【導讀】字儀表的水平，無法做到對大量的實驗數(shù)據(jù)的實時采集和分析。算機部分、甚至全部取代。把各種傳感器與計算機連接起來，首先需要有一個硬。通過軟件、計算機、采集板、接口硬件和傳感器組成的系統(tǒng)叫儀器系。LabVIEW就是計算機處理分析系統(tǒng)軟件之一。為基礎測量和工控軟件中，LabVIEW的市場普及率僅次于C++語言。LabVIEW是一種圖形化的編程語言，它廣泛地被工業(yè)界、學術界。和研究實驗室所接受，視為一個標準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。虛擬儀器引入到數(shù)據(jù)采集領域成為當今數(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。電子測量儀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上占有一席之地。年國際上開始有虛擬儀器產(chǎn)品面市，當時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，銷售額達億美元，占整個儀器銷售額73億的4%。的DAQ板己經(jīng)面世。進一步發(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為結型場效應管 3DJ6， VT2 和 VT5 為雙結型三極管 9013， VT3 和 VT4 為結型三極管 9012。 圖 43 接收電路 Fig. 43 The circuit for receive signals C1 與 L 組成選頻回路，當天線感應收到信號，經(jīng)這個并聯(lián)諧振電路選取最大的諧振電壓，其它的臨頻信號則被衰減，這樣就會選出一個特定帶寬的信號。如果不這樣做的話，所有頻率的信號全部進入后面放大電路，而放大電路對各種頻率的信號放大的效果是不同的，甚至有天壤之別，這樣會造成放大后的信號一片混亂，甚至有些小信號根本不能進行放大。 接下來信號進入結型場效應管 VT1 進行放大和檢波?？罩械母哳l電磁波大部分是攜帶著有用的信號來傳播的，而信號（如音頻信號）的頻率相 對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 個樣本 ，這樣對 100KHz 以上的信號就無能為力了。要知道空中的電磁波大部分遠遠高于這個值，所以此時只能利用檢波管進行半波檢波，將音頻信號（頻率足夠低）檢出來放大進行測量。但是音頻信號的強度依然很小，這就需要加上一個復合放大器來提升信號的強度。如圖 43 所示。從 VT3 的集電極上引出的導線將信號送入數(shù)據(jù)采集卡上。進一步被運算分析。 程序設計 這個程序總體很簡單，但要用到數(shù)據(jù)采集板卡，所以這里要用到一個 AI Acquire Waveform 函數(shù)，這個函數(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 時所設置的設備號，這里設定的是 1。 Channel 為通道號， PCI6014 提供了 16 個模擬輸入通道，本文在此選擇的是 3 通道，所以 channel 號填入 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 指出了信號的上下限， 這里選取了默認值，那么它的默認值就是在 DAQ 配置是指定的值。 Waveform 包含了獲取的模擬信號的數(shù)據(jù)。 Actual sample period 指出了兩個采集的樣本之間的時間。 圖 44 音頻信號測量程序 Fig. 44 The measurement procedure of audio signal 圖 45 AI Acquire Waveform 函數(shù) Fig. 45 AI Acquire Waveform function 這個程序?qū)?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一些重要參數(shù)的配置。 圖 46 前面板設置 Fig. 46 the setup of panel 如圖 46，這個程序的參數(shù)配置就一覽無遺了：設備號為 通道號選 3，采樣量為 1000，采樣速率為 1000S/s，它可以最高設置到 10000S/s。 運行結果及說明 如圖 47 所示，這是運行結果。從圖中可以看出，從空中電磁波檢波出來放大的信號在 320Hz 處和 375Hz 處頻譜較為集中，這表明監(jiān)測出來的信號極有可能是音頻信號。為了驗證這個假設 ，我們在信號輸出處加上功率放大電路，來推動一個揚聲器來工作，結果發(fā)現(xiàn)可以輸出一段聲音，表明我們的檢測是正確的。 圖 48 和圖 49 都是和圖 47 類似的電磁波上檢波出來的信號，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，但獲得的信號讓我迷惑不解，按照 NI PCI6014 給出的性能參數(shù)，對于微伏級的電壓它是無能為力的， 圖 47 音頻測量程序運行圖 Fig. 47 The perform chart of audio measurement procedure 圖 48 電磁波測 量結果運行截圖 Fig. 48 The perform chart of Electromagic measurement procedure 圖 49 音頻測量運行結果截圖 Fig. 49 The perform chart of audio measurement procedure 圖 410 線圈上感應的信號 Fig. 410 The influnce signal on winding 但是我卻可以看到信號是這么的有規(guī)律而并非雜亂無章。