【導(dǎo)讀】字儀表的水平，無法做到對(duì)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和分析。算機(jī)部分、甚至全部取代。把各種傳感器與計(jì)算機(jī)連接起來，首先需要有一個(gè)硬。通過軟件、計(jì)算機(jī)、采集板、接口硬件和傳感器組成的系統(tǒng)叫儀器系。LabVIEW就是計(jì)算機(jī)處理分析系統(tǒng)軟件之一。為基礎(chǔ)測(cè)量和工控軟件中，LabVIEW的市場(chǎng)普及率僅次于C++語言。LabVIEW是一種圖形化的編程語言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界。和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。虛擬儀器引入到數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域成為當(dāng)今數(shù)據(jù)采集的重要方法和手段。通過基于虛擬儀器的數(shù)據(jù)采集環(huán)境，同樣能夠“身臨。電子測(cè)量?jī)x器的功能和作用己經(jīng)發(fā)生了質(zhì)的變化。許多大型儀器公司均在虛擬儀器市場(chǎng)上占有一席之地。年國際上開始有虛擬儀器產(chǎn)品面市，當(dāng)時(shí)只有五家制造商推出的30種產(chǎn)品。100多種虛擬儀器產(chǎn)品，銷售額達(dá)億美元，占整個(gè)儀器銷售額73億的4%。的DAQ板己經(jīng)面世。進(jìn)一步發(fā)展使DAQ板成為最具吸引力的VI選件之一。

　　

【正文】 匝的市售漆包線。 VT1為結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 3DJ6， VT2 和 VT5 為雙結(jié)型三極管 9013， VT3 和 VT4 為結(jié)型三極管 9012。 圖 43 接收電路 Fig. 43 The circuit for receive signals C1 與 L 組成選頻回路，當(dāng)天線感應(yīng)收到信號(hào)，經(jīng)這個(gè)并聯(lián)諧振電路選取最大的諧振電壓，其它的臨頻信號(hào)則被衰減，這樣就會(huì)選出一個(gè)特定帶寬的信號(hào)。如果不這樣做的話，所有頻率的信號(hào)全部進(jìn)入后面放大電路，而放大電路對(duì)各種頻率的信號(hào)放大的效果是不同的，甚至有天壤之別，這樣會(huì)造成放大后的信號(hào)一片混亂，甚至有些小信號(hào)根本不能進(jìn)行放大。 接下來信號(hào)進(jìn)入結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 VT1 進(jìn)行放大和檢波。空中的高頻電磁波大部分是攜帶著有用的信號(hào)來傳播的，而信號(hào)（如音頻信號(hào)）的頻率相 對(duì)于載波頻率來說都是極低的。前面說過， PCI6014 數(shù)據(jù)采集卡的最大的采樣率為每秒 202100 個(gè)樣本 ，這樣對(duì) 100KHz 以上的信號(hào)就無能為力了。要知道空中的電磁波大部分遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于這個(gè)值，所以此時(shí)只能利用檢波管進(jìn)行半波檢波，將音頻信號(hào)（頻率足夠低）檢出來放大進(jìn)行測(cè)量。但是音頻信號(hào)的強(qiáng)度依然很小，這就需要加上一個(gè)復(fù)合放大器來提升信號(hào)的強(qiáng)度。如圖 43 所示。從 VT3 的集電極上引出的導(dǎo)線將信號(hào)送入數(shù)據(jù)采集卡上。進(jìn)一步被運(yùn)算分析。 程序設(shè)計(jì) 這個(gè)程序總體很簡(jiǎn)單，但要用到數(shù)據(jù)采集板卡，所以這里要用到一個(gè) AI Acquire Waveform 函數(shù)，這個(gè)函數(shù)從指定的通道上以特定的頻率獲取指定數(shù)量的樣本并返回獲得的數(shù)據(jù)。函數(shù)端口定義如圖 45 所示。 Device 為 DAQ 配置 PCI6014 時(shí)所設(shè)置的設(shè)備號(hào)，這里設(shè)定的是 1。 Channel 為通道號(hào)， PCI6014 提供了 16 個(gè)模擬輸入通道，本文在此選擇的是 3 通道，所以 channel 號(hào)填入 3，為 string 類型。 Number of samples 指出了采集的樣本數(shù)量。 Sample rate 表明了采樣的速度。 High limit 和 low limit 指出了信號(hào)的上下限， 這里選取了默認(rèn)值，那么它的默認(rèn)值就是在 DAQ 配置是指定的值。 