【正文】 如果信號電壓很高并且信號源和數(shù)據(jù)采集卡之間的連接阻抗很小， 就 可以采用 RSE系統(tǒng)，因為此時接地回路電壓相對于信號電壓來說很小，信號源電壓的測量值受 到 接地回路的影響可以忽略。圖 體現(xiàn)了一個用 RSE 測量系統(tǒng)去測量一個接地信號源 28 的弊端。 從上表可以看出 ，浮動信號和差 分 連接方式 的系統(tǒng)較好。圖 表示 了一個 16 通道的 RSE 測量系統(tǒng)。然而，實際應用的板卡卻限制了差分測量系統(tǒng)抵抗共模電壓的能力，數(shù)據(jù)采集卡的共模電壓的范圍限制了相對與測量系統(tǒng)地的輸入電壓的 波動范圍。具有放大器的數(shù)據(jù)采集卡可配置成差分測量系統(tǒng)。接地最常見的例子是通過墻上的接地引出線，如信號發(fā)生器和電源。 輸入信號的連接方式 一個電壓信號可以分為接地和浮動兩種類型。用于測量一個頻域信號的系統(tǒng)必須有必要的分析功能，用于從信號中提取頻域信息。在測量一個時域信號或者說是波形時，需要關注波形形狀的特性，如斜度、峰值等。 tL e v e l 圖 模擬直流信號 直流信號最重要的信息是它在給定區(qū)間內(nèi)運載的信息的幅度。 TTL 信號就是一個開關信號，一個 TTL 信號如果在 到 之間，就定義它為邏輯高電平，如果在 0 到 之間，就定義為邏輯低電平。數(shù)字信號又可分為開關信號和脈沖信號。 輸入信號的類型 在進行數(shù)據(jù)采集前，必須對要采集的信號有所了解，因為不同信號的測量方式和對采集系統(tǒng)的要求是不同的，只有了解被測信號，才能選擇合適的測量方式和采集系統(tǒng)。 5） 線性化 許多傳感器對被測量的響應是非線性的，因而需要對其輸出信號進行線性化，以補償傳感器帶來的誤差。通常還需要抗混疊濾波器，濾除信號中感興趣的最高頻率以上的所有頻率的信號。使用隔離的原因：是從安全的角度考慮；二是隔離可使從 22 數(shù)據(jù)采集卡讀出來的數(shù)據(jù)不受地電位和輸入模式的影響。由于不同傳感器有不同的特性，除了這些通用功能外，還要根據(jù)具體傳感器的特性和要求來設 計 特殊的信號調理功能。 ③ 采集事件需要與外部裝置同步。許多儀器提供數(shù)字輸出 (常稱為“ trigger out” )用于觸發(fā)特定的裝置或儀器，在這里，就是數(shù)據(jù)采集卡。硬件觸發(fā)讓板卡上的電路管理觸發(fā)器，控制了采集事件的時間分配，有很高的精確度。 ② 需要縮減存儲器的開支。 下列情況需要使用 Buffer I/O： ① 需要采集或產(chǎn)生許多樣本，其速率超過了實際顯示、存儲到硬件，或實時分析的速度。但是將采集卡的數(shù)據(jù)先送到 Buffer，你就可以先將它們快速存儲起來，稍后再重新找回它們顯示或分析。 采集系統(tǒng)的一般組成及各部分功能描述 B u f f e r( F I F O )驅動程序L a b v i e w程 序信 號D A Q 板 卡A / D外 觸 發(fā)內(nèi) 存B u f f e r硬 件顯 示 圖 數(shù)據(jù)采集結構圖 圖 表示了數(shù)據(jù)采集的結構。這種信 號畸變叫做混疊。反過來說，如果給定了采樣頻率，那么能夠正確顯示信號而不發(fā)生畸變的最大頻率叫做恩奎斯特頻率，它是采樣頻率的一半。 圖 模擬信號采樣圖 如果對信號 x(t)采集 N 個采樣點，那么 x(t)就可以用下面這個數(shù)列表示 ： X={x[0]， x[l]， x[2]， x[3]，?， x[N－ l]} 這個數(shù)列被稱為信號 x(t)的數(shù)字化顯示或者采樣顯示。 t＝ 0，△ t， 2△ t，3△ t??等等， x(t)的數(shù)值就被稱為采樣值。數(shù)據(jù)采集時，有一些基本原理要注意，還有更多的實際的問題要解決。 數(shù)據(jù)采集技術概論 在計算機廣泛應用 的今天，數(shù)據(jù)采集的重要性是十分顯著的。為了保證記錄儀可靠的運行，設計時選定工業(yè)計算機。 ③ 便于實現(xiàn)“測試集成”和虛擬儀器庫的思想。設計者可把一個復雜自動檢測系統(tǒng)分為多個子系統(tǒng) ， 每一個都可完成一定的功能。這為程序的調試和參數(shù)的設定帶來諸多的方便。在許多情況下，使用 VI 可以仿真?zhèn)鹘y(tǒng)儀器 ， 不僅在屏幕上出現(xiàn)一個惟妙惟肖的標準儀器面板，而且其功能也與傳統(tǒng)標準儀器 相差無幾 。 2） 流程圖 ： 流程圖提供 VI 的圖形化源程序。像許 15 多通用的軟件一樣， LabVIEW 提供了 Windows、 UNIX、 Linux、 Macintosh OS 等 多種版本 [12]。 目前，在以 PC 機為基 礎的測試和工控軟件中， LabVIEW的市場普及率僅次于 C++/C語言。它還內(nèi)置了便于應用 TCP/PI、 ActiveX 等軟件標準的庫函數(shù)，是一個功能強大且靈活的軟件。 LabWindows/CVI 是為熟悉 C 語 言的開發(fā) 14 人員準備的，是在 Windows 環(huán)境下的標準 ANSIC 開發(fā)環(huán)境。