数据采集上修改.ppt

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第六讲第六讲：

数据采集（上）数据采集（上）LabVIEW图形编程及图形编程及虚拟仪器技术虚拟仪器技术本堂课内容数据采集（上）一、一、测试系统简介测试系统简介DAQ-DataAcquisition被测对象传感器信号调理数据采集信号处理仪器面板1.测试系统组成测试系统组成在基于计算机构建的虚拟仪器及自动测试在基于计算机构建的虚拟仪器及自动测试系统中，软件起着重要作用。

具体包括所用到系统中，软件起着重要作用。

具体包括所用到硬件（典型硬件如数据采集卡，等等）的驱动硬件（典型硬件如数据采集卡，等等）的驱动程序（程序（NI-DAQmx；NI-VISA，等）；应用程，等）；应用程序编程接口序编程接口;再上层的，是再上层的，是LabVIEW等编程等编程环境软件；最后环境软件；最后,还有用户根据自己需求所构还有用户根据自己需求所构建（编制）的应用程序。

建（编制）的应用程序。

虚拟仪器及系统的软件虚拟仪器及系统的软件用户编制的测量应用程序用户编制的测量应用程序应用软件编程环境应用软件编程环境LabVIEW,LabWindows/CVI,MeasurementStudio配置软件配置软件MeasurementandAutomationExplorer（MAX）应用程序编程接口应用程序编程接口（API）硬件驱动程序硬件驱动程序NI-DAQmx现实世界的信号和物理量现实世界的信号和物理量信号调理信号调理数据采集与模块化仪器数据采集与模块化仪器传感器和变换器传感器和变换器2.信号分类信号分类3.测量系统信号输入方式测量系统信号输入方式实验中所构建的测量系统，实验中所构建的测量系统，可采用图示的差分式输入方式。

可采用图示的差分式输入方式。

输入信号输入信号+-至于测量系统的信号至于测量系统的信号“参考地单端（参考地单端（RSERSE）”和和“无参考无参考地单端（地单端（NRSENRSE）”输入接线方式及相应用途，可参考教材或输入接线方式及相应用途，可参考教材或“帮助帮助”文件，或测量技术原理有关的教材等。

文件，或测量技术原理有关的教材等。

4.采样率采样率采样率采样率每秒（单位时间）采集被测信号的次数。

每秒（单位时间）采集被测信号的次数。

以较高采样率采集到的信号样本，能更真实地反映原信号。

以较高采样率采集到的信号样本，能更真实地反映原信号。

采样率过低，采样率过低，采得的数字信号看起来其频率可能与实际频采得的数字信号看起来其频率可能与实际频率不同，称为频率混叠（率不同，称为频率混叠（aliasingaliasing）（抗混叠（抗混叠LPLP）被采信号频被采信号频率为率为fs以以fs采样采样以以2fs采样采样以以4fs/3采样采样采样定理：

采样定理：

采样频率至少是被测信号中最高频率采样频率至少是被测信号中最高频率成分频率的两倍。

实际采样时，常取成分频率的两倍。

实际采样时，常取510倍。

倍。

5.分辨率分辨率3bit3bit的数据采集卡将的数据采集卡将010V010V的被测信号划分为的被测信号划分为22的的33次方份。

次方份。

显显然，如此采得的信号已非原被测信号。

然，如此采得的信号已非原被测信号。

16bit16bit的数据采集卡的数据采集卡将将010V010V划分为划分为22的的1616次方份（仔细看）。

次方份（仔细看）。

数字化测量仪器能够检测到的被测模拟信号的最小电平的数字化测量仪器能够检测到的被测模拟信号的最小电平的变化量，由数据采集卡的位数（变化量，由数据采集卡的位数（bitbit数）决定。

数）决定。

6.输入范围输入范围3bit的采集卡将的采集卡将010V划分为划分为2的的3次方份次方份测量仪器能够数字化地表征测量仪器能够数字化地表征被测信被测信号相应的电压信号号相应的电压信号的大小范围，由最小的大小范围，由最小值和最大值确定。

