LabVIEW在模拟信号采集与处理系统中的应用

下载需积分: 46 | RAR格式 | 1.37MB | 更新于2025-04-14 | 181 浏览量 | 105 下载量 举报
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在探讨“基于LabVIEW的模拟信号采集处理”这一课题时,我们首先要了解几个核心概念和关键技术点,它们分别是信息获取、数字信号处理、传感器技术、虚拟仪器技术以及LabVIEW开发平台。 首先,信息获取是信息技术及系统的基础。在模拟信号处理的背景下,信息获取涉及到从各种物理现象中采集模拟信号,这些信号可能是温度、压力、声音等不同形式的物理量转换而来的电信号。在模拟信号采集过程中,常常需要借助传感器将这些物理量转换成模拟电压或电流信号,以便进一步的数字化处理。 数字信号处理是现代信号处理领域的一项核心内容,它涉及到信号的采样、量化、滤波、变换、特征提取等步骤。数字信号处理的一个重要优势是可以利用软件实现复杂的信号分析算法,而且具有可重复性、灵活性和高精度等特点。在基于LabVIEW的项目中,数字信号处理技术能够提供强大的工具集,用于设计出精确且高效的信号处理流程。 传感器技术是信息获取的重要组成部分。传感器能够将外界环境变化的物理量转换为可用的电信号,是信息获取系统中最为关键的部件之一。对于模拟信号采集系统来说,选择合适的传感器非常重要,它决定了信号采集系统的性能,包括灵敏度、精度、稳定性和响应时间等。 虚拟仪器技术是20世纪80年代以后发展起来的一种新型仪器概念和技术,其核心思想是利用计算机的强大功能结合模块化的硬件,实现传统仪器的功能,并且能够通过软件进行更加灵活的扩展。虚拟仪器通常包括可重配置的硬件和软件两大部分,软件部分特别强调用户界面的设计和用户编程的自由度,使得用户可以自定义各种测量和控制任务。 LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是一种图形化编程环境,由美国国家仪器公司(National Instruments,简称NI)推出。LabVIEW是虚拟仪器技术的典型代表,它将复杂的数据流编程简化为流程图式的编程,非常适合进行数据采集、仪器控制以及工业自动化等领域。LabVIEW提供了大量的函数库和工具包,支持各种数据采集卡和外部设备,使得用户可以快速构建出具有专业水准的测量和控制应用系统。 在本设计中,项目的实施目标是基于虚拟仪器的标准化、系列化、模块化的硬件和软件平台,搭建一个集信号采集、处理与分析以及数据采集回放系统于一体的完整方案。这样的系统能够让学生在实践中掌握虚拟仪器设计与应用的基本技能,加深对基础理论知识的理解,提升工程实践能力。 至于“压缩包子文件的文件名称列表”中提及的“本科+1512440612+黄雨行+课程设计”,这可能是指某个学生的课程设计文件的命名方式。其中,“本科”可能表示这是本科生的课程设计,“1512440612”可能是文件的唯一标识码,“黄雨行”可能是该学生的名字,“课程设计”表明这是其课程设计相关的工作成果。这种命名方式有助于文件的管理和检索,确保每个学生的作品能够被准确记录和区分。

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基于Labiew的数据采集实验报告 实验目的 通过软件Labiew编写前面板和程序框图,将外部信号接于数据采集卡的模拟输入0号 通道,外部信号由单片机和AD9850组成的信号发生器发出。当在Labview环境下运行程序 时,信号发生器所发出的信号显示在面板上。仪器面板如下图所示。 实验器材 PC机一台,单片机开发箱,信号发生器,数据采集卡,示波器,Labiew软件,220V交 流电源,导线若干等。 实验原理 数据采集(DAQ)是指从系统外部采集数据并进行转换后传输到系统内部的过程,能 够提供这一功能的完整系统被称为数据采集系统(Data Acquisition System)。 