LabVIEW数据采集与信号调理技术详解

"数据采集与信号调理是LabVIEW环境下构建数据采集系统的关键环节，涉及到从传感器获取信息到处理和分析的全过程。本课件适用于《虚拟仪器技术》、《自动测试技术》等课程的教学，由NI(中国)公司提供，仅供高校教师非商业使用。数据采集，即DAQ，涉及从各种设备和传感器自动收集数据，通常包括模拟输入、模拟输出、数字I/O等。多功能数据采集设备如NI的M系列卡集成了多种功能。数据采集广泛应用在众多工程和科研领域。信号调理是数据采集前对原始信号进行预处理的重要步骤，以确保数据的质量和准确性。数据采集系统通常包括传感器、硬件、I/O、软件和总线，硬件可能采用PCI、PCIe、USB、Ethernet等接口与PC连接，并支持多种操作系统。" 在深入探讨数据采集系统时，我们首先需要理解数据采集的基本概念。数据采集，或DAQ，是自动化过程的核心，它从各种物理环境中的传感器获取数据，这些数据可能是电压、电流、温度、压力等各种物理量的电信号表示。在狭义定义中，DAQ主要关注模拟输入，但广义上也包括模拟输出和数字I/O。现代技术中，许多传感器内置了A/D转换器，可以直接通过数字接口读取数据。 传感器作为数据采集的第一步，负责将物理现象转化为可测量的电信号。各种类型的传感器，如热电偶、RTD、热敏电阻用于温度测量，应变片和压电转换器用于力和压力的检测，麦克风用于声音捕捉，加速度计用于振动分析，电位器和光编码器用于位置检测，以及各种流量和pH值测量设备等，共同构成了丰富的传感器家族。 信号调理是数据采集过程中的重要组成部分，其目的是增强信号质量，消除噪声，提高测量精度。这可能包括放大、滤波、隔离、偏置调整等步骤，确保传感器信号适合于数据采集硬件的输入范围和特性。 数据采集硬件则扮演着连接PC和传感器的角色，通过PCI、PCIe、USB、Ethernet等接口将各种I/O设备集成到系统中。这种硬件可以将PC转变为一个强大的自动化测试平台，支持Windows、Linux和Mac等多种操作系统。 在实际应用中，数据采集系统可以构建为包含不同组件的复杂架构。例如，DAQ设备如NI的M系列多功能卡提供了模拟输入、输出和数字I/O功能，配合合适的软件如LabVIEW，可以实现高效的数据采集和处理。通过这样的系统，工程师和研究人员能够在各种工程和科学领域实现精确的数据测量和分析，推动技术创新和发展。