的是美国国家仪器公司的NISCXI-1102型温度调理模块和NISCXI-1520型应变信号调理模块,用这两个模块完成对采集信号的预处理;数据采集卡采用的是NIUSB-6008DAQ型;工控机采用的是具有PXI插槽的一台计算机和一台PC机。整个系统共设置8路模拟输入端口,2路模拟输出端口,12路数字输入/输出端口,1路事件计数端口。2.2.1NISCXI-1102的特点和功能NISCXI-1102专为高精度热电偶测量而设计。它们具有相同的架构,该架构的每路输入通道包括了一个仪器放大器和一个2Hz的低通滤波器。在此架构下

参考文献

引证文献

问答

我要提问