【文章內(nèi)容簡介】 、分析及存貯的庫函數(shù)。(3)即提供了傳統(tǒng)的程序調(diào)試手段，如設(shè)置斷點(diǎn)、單步運(yùn)行，同時(shí)提供有獨(dú)到的執(zhí)行工具，使程序動畫式運(yùn)行，利于設(shè)計(jì)者觀察程序運(yùn)行的細(xì)節(jié)，使程序的調(diào)試和開發(fā)更為便捷。(4)囊括了DAQ、GPIB、PXI、VXI、RS232/485在內(nèi)的各種儀器通信總線標(biāo)準(zhǔn)的所有功能函數(shù)，使得不懂總線標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)者也能夠驅(qū)動不同總線標(biāo)準(zhǔn)接口設(shè)備與儀器。(5)提供大量與外部代碼或軟件進(jìn)行連接的機(jī)制，諸如DLLS、DDE、ACTIVEX等。(6)強(qiáng)大的Internet功能，支持常用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，方便網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程測控儀器的開發(fā)。第三章 數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)所用到的硬件有：傳感器、NI SCC68接線盒、NI SCCTC02模塊、PCI6221數(shù)據(jù)采集卡、PC機(jī)。 數(shù)據(jù)采集卡 數(shù)據(jù)采集卡的選用選擇一款合適的數(shù)據(jù)采集卡，首先要了解數(shù)據(jù)采集卡的核心部件——A/D轉(zhuǎn)換器，此外還應(yīng)該了解板卡上一些有關(guān)部件和一些選用的指標(biāo)。(1)數(shù)據(jù)分辨率和精度精度和分辨率有所不同，精度除了涉及A/D轉(zhuǎn)換精度外還考慮測試系統(tǒng)各部分誤差。采集板卡的分辨率必須大于所要求的測試精度。(2)最高采樣速度數(shù)據(jù)采集卡的最高采樣速度一般用最高采樣頻率(Hz)來表示，它表示單通道采樣能使用的最高采樣頻率，這也就限制了該數(shù)據(jù)采集卡能夠處理信號的最高頻率(最高采樣頻率/2)。如果要進(jìn)行多通道采樣，則能夠達(dá)到的采樣頻率是原最高采樣頻率除以通道數(shù)。(3)通道數(shù)通道數(shù)指能夠同時(shí)采樣的通道數(shù)，根據(jù)測試任務(wù)選擇。任務(wù)的通道可自行設(shè)定，采集任務(wù)可以在DAQmx中進(jìn)行建立。(4)數(shù)據(jù)總線接口類型不同的總線接口類型的數(shù)據(jù)采集板卡的接口硬件形式不一樣，數(shù)據(jù)傳遞的規(guī)則和數(shù)據(jù)傳遞的速度也不一樣，PCI總線是臺式計(jì)算機(jī)中目前最通用的總線：而筆記本電腦中常用PXMCIA總線；PXI和VXI總線是比較新興的高速傳輸總線。(5)是否有隔離好的數(shù)據(jù)采集板卡每個通道的輸入和輸出之間帶有隔離放大器。對于工作在強(qiáng)電磁場干擾環(huán)境中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，選擇具有隔離配置的數(shù)據(jù)采集板卡才能保證數(shù)據(jù)采集的可靠性。(6)板卡本身是否帶有微處理器自身帶有微處理器(CPU)的數(shù)據(jù)采集卡可以當(dāng)作主機(jī)的下位機(jī)使用，自行控制采樣的進(jìn)行。(7)是否有標(biāo)定功能數(shù)據(jù)采集卡使用一段時(shí)間后，器件值會有變化，基準(zhǔn)電壓也可能會改變，零點(diǎn)會漂移。對于高精度的數(shù)據(jù)采集，需要每隔一段時(shí)間進(jìn)行精度標(biāo)定，好的數(shù)據(jù)采集卡具有自我標(biāo)定功能，但價(jià)格高很多。