显示波形的原理框图如下: 在上图所示的框图中,计算机对采集卡发出指令,启动采集卡,计算机将采集的信号 数据进行存储、处理和显示,从而将波形显示在面板上。 采集卡将被测信号转为离散的数字信号,并保存在计算机的数组中,计算机通过Lab iew软件将保存在数组中的离散数字信号显示在图形控件中。 Labview数据采集Labview中提供了很多关于数据采集的相关的VI,利用这些VI可以创建相关的要求 的数据采集系统,下图是程序框图的测量I/O中的DAQ子模板界面图。 下面介绍几个主要的数据采集的VI。 DAQmx创建通道 模拟输入初始化,给其分配一个任务ID。 DAQmx开始任务 模拟输入开始,将数据暂存在数据采集卡的缓存中。 DAQmx读取 模拟输入读数,从数据采集卡的缓存中读至计算机中。 DAQmx定时 采集时的一些参数设置。 DAQmx清楚任务 模拟输入清楚任务。 这几个VI的详细端子图如下所示: 我们采用带缓冲的模拟输入,即数据先从DAQ设备传到缓冲中,然后由DAQmxRead.VI 读取到应用程序内存中。这种输入又分为有限多点采集和连续采集。在设定缓冲大小时 ,如果使用缺省值或设为-1,则NI- DAQmx根据任务的配置,自动确定读取的采样点数,如果通过控件来输入我们的缓冲大小 ,则每通道的采样点数(Samples per channel)等于缓冲大小。 带缓冲的连续采集的程序流程程序如下: 3.模拟信号的一般采集过程 数据采集需要注意的问题 采样频率不能太低,采样频率太低会发生混叠现象,一旦发生混叠现象,就无法重构 原始信号。根据采样定理,采样频率至少是输入信号的最大频率的2倍,在工程应用中, 为了能够准确重构波形,采样频率一般是输入信号的5—10倍。 实验步骤 打开桌面上的Labview,新建一个VI,此时我们可以看到前面板和程序框图的界面。 在程序框图中添加DAQmxVI创建通道,按照该VI的各端口的含义创建输入控件,设定物理 通道、最大值、最小值等参数,然后将创建的控件和该VI用相应的数据线连接起来。 在程序框图中添加DAQmx定时VI,按照该VI的各端口的含义创建输入控件,设定采样率、 采样模式等参数,然后将创建的控件和该VI用相应的数据线连接起来。 在程序框图中添加DAQmx开始任务VI,将以上三个VI的输入输出端口连接起来,这就组成 了可以采集数据了,然后再添加读取数据的VI。 在程序框图中添加DAQmx读取VI,并创建波形输出显示控件,可以显示采集到得两路信号 的波形,同时添加一个信号拆分控件,将两路信号分别用输出控件显示,而且将信号引 入到运算中。 按照我们的计算公式,在程序框图中添加相应的运算符号和运算函数,最将数值显示在 数值显示控件中。如下图所示。 在程序框图中添加while循环结构,将读取VI和运算程序放在循环中,并创建一个停止按 钮,作为while循环的退出条件。 在程序框图中添加DAQmx清楚任务VI和错误处理的VI,连接好相对应的数据线。完成后的 程序框图如下图所示。 8.保存前面板的面板图和后面板的程序框图。 9.调试程序。 实验结果 当从信号发生器中发出一定频率的正弦信号时,运行我们编辑好的程序,在图表控件 上将会显示出波形。显示的结果如下图所示。  ----------------------- 数据采集实验报告全文共6页,当前为第1页。 采集卡 计算机 Labiew软件 信号 数据采集实验报告全文共6页,当前为第2页。 参数设置 采集数据 从缓存中返回数据 完成? 停止采集 显示错误 是 否 开始 数据采集实验报告全文共6页,当前为第3页。 计算机总线 Labiew 计算机 多路开关 数据采集卡 通道1 通道8 A/D 缓存 数据 信号 信号 数据采集实验报告全文共6页,当前为第4页。 数据采集实验报告全文共6页,当前为第5页。 数据采集实验报告全文共6页,当前为第6页。
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