Waveform 包含了獲取的模擬信號(hào)的數(shù)據(jù)。 Actual sample period 指出了兩個(gè)采集的樣本之間的時(shí)間。 圖 44 音頻信號(hào)測(cè)量程序 Fig. 44 The measurement procedure of audio signal 圖 45 AI Acquire Waveform 函數(shù) Fig. 45 AI Acquire Waveform function 這個(gè)程序?qū)?huì)把 PCI6014 采集的數(shù)據(jù)顯示在 LabVIEW 的顯示界面上。該程序的前置面板如圖 46 所示，可以看見前置面板對(duì)一些重要參數(shù)的配置。 圖 46 前面板設(shè)置 Fig. 46 the setup of panel 如圖 46，這個(gè)程序的參數(shù)配置就一覽無遺了：設(shè)備號(hào)為 通道號(hào)選 3，采樣量為 1000，采樣速率為 1000S/s，它可以最高設(shè)置到 10000S/s。 運(yùn)行結(jié)果及說明 如圖 47 所示，這是運(yùn)行結(jié)果。從圖中可以看出，從空中電磁波檢波出來放大的信號(hào)在 320Hz 處和 375Hz 處頻譜較為集中，這表明監(jiān)測(cè)出來的信號(hào)極有可能是音頻信號(hào)。為了驗(yàn)證這個(gè)假設(shè) ，我們?cè)谛盘?hào)輸出處加上功率放大電路，來推動(dòng)一個(gè)揚(yáng)聲器來工作，結(jié)果發(fā)現(xiàn)可以輸出一段聲音，表明我們的檢測(cè)是正確的。 圖 48 和圖 49 都是和圖 47 類似的電磁波上檢波出來的信號(hào)，而圖 410 是直接在線圈耦合的另一端接上 PCI6014 的數(shù)據(jù)采集線，但獲得的信號(hào)讓我迷惑不解，按照 NI PCI6014 給出的性能參數(shù)，對(duì)于微伏級(jí)的電壓它是無能為力的， 圖 47 音頻測(cè)量程序運(yùn)行圖 Fig. 47 The perform chart of audio measurement procedure 圖 48 電磁波測(cè) 量結(jié)果運(yùn)行截圖 Fig. 48 The perform chart of Electromagic measurement procedure 圖 49 音頻測(cè)量運(yùn)行結(jié)果截圖 Fig. 49 The perform chart of audio measurement procedure 圖 410 線圈上感應(yīng)的信號(hào) Fig. 410 The influnce signal on winding 但是我卻可以看到信號(hào)是這么的有規(guī)律而并非雜亂無章。經(jīng)過頻譜頻譜變換后也更證實(shí)了這一猜測(cè)，因?yàn)閺膶?shí) 驗(yàn)結(jié)果圖中可以看到，在 PCI6014 的能力范圍內(nèi)（只能測(cè)量小于 100KHz 的信號(hào)），信號(hào)過多的集中于 6000Hz、 56200Hz、 62200Hz、68200Hz、 74300Hz 附近，現(xiàn)在我還不能對(duì)這些信號(hào)做出客觀上的解釋，不知道信號(hào)從哪里來，也不知道它的作用，需要進(jìn)一步查看翻閱資料才能得出結(jié)論。 小結(jié) 只有親自用過 DAQ 采集卡和聲卡來分別采集數(shù)據(jù)，就會(huì)明白網(wǎng)絡(luò)上關(guān)于用聲卡代替 DAQ 的討論為何愈演愈烈。對(duì)于像 PCI6014 這樣的數(shù)據(jù)采集卡，你會(huì)舍得花上幾千元去購買嗎？一個(gè)小小數(shù)據(jù)采集卡的價(jià)格比一個(gè)完整 的微型計(jì)算機(jī)還貴，這就是憑借著技術(shù)的壟斷從而盛氣凌人的姿態(tài)。一個(gè)聲卡，價(jià)格幾乎低的可以忽略不計(jì)，遑論現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)均自帶有聲卡。那么我現(xiàn)在面臨的難題是，如何突破聲卡數(shù)據(jù)采集的局限。 我在用聲卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的過程中，常常為此事愁眉不展。主要表現(xiàn)在一下方面：聲卡的輸入電壓范圍有限，好一點(diǎn)的聲卡可以達(dá)到 1V1V 的輸入范圍，為此我們必須在外電路上加上衰減調(diào)理電路。 聲卡只能接收一定頻率以上的交流信號(hào)，這樣存在一定的問題，主要是由于聲卡的輸人端具有語音濾波器．對(duì)于含有直流量的交直流信號(hào)，其直流成分完全被隔離， 得到的樣本值為純交流數(shù)字序列，所以要建立一個(gè)基于聲卡的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)首先應(yīng)解決含有直流量的交直流信號(hào)的采集，即如何能夠在采集后恢復(fù)其直流成分。 