(8)支持的軟件驅(qū)動程序及軟件平臺和數(shù)據(jù)采集卡的硬件接口類似，買來的數(shù)據(jù)采集板卡能在什么軟件環(huán)境中使用，使用起來是否還需要自己編制驅(qū)動程序，這也是選擇一款數(shù)據(jù)采集卡很重要的因素。選擇數(shù)據(jù)采集卡的軟件除了和現(xiàn)有的測試系統(tǒng)兼容以外，還應(yīng)考慮其更廣泛的兼容性和靈活性，以備在其他測試任務(wù)和系統(tǒng)中也能使用。另外，數(shù)據(jù)采集卡的選擇還有一些常用的指標(biāo)，如輸入電壓的最大范圍、輸入增益的種類、是否有模擬輸出、輸入觸發(fā)的類型等。 PCI6221型數(shù)據(jù)采集卡 NI PCI6221數(shù)據(jù)采集卡：NI公司的PCI6221型數(shù)據(jù)采集卡。此卡性能適合設(shè)計(jì)的采集任務(wù)需要。它屬于NI公司M系列16位數(shù)采卡產(chǎn)品，具有16個模擬輸入通道，2個模擬輸出通道，10個數(shù)字I/O通道，具有從2Hz~1MHz范圍的的數(shù)字I/O功能，最大工作速率達(dá)到250Ks/s，輸入輸出電壓范圍10V~+10V。此外有37針數(shù)據(jù)接入端子，有32位的計(jì)數(shù)器和數(shù)字觸發(fā)。 傳感器的選擇在考慮到傳感器的可靠性，為了減少后續(xù)處理電路模塊的麻煩，最好選用的傳感器的輸出量是電壓量。溫度傳感器：比較經(jīng)濟(jì)的辦法是采用熱電偶傳感器。熱電偶由接線盒、接線端子、保護(hù)管、絕緣套管及內(nèi)部的熱電偶組成。其利用的原理是：當(dāng)兩個接點(diǎn)溫度不同時(shí)回路中將產(chǎn)生電勢，該電勢的方向和大小取決于兩導(dǎo)體的材料及兩接點(diǎn)之間的溫度差，而與導(dǎo)體的粗細(xì)、長短無關(guān)。這種現(xiàn)象稱為物體的熱電效應(yīng)（塞貝克效應(yīng)）。組成的測量傳感器稱為熱電偶。熱電偶價(jià)格合適，市場上可選擇的種類較多，國際電工委員會(IEC)對其中被國際公認(rèn)、性能優(yōu)良、產(chǎn)量最大的7種制定了標(biāo)準(zhǔn)， 熱電偶標(biāo)準(zhǔn)分類表分度號材料測溫范圍（℃）我國標(biāo)準(zhǔn)號S鉑/銠10鉑0~1300（1600）GB 377583B鉑/銠30鉑60~1600（1800）GB 290282K鎳鉻鎳硅、鎳鉻鎳鋁0~1200（1300）GB 261481T銅康銅200~+400GB 290382E鎳鉻康銅200~+900—J鐵康銅40~+750—R鉑銠13鉑0~1300（1600）GB 159879注：括號內(nèi)的溫度為短期測溫溫度K型熱電偶測溫范圍寬，價(jià)格便宜，適宜設(shè)計(jì)中選用。壓力傳感器：作為檢測壓力的傳感器必須有一定高的工作溫度范圍和耐濕能力。采集的信號是緩變信號，可以考慮采用霍爾式壓力傳感器。具有較高可靠性，能承受溫度和濕度的變化影響。輸出的是電壓量，能用于遠(yuǎn)距離的測量和顯示?；魻柺綁毫鞲衅骰驹景▋刹糠郑阂徊糠质菑椥栽?，如彈簧管或膜盒等，用它感受壓力，并把它轉(zhuǎn)換成位移量；另一部分是霍爾元件和磁路系統(tǒng)。工作原理：彈性元件受力發(fā)生形變，帶動霍爾片在均勻梯度磁場中移動，作用在霍爾片上的磁場發(fā)生變化，由 (31)上式中B為磁感應(yīng)強(qiáng)度；I為流過磁場的電流；為磁感應(yīng)強(qiáng)度B與霍爾片法線方向的夾角；為產(chǎn)生的霍爾電勢；可知：霍爾片的變化，使輸出的霍爾電勢隨之改變，并且霍爾電勢與位移（壓力）成線性關(guān)系。 信號調(diào)理模塊信號調(diào)理是聯(lián)系傳感器和數(shù)據(jù)采集模塊的橋梁。隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，其輸出信號的可能性也不斷增加，測試系統(tǒng)在信號進(jìn)入數(shù)據(jù)采集卡之前所需做的工作也不斷增加，信號調(diào)理是一個不斷更新的環(huán)節(jié)，所做的工作主要有：信號放大(或衰減)、濾波、隔離、多路復(fù)用、擴(kuò)展、整流、熱電偶、補(bǔ)償、激勵、線性化、同步采樣保持等。