基于基于LabVIEW的数据采集与信号处理系统设计的数据采集与信号处理系统设计
摘要:针对虚拟仪器技术具有性能高,易于实现硬件和软件集成等特点,将虚拟仪器技术和LabvIEW应用于测
试领城。以计算机和NI9201数据采集卡为硬件,以LabVIEW8.6软件作为开发平台,构建了数据采集与信号处
理的虚拟测
摘要:针对
关键词:虚拟仪器;LabVIEW;数据采集;信号处理
0 引言
随着计算机的快速发展,由美国国家仪器公司NI(NationalInstruments)提出的虚拟仪器技术引发了测试领域一场重大变革,
开创了“软件即是仪器”的先河,目前虚拟仪器技术的应用日益广泛。
虚拟仪器是指以通用计算机作为系统控制器,由软件来实现人机交互和大部分仪器功能的一种计算机仪器系统。与传统仪
器不同,虚拟仪器是由通用计算机和一些功能化硬件模块组成的仪器系统。在这种仪器系统中,不仅仪器的操作和测量结果的
显示是借助于计算机显示器以及虚拟面板的形式来实现的,而且数据的传送、分析、处理都是由计算机软件来完成的,这就大
大突破了传统仪器仪表在这方面的限制,方便了用户对仪器的使用、维护、扩展和升级等。NI公司开发的LabVIEW是目前最
为成功的虚拟仪器软件之一,它是一种基于G语言的32位编译型图形化编程语言,其图形化界面可以方便地进行虚拟仪器的开
发,并在测试测量、数据采集、仪器控制、数字信号处理等领域得到了广泛的应用。
1 虚拟仪器测试系统的结构
以美国国家仪器公司NI的LabVIEW8.6作为开发平台,配合NI公司的NI 9201数据采集卡作为硬件实现该测试系统的设计。
该系统可实现单、双通道的模拟信号的采集、虚拟信号的产生,同时完成对信号的分析与处理,测试系统的核心是前端数据采
集和后续信号处理。虚拟仪器测试系统的结构框图如图1所示。
2 程序设计模块
该测试系统体现了NI公司提出的“软件即是仪器”的思想,以LabVIEW8.6为平台,设计的虚拟仪器能够完成对数据采集卡采
集的模拟信号进行分析与处理,同时,利用LabVIEW的强大功能,开发了虚拟信号发生器模块,使得该虚拟仪器对仿真信号
进行分析与处理。也即该测试系统的信号源包括:数据采集卡采集的模拟信号;虚拟信号发生器模块产生的仿真信号。据采集
与信号处理系统的结构框图如图2所示。
2.1 信号源
本次设计的虚拟测试系统能够实现对信号的时域测量、波形显示、滤波、频谱分析等。其中,信号源模块包括NI 9201数据
采集的模拟信号和基于LabVIEW设计的虚拟信号发生器输出的仿真信号。
2.1.1 数据采集卡采集的模拟信号
以NI公司的NI 9201数据采集卡作为硬件,实现该数据采集系统的设计。NI 9201提供8个通道,12位模拟输入,ADC类型为
逐次逼进型(SAR)。它的通道与系统中的其他模块相隔离,模块的每个通道均具有过压保护功能,输入信号经扫描、缓冲和调
理后,由一个12位的模/数转换器对其采样。NI 9201的输入电路示意图如图3所示。
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