在数据采集卡已确定值和最大值确定。

在数据采集卡已确定即其位数确定前提下，应尽可能使输入即其位数确定前提下，应尽可能使输入范围刚好容纳被测信号的变化范围。

范围刚好容纳被测信号的变化范围。

3bit的采集卡将的采集卡将-1010V划划分为分为22的的33次方份次方份输入范围输入范围-1010V输入范围输入范围010V在右侧给出的示例中，第一个被测在右侧给出的示例中，第一个被测信号是信号是008.75V8.75V（输入范围是（输入范围是0-10V0-10V）;第第二个被测信号是二个被测信号是007.5V7.5V（输入范围是（输入范围是10V-+10V10V-+10V）。

显然，前者的采样效果更）。

显然，前者的采样效果更好一些。

好一些。

MAX中的驱动程序中的驱动程序DAQmx为为确立确立经哪个采集通道去采集被测信号这一经哪个采集通道去采集被测信号这一任务任务，要利用，要利用LabVIEWLabVIEW的的“测量及自测量及自动化浏览器动化浏览器”（MeasurementandAutomationExplore-MAXMeasurementandAutomationExplore-MAX）对数据采集卡）对数据采集卡进行配置。

进行配置。

MAXMAX也称也称“数据采集卡配置软件数据采集卡配置软件”。

对基于计算机构建的虚拟仪器测量系。

对基于计算机构建的虚拟仪器测量系统而言，计算机要与仪器硬件打交道，需要相应的硬件驱动程序。

在本实验室虚拟仪统而言，计算机要与仪器硬件打交道，需要相应的硬件驱动程序。

在本实验室虚拟仪器设计环境下，器设计环境下，“NI-NI-DAQmxDAQmx设备设备”是是数据采集卡驱动程序数据采集卡驱动程序。

路径：

桌面上路径：

桌面上MeasurementandAutomation设备和接口设备和接口二、数据采集任务确立及测量硬件驱动二、数据采集任务确立及测量硬件驱动关于数据采集卡的驱动程序关于数据采集卡的驱动程序一般而言，每种、每块数据采集卡均有自一般而言，每种、每块数据采集卡均有自己的驱动程序，它的作用就是去控制数据己的驱动程序，它的作用就是去控制数据采集卡的硬件操作。

采集卡的硬件操作。

数据采集卡的驱动程序由供应商提供，用数据采集卡的驱动程序由供应商提供，用户一般无需对其编写原理等做过多了解，户一般无需对其编写原理等做过多了解，而只要能正确使用该驱动程序实现对数据而只要能正确使用该驱动程序实现对数据采集卡硬件的控制，使其正确地完成了自采集卡硬件的控制，使其正确地完成了自己希望的数据采集操作即可。

己希望的数据采集操作即可。

MAX的主界面的主界面MAXMAX可实现的功能：

可实现的功能：

（11）浏览系统中接有的数据采集卡，并快速检测、配）浏览系统中接有的数据采集卡，并快速检测、配置数据采集卡及相应软件；（置数据采集卡及相应软件；（22）通过测试面板，验证和诊断数据采集卡工作）通过测试面板，验证和诊断数据采集卡工作情况；（情况；（33）创建新的采集通道、任务、接口和比例参数等。

具体地，）创建新的采集通道、任务、接口和比例参数等。

具体地，MAXMAX会会给每块数据采集卡分配一个逻辑设备号，以供给每块数据采集卡分配一个逻辑设备号，以供LabVIEWLabVIEW调用时使用。

在调用时使用。

在MAXMAX主界主界面左栏面左栏“我的系统我的系统”下有下有三个子目录三个子目录，其中，其中，“数据邻居数据邻居”存储了有关配置和存储了有关配置和修改任务、虚拟通道的信息；而通过修改任务、虚拟通道的信息；而通过“设备和接口设备和接口”，可配置本地或远程的数，可配置本地或远程的数据采集卡、串口及并口等硬件设备；最后的据采集卡、串口及并口等硬件设备；最后的“换算换算”则用于标定运算。

则用于标定运算。

二、二、1.测量及自动化浏览器测量及自动化浏览器MAXMAX的功能的功能a）a）通道通道物理通道：

物理通道：

连接被测信号的实际端子（对差分输入方式而言，连接被测信号的实际端子（对差分输入方式而言，每个物理通道对应每个物理通道对应22个端子；数字端口对应于个端子；数字端口对应于88条线）；条线）；虚拟通道：

