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精品文檔-下載后可編輯X系列用于采集、分析及數(shù)據(jù)記錄的實現(xiàn)

用于采集、記錄、分析數(shù)據(jù)的各種方法和裝工程師經(jīng)常需要在長的時間周期內(nèi)監(jiān)視一些信號,然后繪制圖表和分析所得到的數(shù)據(jù)。許多應(yīng)用都需要監(jiān)視、記錄和分析數(shù)據(jù),如產(chǎn)品開發(fā)的設(shè)計驗證階段,環(huán)境試驗箱監(jiān)視,元件檢驗,工作臺測試和工藝流程的錯誤查找。數(shù)據(jù)采集的可選方法數(shù)據(jù)采集技術(shù)在過去的30年到40年中取得了長足的進步。例如在40年前的普通大學(xué)實驗室中,跟蹤溫度的裝置放在鈉鎢青銅的坩鍋中,裝置包括熱偶、電橋、檢查表、紙和筆。今天的大學(xué)生則是采用自動化的測量儀器,在PC上分析數(shù)據(jù)。今天有許多種采集數(shù)據(jù)的可選方法。選擇決定于一些因素,包括任務(wù)的復(fù)雜程度,要求的速度和精度,以及所需要的文檔。

您可以通過X系列數(shù)據(jù)采集(DAQ)設(shè)備采集各種各樣的數(shù)據(jù),包括各類模擬或數(shù)字信號。這些設(shè)備得益于現(xiàn)代PCIExpress及PXIExpress總線,具有低延時、高吞吐量的測量及輸出特性。X系列設(shè)備包括易用的NI-DAQmx驅(qū)動軟件,還提供的LabVIEWSignalExpressLE基礎(chǔ)版數(shù)據(jù)記錄軟件。您可以通過NILabVIEW圖形化開發(fā)環(huán)境,輕松地在應(yīng)用程序中添加更多分析功能以及創(chuàng)建自定義的用戶界面。

LabVIEW是一種程序開發(fā)環(huán)境,由美國國家儀器(NI)公司研制開發(fā)的,類似于C和BASIC開發(fā)環(huán)境,但是LabVIEW與其他計算機語言的顯著區(qū)別是:其他計算機語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼,而LabVIEW使用的是圖形化編輯語言G編寫程序,產(chǎn)生的程序是框圖的形式。隨著計算機功能的日益強大以及其體積的日趨縮小,這類儀器功能也越來越強大,目前已經(jīng)出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)的儀器。另一種方式是將儀器裝入計算機。以通用的計算機硬件及操作系統(tǒng)為依托,實現(xiàn)各種儀器功能。虛擬儀器主要是指這種方式。

常用的數(shù)據(jù)采集設(shè)備特性是模擬輸入,借助豐富的傳感器我們可以測量包括溫度、應(yīng)力、加速度等信號。常見的一種測量是使用壓力傳感器將壓力變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化,通常范圍在0至10V.您可以通過NI-DAQmx輕松地將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化到工程單位,如帕斯卡或磅每平方英寸等。X系列提供了用于連接傳感器的接線盒,其中包括了常見的BNC連接或螺栓端子連接等。

信號的快速驗證可通過測量及自動化管理器(MAX)中的測試面板來完成,它會與NI-DAQmx一同安裝。通過測試面板,您可以驗證信號是否連接正確,實時顯示信號大小,并測試DAQ設(shè)備的各項功能。在下圖的這個例子中,您能夠通過改變設(shè)置來檢查模擬輸入,并確認接受信號的完整性。

圖1.您可以通過MAX測試面板來檢查模擬輸入。

編程更多的自定義分析、顯示及數(shù)據(jù)記錄,您可以使用LabVIEW來完成。在LabVIEW中創(chuàng)建軟件定義的虛擬儀器只需通過兩個主要步驟:

在程序框圖中定義所需的功能

在前面板上創(chuàng)建用戶界面

您可以通過啟動LabVIEW,并打開空白VI來創(chuàng)建新的LabVIEW程序。

圖2.使用空白LabVIEW虛擬儀器(VI)來創(chuàng)建新的LabVIEW程序。

您可以在白色窗口(程序框圖)中拖曳DAQ助手,它是一個針對NI-DAQmx設(shè)備的配置向?qū)А?/p>

圖3.DAQ助手是NI-DAQmx設(shè)備的配置向?qū)А?/p>

DAQ助手提供實現(xiàn)常見測量類型的具體步驟指導(dǎo)。

圖4.DAQ助手與電壓選擇。

完成測量類型(上例中為電壓)及NI-DAQmx設(shè)備的選擇后,終配置窗口提供了電壓測量任務(wù)所需的所有參數(shù)。

圖5.通過DAQ助手分配所有電壓測量任務(wù)配置參數(shù)。

從DAQ助手獲得的測量數(shù)據(jù)可與圖形輸出控件連接,并顯示在前面板上。至此,虛擬儀器的基本功能已經(jīng)完成,點擊運行箭頭后將在圖表中顯示測量的結(jié)果。

圖6.基本虛擬儀器顯示仿真的數(shù)據(jù)。

通過各類內(nèi)置控件,您還可以在這些函數(shù)周圍添加更多的邏輯功能,如實現(xiàn)只有在點擊了前面板按鈕時才啟動數(shù)據(jù)記錄。您可以輕松自定義前面板,創(chuàng)建適合數(shù)據(jù)顯示風(fēng)格及習(xí)慣的用戶界面,并提供的可操控度。

添加分析及數(shù)據(jù)記錄功能

您可以通過添加函數(shù)在您的虛擬儀器中集成信號處理及分析功能。例如,通過信號分析選板添加頻譜測量函數(shù)。類似DAQ助手,當頻譜測量函數(shù)被拖曳至框圖中時,同樣會打開一個配置窗口。結(jié)果配置窗口如圖7所示。儀器中集成信號處理及分析功能。例如,通過信號分析選板添加頻譜測量函數(shù)。類似DAQ助手,當頻譜測量函數(shù)被拖曳至框圖中時,同樣會打開一個配置窗口。結(jié)果配置窗口如圖7所示。

圖7.頻譜測量函數(shù)打開的配置窗口。

您可以在原始信號邊上繪制經(jīng)過分析的信號。此外,您可以通過分支連接不同VI來實現(xiàn)各種類型的處理。LabVIEW在執(zhí)行應(yīng)用程序時將地發(fā)揮多線程處理器的優(yōu)勢。

圖8.這是一個包含仿真信號功率譜的新建VI。

處理數(shù)據(jù)的實時顯示很有用處,但同時往往需要將結(jié)果數(shù)據(jù)保存到磁盤,以便用于后續(xù)分析或生成。LabVIEW提供了多個保存數(shù)據(jù)的選項,其中包括寫入測量文件函數(shù),如圖10所示。

圖9.通過寫入測量文件函數(shù)將測量數(shù)據(jù)保存至磁盤。

存儲在磁盤上存儲的數(shù)據(jù),僅當其可以做到按需訪問以及正確解讀時才有價值。往往在數(shù)據(jù)保存時,數(shù)據(jù)本身沒有描述性的屬性,且格式不統(tǒng)一,并分布在不同的計算機上,這樣使得我們很難找到所需的數(shù)據(jù)集并從中獲得需要的結(jié)果。然而,您可以通過選擇合適的文件類型及存儲介質(zhì)來確保正確的數(shù)據(jù)存儲,不但能符合您的應(yīng)用程序需求,同時節(jié)省成本及時間。

對于基本的。csv或。txt文件,可以通過常見的文字處理及電子數(shù)據(jù)表格軟件來進行讀取,提供快速的小規(guī)模數(shù)據(jù)集訪問及簡單數(shù)據(jù)的顯示,使用LabVIEW可以輕松地做到這一切。然而這種方法使得數(shù)據(jù)檢索變得更困難,且增加了數(shù)據(jù)

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