【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 、分析及存貯的庫(kù)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(dòng)畫(huà)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(kāi)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(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的所有功能函數(shù)，使得不懂總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)者也能夠驅(qū)動(dòng)不同總線(xiàn)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(cè)控儀器的開(kāi)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(xiàn)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(cè)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(cè)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(lái)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(hào)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(cè)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(xiàn)接口類(lèi)型不同的總線(xiàn)接口類(lèi)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(xiàn)是臺(tái)式計(jì)算機(jī)中目前最通用的總線(xiàn)：而筆記本電腦中常用PXMCIA總線(xiàn)；PXI和VXI總線(xiàn)是比較新興的高速傳輸總線(xiàn)。(5)是否有隔離好的數(shù)據(jù)采集板卡每個(gè)通道的輸入和輸出之間帶有隔離放大器。對(duì)于工作在強(qiáng)電磁場(chǎng)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(huì)有變化，基準(zhǔn)電壓也可能會(huì)改變，零點(diǎn)會(huì)漂移。對(duì)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(dòng)程序及軟件平臺(tái)和數(shù)據(jù)采集卡的硬件接口類(lèi)似，買(mǎi)來(lái)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(lái)是否還需要自己編制驅(qū)動(dòng)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(cè)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(cè)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(lèi)、是否有模擬輸出、輸入觸發(fā)的類(lèi)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(gè)模擬輸入通道，2個(gè)模擬輸出通道，10個(gè)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(xiàn)盒、接線(xiàn)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(gè)接點(diǎn)溫度不同時(shí)回路中將產(chǎn)生電勢(shì)，該電勢(shì)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(zhǎng)短無(wú)關(guān)。這種現(xiàn)象稱(chēng)為物體的熱電效應(yīng)（塞貝克效應(yīng)）。組成的測(cè)量傳感器稱(chēng)為熱電偶。熱電偶價(jià)格合適，市場(chǎng)上可選擇的種類(lèi)較多，國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)對(duì)其中被國(guó)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(lèi)表分度號(hào)材料測(cè)溫范圍（℃）我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)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(hào)內(nèi)的溫度為短期測(cè)溫溫度K型熱電偶測(cè)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(cè)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(hào)是緩變信號(hào)，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(cè)量和顯示。霍爾式壓力傳感器基本元件基本包括兩部分：一部分是彈性元件，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(dòng)霍爾片在均勻梯度磁場(chǎng)中移動(dòng)，作用在霍爾片上的磁場(chǎng)發(fā)生變化，由 (31)上式中B為磁感應(yīng)強(qiáng)度；I為流過(guò)磁場(chǎng)的電流；為磁感應(yīng)強(qiáng)度B與霍爾片法線(xiàn)方向的夾角；為產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)；可知：霍爾片的變化，使輸出的霍爾電勢(shì)隨之改變，并且霍爾電勢(shì)與位移（壓力）成線(xiàn)性關(guān)系。 信號(hào)調(diào)理模塊信號(hào)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(hào)的可能性也不斷增加，測(cè)試系統(tǒng)在信號(hào)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(hào)調(diào)理是一個(gè)不斷更新的環(huán)節(jié)，所做的工作主要有：信號(hào)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(lì)、線(xiàn)性化、同步采樣保持等。選取的是NI公司的儀器信號(hào)調(diào)理板卡SCCTC02，是用于調(diào)理各類(lèi)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(gè)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(kāi)路的檢測(cè)以及浮動(dòng)熱電偶和接地參考熱電偶的處理。