選取的是NI公司的儀器信號調(diào)理板卡SCCTC02，是用于調(diào)理各類熱電偶的單通道模塊，包括J、K、T、B、E、N、R和S以及177。100 mV范圍內(nèi)的毫伏輸入。NI SCCTC02包括一個2 Hz低通靜噪濾波器、具有100增益的儀器放大器，以及實(shí)現(xiàn)M系列DAQ設(shè)備最高掃描速率的緩沖輸出。SCCTC02模塊的輸入電路還包含高阻抗偏壓電阻器，可用于熱電偶開路的檢測以及浮動熱電偶和接地參考熱電偶的處理。該模塊包括一個用于冷端溫度補(bǔ)償?shù)陌遢d熱敏電阻。： NI SCCTC02其特點(diǎn)有：（1）2 Hz低通靜噪濾波器和儀器放大器；（2）用于熱電偶和mV輸入的單通道模塊；（3）板載熱敏電阻可用于冷端溫度補(bǔ)償；（4）熱電偶開路檢測和自動接地參考； 接線盒NI SCC68是一款I(lǐng)/O接線盒，便于信號連往NI M系列或E系列數(shù)據(jù)采集設(shè)備。NI SCC68 適用于簡單卻可擴(kuò)展的臺式機(jī)測試系統(tǒng)。它有68個I/O信號連接螺絲端子、1個通用電路試驗(yàn)板區(qū)域和數(shù)個外接和接地電源的總線終端。通過SCC68的4個SCC插槽，可在測量系統(tǒng)中集成熱電偶、應(yīng)變計(jì)、RTD、頻率輸入、電流輸入、電壓衰減器、低通濾波器、測壓元件輸入、加速度傳感器、饋通板、SPDT繼電器、隔離的數(shù)字I/O設(shè)備和隔離電壓輸入模塊。：圖3. NI SCC68接線盒其特點(diǎn)有：（1）4個擴(kuò)展插槽用于SCC信號調(diào)理模塊；（2）68個螺栓端子，實(shí)現(xiàn)簡單的I/O連接；（3）多數(shù)情況下，借助DAQ設(shè)備進(jìn)行驅(qū)動 (見手冊)；（4）I/O接線盒可搭配M系列和E系列DAQ設(shè)備 (僅NIDAQmx)；（5）內(nèi)置冷端補(bǔ)償傳感器，適合低價(jià)位的熱電偶測量；（6）通用電路試驗(yàn)板，用于自定義電路； NIDAQ安裝NI測試產(chǎn)品包括NIDAQ驅(qū)動程序，用戶可以通過LabVIEW，Labwindows/CVI等應(yīng)用程序給驅(qū)動發(fā)送諸如采集、顯示和分析等指令，為用戶節(jié)省了編寫底層函數(shù)的時(shí)間和麻煩。NIDAQmx和NIDAQ(Legacy)不同版本所支持的NI應(yīng)用程序有所不同。：，由于條件限制。，首先插入安裝光盤，它將自動運(yùn)行。和他們的APINIDAQmx，你可根據(jù)自己的設(shè)備情況選擇：安裝程序也會自動檢測安裝在系統(tǒng)里的NI軟件以自動確定支持驅(qū)動和語言支持文件等。、調(diào)理模塊和接線盒。本文采用的是PCDAQ方式，安裝PCI設(shè)備時(shí)必須按以下步驟：(1)確保關(guān)掉電源，拔出電源插頭。(2)打開電腦機(jī)箱，找到PCI插槽。(3)用手接觸電腦的任何金屬部分以釋放靜電。(4)把PCI設(shè)備(本文是NIPCI數(shù)據(jù)采集卡)插入PCI插槽。(5)把PCI設(shè)備用安裝螺釘固定在電腦背板上。(6)重新裝好機(jī)箱。amp。Automation圖標(biāo)打開MAX，然后Devices and Interfaces下拉菜單，找到所安裝的設(shè)備，可以找到所安裝的PCI6221數(shù)據(jù)采集卡，右擊設(shè)備，進(jìn)行自測，若檢測成功則進(jìn)行下一步的操作。，選擇Properties進(jìn)行數(shù)據(jù)采集卡的配置設(shè)定，可參照使用說明書。文檔包括設(shè)備的支持文件和工具包。、以及接傳感器和導(dǎo)線。在本文中，只對采集程序進(jìn)行虛擬測試，故這些硬件可適時(shí)缺省。