1、第十四讲,2013.6,内容与安排,LabVIEW数据采集的基础知识用声卡进行数据采集举例前面板的修饰 颜色 字体 装饰控件的应用,虚拟仪器简介,NI公司于20世纪70年代中期提出了虚拟仪器的概念。虚拟仪器是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义，具有虚拟面板，测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统，是计算机技术与仪器技术相结合的产物，其基础是计算机系统，核心是软件技术。,Construction of VI,Instrument Hardware,Processor,Memory,Display,Application Software,Instrument Driver,De
2、velopment Environment,User Interface,User,Computer Hardware,Typical VI Systems,LabVIEW的特点与优点,提供丰富的数据采集、分析及存储的库函数 包括了DAQ、GPIB、PXI、VXI、RS-232/485、USB在内的各种仪器通信总线标准的功能函数,数据采集原理,数据采集的任务,数据采集系统的任务:采集传感器输出的模拟信号并转换成计算机能识别的数字信号，然后送入计算机进行相应的计算和处理，得出所需的数据。与此同时，将计算得到的数据进行显示或打印，以便实现对某些物理量的监视，其中一部分数据还将被生产过程中的计算机控
3、制系统用来控制某些物理量。 数据采集系统性能的好坏，主要取决于它的精度和速度。,模拟信号的数字化处理,数据采集的核心过程就是将连续的模拟信号转换成离散的数字信号 采样点太多，会占用大量内存单元；采样点太少，会使模拟信号的某些信息被丢失，出现失真现象,采样定理,采样是将采样脉冲序列p(t)与信号x(t)相乘，取离散点x(nt)的值的过程。,X(0), X(1), X(2), , X(n),每周期应该有多少采样点 ？,故离散信号重构原信号时形成了频率不同于原信号频率的信号，即混叠（aliasing）干扰。,采样定理,为保证采样后信号能真实地保留原始模拟信号信息，信号采样频率必须至少为原信号中最高频
4、率成分的2倍。这是采样的基本法则，称为采样定理。,Fs 2 Fmax,需注意，满足采样定理，只保证不发生频率混叠，而不能保证此时的采样信号能真实地反映原信号x(t)。工程实际中采样频率通常大于信号中最高频率成分的3到5倍。,A/D采样前的抗混迭滤波：,混叠的消除,由采样定理可知，如果要求不产生混叠干扰，首先应使被采样信号X(t)成为有限带宽的信号。为此，对不满足此要求的信号，在采样之前，使其先通过模拟低通滤波器滤除高频成分，使其成为带限信号。这种处理称为抗混叠滤波预处理。 其次，应使采样频率fs大于带限信号最高频率fh的2倍，即fs2fh。 在实际工作中，考虑到实际的模拟低通滤波器不可能有理想
5、的截止特性，在其截止频率fh之后总有一定的过渡带，故采样频率常常选为（34）fh，甚至更高。,第三部分,LabVIEW中的数据采集,为什么选择LabVIEW做数据采集？,LabVIEW是一种面向工程师的编程语言，采用图形化编程，多线程同步运行，只需要连线就能进行软件的编制。提供了丰富的函数库和控件，搭建软件的界面非常迅速，一个熟练的工程师可能只需要几分钟就能搭建一个数据采集系统。 NI的数据采集卡提供了对LabVIEW丰富且完备的支持，驱动函数都是在底层的基础函数上进行了高度封装，用户不需要对采集卡具体工作有深入的了解，只要掌握这些驱动函数输入/输出端口的意义，就能进行数据采集开发。,模拟输入
6、的讨论,对于一些复杂的采集任务，可以采用一些特殊的采集方式，例如采用外部时钟采集、触发采集等； 触发采集种类很多，根据触发信号类型可以分为数字信号触发和模拟信号触发；根据触发形式可以分为边沿触发和窗口触发；根据触发功能可以分为启动触发、暂停触发和参考触发； 不是每个数据采集卡都具有这些特殊采样功能的，使用前要查看采集卡的使用手册； 在模拟输入采集系统中，实现数据采集并不复杂，数据处理与分析才是难点。,基于声卡的数据采集,声卡作为语音信号与计算机的通用接口，其主要功能就是经过DSP（数字信号处理）音效芯片的处理，进行模拟音频信号与数字信号的转换，因此，从其功能上来看，声卡也可以作为一块数据采集卡
7、来使用。声卡价格低廉，现在一般的电脑上都已经集成了声卡，用其取代常规的DAQ设备是一种很好的选择，而且LabVIEW中提供了专门用于声卡操作的函数节点，所以用声卡搭建数据采集系统也是非常方便的。,声卡的技术参数,声卡的技术参数主要有两个：采样位数和采样频率。 声卡采样位数的概念和数据采集卡的位数概念是一样的，是指将模拟信号转化为数字信号的二进制位数，反映了对信号描述的准确程度。位数显然是越高越好，目前市面上几乎所有声卡的主流产品都是16位，而一般数据采集卡大多只是12位，所以从这方面来讲，声卡的精度是比较高的。 声卡的采样频率一般不是很高，因为它只是处理音频信号，目前最高采样率为44.1KHz
8、，少数能达48KHz。对于普通声卡，采样频率一般设为4挡：44.1KHz、22.05KHz、11.025KHz和8KHz。 另外，还要考虑声卡的频率响应，一般声卡只是对20Hz20KHz的音频信号有比较好的响应，对这范围之外的信号有很强的衰减作用。对于测试，信号频率在50Hz10KHz范围内比较好。,声卡的硬件接口,对于不同的声卡，其硬件接口有所不同，对于最普通的集成声卡，一般有3个接口，从外观上区分，粉红色的为Mic In，草绿色的为Wave Out，浅蓝色的为Line In。 Mic In接口只能接受较弱的信号，易受干扰，对于数据采集，一般常用Line In接口，它可接受幅值约不超过1.5
9、V的信号，这两个输入接口内部都有隔直电容，直流或频率较低的信号不能被声卡接受。 用集成声卡做数据采集时，被测信号应从浅蓝色的Line In口引入，输出信号应从草绿色Wave Out口输出 。,Line In,Mic In,Wave Out,声卡采集的实例,声卡采集注意事项,声卡具有两个声道，关于采集通道，应该尽量选择立体声双声道采样，因为单声道采样，左右声道都相同，而且每个声道的幅值只有原信号幅值的1/2，而用立体声采样时，左右声道互不干扰，稳定性好，可以采两路不同的信号，而且采样信号的幅值与原幅值相同。 声卡不提供基准电压，不论A/D还是D/A，都需要用户对信号进行标定。 声卡测量频率范围较窄，不能测直流信号，只能测量音频范围内的信号，而且其增益较大，不能直接测量强度较强的信号。,前面板修饰,字体 颜色 装饰控件,谢 谢,