該模塊包括一個(gè)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(kāi)路檢測(cè)和自動(dòng)接地參考； 接線(xiàn)盒NI SCC68是一款I(lǐng)/O接線(xiàn)盒，便于信號(hào)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(jiǎn)單卻可擴(kuò)展的臺(tái)式機(jī)測(cè)試系統(tǒng)。它有68個(gè)I/O信號(hào)連接螺絲端子、1個(gè)通用電路試驗(yàn)板區(qū)域和數(shù)個(gè)外接和接地電源的總線(xiàn)終端。通過(guò)SCC68的4個(gè)SCC插槽，可在測(cè)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(cè)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(xiàn)盒其特點(diǎn)有：（1）4個(gè)擴(kuò)展插槽用于SCC信號(hào)調(diào)理模塊；（2）68個(gè)螺栓端子，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)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(dòng) (見(jiàn)手冊(cè))；（4）I/O接線(xiàn)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(cè)量；（6）通用電路試驗(yàn)板，用于自定義電路； NIDAQ安裝NI測(cè)試產(chǎn)品包括NIDAQ驅(qū)動(dòng)程序，用戶(hù)可以通過(guò)LabVIEW，Labwindows/CVI等應(yīng)用程序給驅(qū)動(dòng)發(fā)送諸如采集、顯示和分析等指令，為用戶(hù)節(jié)省了編寫(xiě)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(pán)，它將自動(dòng)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(huì)自動(dòng)檢測(cè)安裝在系統(tǒng)里的NI軟件以自動(dòng)確定支持驅(qū)動(dòng)和語(yǔ)言支持文件等。、調(diào)理模塊和接線(xiàn)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(kāi)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(kāi)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(cè)，若檢測(cè)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(shuō)明書(shū)。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(xiàn)。在本文中，只對(duì)采集程序進(jìn)行虛擬測(cè)試，故這些硬件可適時(shí)缺省。打開(kāi)MAX在Devices and Interfaces選擇TestPanels，打開(kāi)測(cè)試面板界面，通過(guò)tabs可逐項(xiàng)選擇測(cè)試內(nèi)容。物理通道是指信號(hào)端口，負(fù)責(zé)接受或發(fā)送模擬或數(shù)字信號(hào)。而虛擬通道則是設(shè)置的稱(chēng)謂，包括名字、物理通道、輸入端口連接、信號(hào)測(cè)試和發(fā)生類(lèi)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(guò)LabVIEW里的DAQ助手來(lái)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(lèi)型，在界面上可看到有溫度、應(yīng)變等各種參量專(zhuān)門(mén)任務(wù)類(lèi)型，本設(shè)計(jì)采集多路信號(hào)，而且各路物理信號(hào)不盡相同，所以把這些物理信號(hào)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(lèi)型時(shí)，在界面上選擇Analog Input中的Voltage任務(wù)類(lèi)型。然后點(diǎn)擊Finish到下一級(jí)通道選擇界面，用兩路信號(hào)發(fā)生器模擬調(diào)理過(guò)的信號(hào)輸入采集卡，然后在界面上選擇兩個(gè)通道，每個(gè)任務(wù)的物理通道號(hào)和對(duì)應(yīng)一個(gè)傳感器輸入信號(hào)。 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(gè)子模板中，又分別有Data Acquisition和DAQmxData Acquisition兩個(gè)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(lèi)型的數(shù)據(jù)采集VI。傳統(tǒng)類(lèi)型的數(shù)據(jù)采集VI面向單個(gè)數(shù)據(jù)采集卡直接采進(jìn)信號(hào)的電壓值，其操作對(duì)象是單個(gè)的數(shù)據(jù)采集卡；而DAQmx類(lèi)型的數(shù)據(jù)采集VI可以面向多個(gè)數(shù)據(jù)采集卡，其操作對(duì)象是信號(hào)輸入或輸出通道，并且采進(jìn)來(lái)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(hào)，采用DAQmx數(shù)據(jù)采集VI編程。DAQmx其實(shí)是NI公司開(kāi)發(fā)的測(cè)量服務(wù)軟件，可以把測(cè)量服務(wù)軟件看作是I/O驅(qū)動(dòng)軟件層，然而它不僅僅是一個(gè)驅(qū)動(dòng)。測(cè)量服務(wù)是快速應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)中最為重要的部分之一。這個(gè)軟件提供了虛擬儀器軟件和硬件之間的連通性以用于測(cè)量和控制。直觀的應(yīng)用程序編程接口(API)、儀器驅(qū)動(dòng)、配置工具、快速I(mǎi)/O助手和其他包含在所購(gòu)買(mǎi)的NI硬件中的軟件是它的特色。NI測(cè)量與自動(dòng)化瀏覽器(MAX)和DAQ Assistant(DAQ助手)是NIDAmx測(cè)量服務(wù)軟件體現(xiàn)它無(wú)限價(jià)值的兩個(gè)例子。MAX配置工具特性包含配置和測(cè)試I/O，以及存儲(chǔ)標(biāo)定、校準(zhǔn)和通道別名信息，這些對(duì)于以更短的時(shí)間完成首次測(cè)量、維護(hù)測(cè)試系統(tǒng)和解決測(cè)試系統(tǒng)故障是十分重要的。DAQ助手是一個(gè)交互式工具，用來(lái)快速創(chuàng)建測(cè)量應(yīng)用程序，它提供了一個(gè)面板，用戶(hù)可以在上面輕松配置常用的DAQ參數(shù)，而無(wú)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(xiàn)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