聲卡的采集頻率有其先天的不足，一般的聲卡的采樣率最多能達(dá)到 44100Hz，且只有 8000、 11250、 22500、 44100Hz這四種采樣率。如果需要 1000Hz 的采樣率，還得頗費(fèi)功夫，而對(duì)于 44100Hz 以上的采樣率就真的是望塵莫及了。但是利用聲卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的簡(jiǎn)單方便還是給我留下了深刻印象，如圖 411 所示，音頻線里包含了 3 根線，分別為左聲道輸入、右聲道輸入、地 線，左、右聲道分別與地線組合，便可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙通道輸入。 另外，還要考慮聲卡的頻率響應(yīng)，一般聲卡只是對(duì) 20Hz～ 20KHz 的音頻信號(hào)有比較好的響應(yīng)，對(duì)這范圍之外的信號(hào)有很強(qiáng)的衰減作用。對(duì)于測(cè)試，信號(hào)頻率在50Hz～ 10KHz 范圍內(nèi)比較好。因此考慮采集品質(zhì)的話，聲卡采集范圍更有限了。 圖 411 用一個(gè)簡(jiǎn)單的音頻線即可實(shí)現(xiàn)雙通道輸入 Fig. 411 Dual inputs by a simple audio line 對(duì)于不同的聲卡，其硬件接口有所不同，對(duì)于最普通的集成聲卡，一般有 3 個(gè)接口，從外觀上區(qū)分 ，粉紅色的為 Mic In，草綠色的為 Wave Out，淺藍(lán)色的為 Line In。 Mic In 接口只能接受較弱的信號(hào)，易受干擾，對(duì)于數(shù)據(jù)采集，一般常用 Line In 接口，它可接受幅值約不超過 的信號(hào)，這兩個(gè)輸入接口內(nèi)部都有隔直電容，直流或頻率較低的信號(hào)不能被聲卡接受。用集成聲卡做數(shù)據(jù)采集時(shí)，被測(cè)信號(hào)應(yīng)從淺藍(lán)色的 Line In 口引入，輸出信號(hào)應(yīng)從草綠色 Wave Out 口輸出。如圖 412所示。 總之，聲卡測(cè)量頻率范圍較窄，不能測(cè)直流信號(hào)（若測(cè)量的話，需要轉(zhuǎn)換電路），只能測(cè)量音頻范圍內(nèi)的信號(hào)，而且其增益較大 ，不能直接測(cè)量強(qiáng)度較強(qiáng)的信號(hào)，一般只能直接測(cè)量毫伏級(jí)的信號(hào)。 圖 412 主板的聲卡接口 Fig. 412 The audio interface on the main board 5. 結(jié)束語 本文關(guān)于數(shù)據(jù)采集給出了兩種方式，但都基于 LabVIEW?；?LabVIEW 利用 DAQ 數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集確實(shí)展現(xiàn)了強(qiáng)大的功能，此外還有無與倫比的靈活性和簡(jiǎn)單的維護(hù)性。七十年代的時(shí)候，飛機(jī)生產(chǎn)工廠為了進(jìn)行一些參數(shù)的測(cè)量，其間的線纜可以密布一個(gè)屋子。從這個(gè)背景來出發(fā)， LabVIEW 的出現(xiàn)毫無疑問是一個(gè)革命性的產(chǎn) 品，將工程師從線纜纏繞的桎梏中解脫出來，進(jìn)行更方便更快捷更準(zhǔn)確的測(cè)量。 然而 DAQ 數(shù)據(jù)采集卡的價(jià)格被 NI 公司推向了一個(gè)讓人仰視的程度，這讓新一代的LabVIEW 研究者或者初學(xué)者陷入尷尬。為此本文還從另一個(gè)角度出發(fā)來談?wù)摶贚abVIEW 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這就是利用聲卡作為數(shù)據(jù)采集卡，目前這一研究的缺陷在于，聲卡并不能無縫的接收直流信號(hào)或含有直流量的交流信號(hào)以及低頻率（小于 50Hz）信號(hào)，且采樣頻率只有固定的 8000、 11250、 22500、 44100Hz 四種采樣率?？v使成本再低，也無法掩蓋這些巨大的缺陷。因此 對(duì)基于聲卡的數(shù)據(jù)采集目前只在研究方面有很大的價(jià)值，或者在一些簡(jiǎn)單的交流信號(hào)的測(cè)量方面有著實(shí)用性。 不管怎樣，對(duì)于這兩種基于 LabVIEW 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究，有助于對(duì) LabVIEW與數(shù)據(jù)采集的深入認(rèn)識(shí)。隨著對(duì) LabVIEW 的不斷深入了解，相信在用聲卡采集數(shù)據(jù)方面必會(huì)邁出實(shí)質(zhì)性的步伐。