除了要花大量時間進行測試系統(tǒng)面板設計外，還要編制大量的設備驅動程序和底層控制程序。這些軟件開發(fā)平臺提供了強大的儀器軟面板設計工具和各種數(shù)據(jù)處理工具，再加上虛擬儀器硬件廠商提供的各種硬件的驅動程序模塊，簡化了虛擬儀器的設計 工作 。 RS232 總線是早期采用的通用串行總線，將帶有 RS232 標準 總線接口的儀器作為I/O 接口設備，通過 RS232 串口總線與計算機組成虛擬儀器系統(tǒng)目前仍然是虛擬儀器構成方式之一，主要適用于速度較低的測試系統(tǒng)。 PXI 增加了用于多 個 板 卡 同步的觸發(fā)總線和 10MHz 參考時鐘 、 用于精確定時的星形觸發(fā)總線，以及用于相鄰模塊間高速通信的局部總線等，來滿足實驗和測量用戶的要求。儀器專用總線在吸收 IEEE488 的成功經(jīng)驗基礎上 ， 增加了 10MHz 時鐘線 ， 模擬和數(shù)字混合總線 ， 星形總線等高速總線 ， 定時關系嚴格 ， 兼有計算機總線和儀器總線的優(yōu)點。每臺 GPIB 儀器有單獨的地址，由計算機控制操作。 對我國大多數(shù)用戶來說，它具有很高的性能價格比，是一種特別適合我國國情 12 的虛擬儀器方案。在性能上，隨著 A/D 轉換技術，濾波技術和信號調理技術的發(fā)展 ， DAQ 卡的采樣速率已達 1GB/s，精度高達 24 位，通道數(shù)高達 64 個，并具有數(shù)字 I/O， 模擬 I/O 和計數(shù)器 /定時器等通道?？筛鶕?jù)實際情況采用不同的 I/O 接口硬件設備，如數(shù)據(jù)采集卡 /板 (DAQ)、 GPIB 總線儀器、 VXI 總線儀器、串口儀器 、 USB 等 。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器設計日趨模塊化 、 標準化 ，設計工作量大大減小 。以通用的計算機硬件及操作系統(tǒng)為依托，實現(xiàn)各種儀器功能，虛擬儀器主要是指這種方式 [9]。計算機和儀器的密切結合是目前儀器發(fā)展的一個重要方向。 表 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較 虛擬儀器 傳統(tǒng)儀器 開發(fā)維護費用低 開發(fā)維護費用高 技術更新周期短（ ～ 1 年） 技術更新周期短（ 5～ 10 年） 軟件是關鍵 硬件是關鍵 價格低 價格昂貴 開放、靈活與計算機同步，可重復用和重配置 固定 可用網(wǎng)絡聯(lián)絡周邊各儀器 只可連有限的設備 自動化、智能化、多功能、遠距離傳輸 功能單一，操作不便 10 近年來，隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展，己經(jīng)形成了網(wǎng)絡虛擬儀器。 5） 虛擬儀器開放、靈活，與計算機同步發(fā)展，與網(wǎng)絡及其他周邊設備互聯(lián)。同時，虛擬儀器的面板上的顯示元件和操作元件的種類與形式不受標準元件和加工工藝的限制，由編程來實現(xiàn)，設計者可以根據(jù)用戶的要求和操作需要來設計儀器面板。 1） 傳統(tǒng)儀器的面板只有一個，上面布置了種類繁多的顯示和操作元件。 它功能強大，可實現(xiàn)示波器、邏輯分析儀、頻譜儀、信號發(fā)生器等 多種普通儀器全部功能，配以專用探頭和軟件還可檢測特定系統(tǒng)的參數(shù)，如汽車發(fā)動機參數(shù)、汽油標號、爐窯溫度、血液脈搏波、心電參數(shù)等多種數(shù)據(jù)；它操作靈活，完全圖形化界面，風格簡約，符合傳統(tǒng)設備的使用習慣，用戶不經(jīng)培訓即可迅速掌握操作規(guī)程。由于 VI 的模塊化、開放性和靈活性，以及軟件是關鍵的特點，當用戶的測試要求 變化時可以方便地由用戶自己來增減硬、軟件模塊，或重新配置 8 現(xiàn)有系統(tǒng)以滿足新的測試要求。 虛擬儀器的特點及優(yōu)勢 虛擬儀器是基于計算機的功能化硬件模塊和計算機軟件構成的電子測試儀器 ，而軟件是虛擬儀器的核心 [6][7][8]， 如圖 所示 ， 其中軟件的基礎部分是設備驅動軟件，而這些標準的儀器驅動軟件使得系統(tǒng)的開發(fā)與儀器的硬件變化無關。虛擬儀器是智能儀器之后的新一代測量儀器。 6 遠程數(shù)據(jù)檢索的設計 關于遠程數(shù)據(jù)檢索部分，因為數(shù)據(jù)已保存到數(shù)據(jù)庫里，通 過網(wǎng)絡很容易進行訪問。 基于虛擬儀器技術的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的提出在一定程度上解決了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集所面臨的問題，虛擬儀器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)成為當今數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。隨著虛擬儀器軟件開發(fā)平臺及硬件的發(fā)展，基于虛擬儀器的儀器系統(tǒng)的開發(fā)周期更短，費用更低，測量速度、準確度及可復用性提高，且更便于相應儀器系統(tǒng)的維護和擴展 [3]。