虚拟通道：

是是一组属性设置的集合一组属性设置的集合，包含虚拟通道名、对应的，包含虚拟通道名、对应的物理通道、输入接线方式（差分物理通道、输入接线方式（差分/RSE/NRSE/RSE/NRSE等）、输入范围、等）、输入范围、缩放比例等。

缩放比例等。

b）b）NI-NI-DAQmxDAQmx任务任务，是一个或多个虚拟通道的集合，此外，它还包是一个或多个虚拟通道的集合，此外，它还包含了定时、触发等属性。

它代表了所要实施的一次信号测量或含了定时、触发等属性。

它代表了所要实施的一次信号测量或信号发生的操作。

信号发生的操作。

c）c）NI-NI-DAQmxDAQmx任务分为两种：

任务分为两种：

一种是独立于程序而存在、可以被各个程序所使用的，且可一种是独立于程序而存在、可以被各个程序所使用的，且可长长期保存期保存的任务（用的任务（用MAXMAX创建，且保存在创建，且保存在MAXMAX中）；中）；另一种是仅存在于某程序中且只能供该程序使用的所谓另一种是仅存在于某程序中且只能供该程序使用的所谓临时任临时任务务（用（用DAQDAQ助手助手ExpressVIExpressVI或或DAQmxDAQmx函数在框图面板上创建）。

函数在框图面板上创建）。

d）d）虚拟通道分为两种虚拟通道分为两种：

局部局部（LocalLocal）和和全局全局（GlobalGlobal）虚拟通）虚拟通道。

局部虚拟通道仅存在于某个道。

局部虚拟通道仅存在于某个DAQmxDAQmx定义的任务中（其生存定义的任务中（其生存期长短由期长短由任务任务决定）；而全局虚拟通道可长期保存在决定）；而全局虚拟通道可长期保存在MAXMAX中，中，且可被多个任务所使用。

且可被多个任务所使用。

二、二、2.用驱动程序用驱动程序DAQmxDAQmx配置测量通道和任务配置测量通道和任务数据采集卡驱动程序数据采集卡驱动程序DAQmx定义的任务、虚拟通道与物理通道间的关系定义的任务、虚拟通道与物理通道间的关系虚拟通道虚拟通道包含物理通道、输入范围、端子配置（差分包含物理通道、输入范围、端子配置（差分/RSE/NRSE）和缩放比例等）和缩放比例等多个属性；多个属性；任务任务包含一个或多个虚拟通道，且它除包含每个虚拟通道的属性外，包含一个或多个虚拟通道，且它除包含每个虚拟通道的属性外，还包含这些虚拟通道共用的采样和触发等属性（信息）。

还包含这些虚拟通道共用的采样和触发等属性（信息）。

使用使用MAX（数据采集卡配置软件）创建一个任务数据采集卡配置软件）创建一个任务首先，在首先，在MAXMAX界面的界面的“我的系统我的系统”-“数据邻居数据邻居”快捷菜单中快捷菜单中选择选择“新建新建”，打开了新建的，打开了新建的“数据邻居数据邻居”对话框。

对话框。

用用MAX创建任务的第一步创建任务的第一步：

建立：

建立“数据邻居数据邻居”路径：

桌面路径：

桌面MeasurementandAutomation.在对话框中，选择在对话框中，选择“NI-DAQmx任务任务”作为创建任务的目作为创建任务的目标，之后，点击标，之后，点击“下一步下一步”，进入下一层对话框。

，进入下一层对话框。

用用MAX创建任务的第二步创建任务的第二步：

在新建的在新建的“数据邻居数据邻居”列表中，选择建立列表中，选择建立“NI-DAQmx任务任务”。

在选择在选择NI-DAQmx任务类型方面，每个类型下都有更具体任务类型方面，每个类型下都有更具体的若干个选项可供选择。

在这里，以选择的若干个选项可供选择。

在这里，以选择“模拟输入模拟输入”类类型下的型下的“电压电压”选项为例。

选定之后，进入下一步骤。

选项为例。

选定之后，进入下一步骤。

用用MAX创建任务的第三步创建任务的第三步：

选择：

选择NI-DAQmx任务类型（这里，任务类型（这里，选择选择“采集信号采集信号”“模拟输入模拟输入”“电压电压”作为例子）。

作为例子）。

从从“支持物理通道支持物理通道”的列表中，选择本任务所要使用的物理通的列表中，选择本任务所要使用的物理通道