打開MAX在Devices and Interfaces選擇TestPanels，打開測試面板界面，通過tabs可逐項(xiàng)選擇測試內(nèi)容。物理通道是指信號端口，負(fù)責(zé)接受或發(fā)送模擬或數(shù)字信號。而虛擬通道則是設(shè)置的稱謂，包括名字、物理通道、輸入端口連接、信號測試和發(fā)生類型。在NIDAQ中，虛擬通道的配置可以在任務(wù)中進(jìn)行，也可以獨(dú)立配置。任務(wù)的配置有兩種方法。第一，可以右擊Date Neighborhood選擇Create New窗口，在窗口中選擇NIDAQmx Task，然后點(diǎn)擊Next。第二，也可通過LabVIEW里的DAQ助手來實(shí)現(xiàn)，按里面的提示進(jìn)行操作。在新建任務(wù)界面上選擇任務(wù)類型，在界面上可看到有溫度、應(yīng)變等各種參量專門任務(wù)類型，本設(shè)計(jì)采集多路信號，而且各路物理信號不盡相同，所以把這些物理信號轉(zhuǎn)為電壓統(tǒng)一采集，所以在這這里選擇電壓采集任務(wù)的類型時(shí)，在界面上選擇Analog Input中的Voltage任務(wù)類型。然后點(diǎn)擊Finish到下一級通道選擇界面，用兩路信號發(fā)生器模擬調(diào)理過的信號輸入采集卡，然后在界面上選擇兩個通道，每個任務(wù)的物理通道號和對應(yīng)一個傳感器輸入信號。 DAQmx介紹在LabVIEW中，數(shù)據(jù)采集VI主要位于NI Measurements子模板，在這個子模板中，又分別有Data Acquisition和DAQmxData Acquisition兩個子模板，其中前者是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集VI，后者是數(shù)據(jù)采集DAQmx類型的數(shù)據(jù)采集VI。傳統(tǒng)類型的數(shù)據(jù)采集VI面向單個數(shù)據(jù)采集卡直接采進(jìn)信號的電壓值，其操作對象是單個的數(shù)據(jù)采集卡；而DAQmx類型的數(shù)據(jù)采集VI可以面向多個數(shù)據(jù)采集卡，其操作對象是信號輸入或輸出通道，并且采進(jìn)來的電壓值可以根據(jù)預(yù)先給定的規(guī)則變換成實(shí)際的物理量值，如位移、應(yīng)變等。本文采集多路信號，采用DAQmx數(shù)據(jù)采集VI編程。DAQmx其實(shí)是NI公司開發(fā)的測量服務(wù)軟件，可以把測量服務(wù)軟件看作是I/O驅(qū)動軟件層，然而它不僅僅是一個驅(qū)動。測量服務(wù)是快速應(yīng)用程序開發(fā)中最為重要的部分之一。這個軟件提供了虛擬儀器軟件和硬件之間的連通性以用于測量和控制。直觀的應(yīng)用程序編程接口(API)、儀器驅(qū)動、配置工具、快速I/O助手和其他包含在所購買的NI硬件中的軟件是它的特色。NI測量與自動化瀏覽器(MAX)和DAQ Assistant(DAQ助手)是NIDAmx測量服務(wù)軟件體現(xiàn)它無限價(jià)值的兩個例子。MAX配置工具特性包含配置和測試I/O，以及存儲標(biāo)定、校準(zhǔn)和通道別名信息，這些對于以更短的時(shí)間完成首次測量、維護(hù)測試系統(tǒng)和解決測試系統(tǒng)故障是十分重要的。DAQ助手是一個交互式工具，用來快速創(chuàng)建測量應(yīng)用程序，它提供了一個面板，用戶可以在上面輕松配置常用的DAQ參數(shù)，而無需任何編程工作。DAQmx具有很多優(yōu)點(diǎn)，它能更輕松地往DAQ API中添加新特性、更輕松地添加新設(shè)備、更有效的多線程數(shù)據(jù)采集、提高數(shù)據(jù)采集性能(尤其是單點(diǎn)性能)、更輕松地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。此外，DAQmx將支持NI公司的高性能新硬件產(chǎn)品，包括M系