經(jīng)過頻譜頻譜變換后也更證實了這一猜測，因為從實 驗結果圖中可以看到，在 PCI6014 的能力范圍內(nèi)（只能測量小于 100KHz 的信號），信號過多的集中于 6000Hz、 56200Hz、 62200Hz、68200Hz、 74300Hz 附近，現(xiàn)在我還不能對這些信號做出客觀上的解釋，不知道信號從哪里來，也不知道它的作用，需要進一步查看翻閱資料才能得出結論。 小結 只有親自用過 DAQ 采集卡和聲卡來分別采集數(shù)據(jù)，就會明白網(wǎng)絡上關于用聲卡代替 DAQ 的討論為何愈演愈烈。對于像 PCI6014 這樣的數(shù)據(jù)采集卡，你會舍得花上幾千元去購買嗎？一個小小數(shù)據(jù)采集卡的價格比一個完整 的微型計算機還貴，這就是憑借著技術的壟斷從而盛氣凌人的姿態(tài)。一個聲卡，價格幾乎低的可以忽略不計，遑論現(xiàn)在的計算機均自帶有聲卡。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，好一點的聲卡可以達到 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，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．對于含有直流量的交直流信號，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，所以要建立一個基于聲卡的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)首先應解決含有直流量的交直流信號的采集，即如何能夠在采集后恢復其直流成分。 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，還得頗費功夫，而對于 44100Hz 以上的采樣率就真的是望塵莫及了。但是利用聲卡進行數(shù)據(jù)采集的簡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，一般聲卡只是對 20Hz～ 20KHz 的音頻信號有比較好的響應，對這范圍之外的信號有很強的衰減作用。對于測試，信號頻率在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 用一個簡單的音頻線即可實現(xiàn)雙通道輸入 Fig. 411 Dual inputs by a simple audio line 對于不同的聲卡，其硬件接口有所不同，對于最普通的集成聲卡，一般有 3 個接口，從外觀上區(qū)分 ，粉紅色的為 Mic In，草綠色的為 Wave Out，淺藍色的為 Line In。 Mic In 接口只能接受較弱的信號，易受干擾，對于數(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，這兩個輸入接口內(nèi)部都有隔直電容，直流或頻率較低的信號不能被聲卡接受。用集成聲卡做數(shù)據(jù)采集時，被測信號應從淺藍色的 Line In 口引入，輸出信號應從草綠色 Wave Out 口輸出。如圖 412所示。 總之，聲卡測量頻率范圍較窄，不能測直流信號（若測量的話，需要轉(zhuǎn)換電路），只能測量音頻范圍內(nèi)的信號，而且其增益較大 ，不能直接測量強度較強的信號，一般只能直接測量毫伏級的信號。 圖 412 主板的聲卡接口 Fig. 412 The audio interface on the main board 5. 結束語 本文關于數(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)采集卡進行數(shù)據(jù)采集確實展現(xiàn)了強大的功能，此外還有無與倫比的靈活性和簡單的維護性。七十年代的時候，飛機生產(chǎn)工廠為了進行一些參數(shù)的測量，其間的線纜可以密布一個屋子。從這個背景來出發(fā)， LabVIEW 的出現(xiàn)毫無疑問是一個革命性的產(chǎn) 品，將工程師從線纜纏繞的桎梏中解脫出來，進行更方便更快捷更準確的測量。 然而 DAQ 數(shù)據(jù)采集卡的價格被 NI 公司推向了一個讓人仰視的程度，這讓新一代的LabVIEW 研究者或者初學者陷入尷尬。為此本文還從另一個角度出發(fā)來談論基于LabVIEW 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或含有直流量的交流信號以及低頻率（小于 50Hz）信號，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 對基于聲卡的數(shù)據(jù)采集目前只在研究方面有很大的價值，或者在一些簡單的交流信號的測量方面有著實用性。 不管怎樣，對于這兩種基于 LabVIEW 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究，有助于對 LabVIEW與數(shù)據(jù)采集的深入認識。隨著對 LabVIEW 的不斷深入了解，相信在用聲卡采集數(shù)據(jù)方面必會邁出實質(zhì)性的步伐。