制定 PXI 規(guī)范的目的是為了將 PC 的性能價格比優(yōu)勢和 PCI 總線面向儀器領域的必要擴展結合起來，以期形成一種主流的虛擬儀器測試平臺。 雖然許多廠家通過定義新的儀器總線，不斷對卡式儀器進行改進，但其大多是在微機內(nèi)總線的插槽上進行開發(fā)，沒有統(tǒng)一標準，且各廠家生產(chǎn)的插卡尺寸大小不一，設備兼容性較差。伯克提出了微機化儀器的概念，也就是人們現(xiàn)在常提到的卡式儀器。 但是在數(shù)字化儀器、智能儀器階段基本上沒有擺脫傳統(tǒng)儀器那種獨立使用、手動操作的模式，難以勝任更復雜、多任務的測量需求。伴隨微電子技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展及在電工電子測量技術領域的應用，測量儀器也不斷進步和發(fā)展，出現(xiàn)了智能儀器。模擬儀器主要有模擬式電壓表 、 電流表等 ， 這些儀表解決了當時對某些量的測量的需求。 虛擬儀器技術發(fā)展趨勢 虛擬儀器是微電子、通信、計算機等現(xiàn)代科學技術高速發(fā)展的產(chǎn)物。此階段是網(wǎng)絡化測控系統(tǒng)的初步發(fā)展階段。主要可分為以下幾個階段。 隨著科學技術的發(fā)展，在我國國防、通信、航天、航空、氣象、環(huán)境監(jiān)測、制造等領域，要求測控和處理的信息量越來越大、速度越來越快。因此，這種“監(jiān)控軟件－數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”構架的測控系統(tǒng)結構在很多領域都得到了廣泛的應用，并形成了一套完整的理論 [1]。 20 世紀 70 年代以來，計算機、微電子等技術迅猛發(fā)展，在其 推動下，測控儀器與技術不斷進步，相繼誕生了智能儀器、 PC 儀器、 VXI 儀器、虛擬儀器及互換性虛擬儀器等微機化儀器及其自動測控系統(tǒng)，計算機與現(xiàn)代化儀器設備間的界限日漸模糊，測控領域和范圍不斷拓寬 [1]。 DAQ。 關鍵字 ：虛擬儀器 ； 數(shù)據(jù)采集 ； MySQL； PHP； LabVIEW II Abstract Virtual instrument (VI) is bines puter science, bus technology, software engineering with measurement instrumentation technology, employees the puter39。 本文首先概述了測控技術和虛擬儀器技術在國內(nèi)外的發(fā)展及以后的發(fā) 展趨勢，探討了虛擬儀器的總線及其標準、框架結構、 LabVIEW 開發(fā)平臺， 然后 介紹了數(shù)據(jù)采集的相關理論，給出了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件結構圖。 基于 Labview 的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) I 摘 要 虛擬儀器是將儀器技術、計算機技術、總線技術和軟件技術緊密的融合在一起，利用計算機強大的數(shù)字處理能力實現(xiàn)儀器的大部分功能，打破 了 傳統(tǒng)儀器的框架，形成的一種新的儀器模式。在分析本系統(tǒng)功能需求的基礎上，介紹了程序模塊化設計、數(shù)據(jù)庫、 Web、多線程等設計中用到的技術，最后一章給出了本設計的前面板圖。s powerful digital process capability to realize main function of instrument. It breaks the mainframe of traditional instrument and fes a new instrument pattern. This project use NI PCI6221 DAQ(data acquisition) card, ingeniously applies VI technology in the development of a Multichannel data acquisition development and finally achieves a solution which can provide many functions including multichannel and multiparameter signal acquisition, huge measurement information storage and management, Alarm record, and Collecting data show that realtime. Finally the use of Web technology to achieve the Acquisition of data remote access. This paper Introduced in detail the test technology in the domestic