【正文】 用或?qū)Ｓ?DSP 硬件的應(yīng)用軟件，快速有效地分析信號。 圖 模擬 時域 信號 圖 頻域信號仿真（頻域）與時域信號類似，頻域提取信號中的信息的頻率內(nèi)容信號，不浪的形狀，性質(zhì)不隨時間的變化， 模擬頻域信號如圖 所示。為了測量一個時域信號，必須有一個精確的時間序列，間隔也要合適，以保證信號的有用部分被采集到 。 模擬時域信號 (Time Domain)運載的信息不僅有信號的電平，還有電平隨時間的變化，模擬時域信號如圖 所示。 溫度，速度，壓力， 應(yīng)變共同的直流信號 等。 tR a t e 圖 脈沖信號 圖 2．模擬信號 (Analog) 模 擬直流信號（直流）是一個模擬信號在休息或變化很慢，模擬直流信號 如圖 所示。 O nO f ftS t a t e 圖 開關(guān)信號 圖 第二類數(shù)字信號是脈沖信號（脈沖），脈沖信號，如圖 所示。 一個開關(guān)信號攜帶的信息和信號的瞬時狀態(tài)。模擬信號 就可以表現(xiàn)為 為直流、時域、頻域信號。 通過對數(shù)據(jù)信息的傳播方式的不同， 信號 可以被分成 模擬 信號和 數(shù)字信號 兩種 。 一個任意的信號在時間上是一個物理量的變化。 ③ 采集事件需要與外部裝置同步。 下列情況使用硬件觸發(fā)： ① 采集事件定時需要非常準(zhǔn)確。 很多 儀器 表示 數(shù)字輸出用于觸發(fā)特定的儀器，在這里， 便是 數(shù)據(jù)采集卡。 當(dāng)模擬信號輸出一個指定的輸出電壓時，該電壓讓采集卡輸出一個固定脈沖， 這 就 是內(nèi)部 的 觸發(fā)。 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。觸發(fā)器 一般都是由數(shù)字或模擬信號組成的 ， 它的顯示可以來表明 狀態(tài)的觸發(fā) 。 ② 需要縮減存儲器的開支。 ③ 采樣周期必須準(zhǔn)確，一致通過樣本數(shù)據(jù)。 下列情況需要使用 Buffer I/O： ① 需要收集或產(chǎn)生許多樣品，率超過實際的顯示，存儲硬件，速度和實時性分析。請注意，緩沖和收集的運行速度 和容量。 例如，你需要收集第二收集數(shù)以千計的數(shù)據(jù)，在第二顯示或圖形數(shù)據(jù)是困難的。 需要注意的兩個問題是： 是否使用緩沖，是否使用外觸發(fā)啟動、停止或同步一個操作。 數(shù)據(jù)采集 結(jié)構(gòu)如圖 所示。該信號稱為混疊失真。圖 和圖 表示 了一個 數(shù)據(jù)信息 用 兩種方式顯示出來的結(jié)果，一種是 合適的采樣率和 另一種是 過低的采樣率進(jìn)行 采樣。 換句話說，假如 設(shè) 定了采樣 的 頻率，那么能夠 表現(xiàn)的最為準(zhǔn)確沒有發(fā)生任何改變的 最大頻率叫做恩奎斯特頻率，它是采樣 的 頻率的一半。以此假如 只 了解 該 數(shù)據(jù)信息 的采樣值，并不能 了解 它的采樣率，缺少了 （ △ t） ，也 不能夠了解數(shù)據(jù)信息 x(t)的頻率。 圖 模擬信號采樣圖 假如 對 數(shù)據(jù)信息 x(t)采集 N 個點，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]} 信號 x(t)的數(shù)字化或者采樣顯示 在此顯現(xiàn)出來 。 所以數(shù)據(jù)信息所表示的離散的點 可以用一組分散的采樣值來表示： {x(0)， x(△ t)， x(2△ t)， x(3△ t)，?， x(k△ t)，? } 單個模擬信號和它采樣后的采樣值如圖 所示。t＝ 0，△ t， 2△ t， 3△ t??等等， x(t)的數(shù)值就被稱為采樣值。時間間隔△ t被 叫做采樣間隔或者采樣周期。數(shù)據(jù)采集時， 要注意一些計算的準(zhǔn)則，來解決一些實際中遇到的問題。各種類型信號采集的難易程度差別很大。該板卡的主要性能如下： ◆ 16 路模擬信號輸入通道，采樣率為 200kS/s，輸入范圍為 10V～ +10V； ◆ 2 路模擬量輸出通道，分辨率為 12 位； ◆ 8 路數(shù)字 I/O，數(shù)字觸發(fā)； ◆ 2 個 32 位定時計數(shù)器； ◆ NIDAQmx 測試軟件和硬件配置支持 ； 南京工程學(xué)院汽車與軌道交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 采集系統(tǒng)的應(yīng)用原理 現(xiàn)在計算機普遍運用 ，數(shù)據(jù)采集的重要性是 相當(dāng)明顯 的。 具體原理如 圖 所示。 南京工程學(xué)院汽車與軌道交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 第三章 信號采集系統(tǒng)硬件介紹及 應(yīng)用 原理 系統(tǒng)硬件選擇 PC機 本機配置： 處理器： Intel(R)Core(TM)i54200U CPU 內(nèi)存 ： 4GB 硬盤： 500GB 顯卡： 2GB 傳感器 傳感器 所用的型號是 801s 振動信號傳感器。 ③ 這是很容易實現(xiàn)的“集成測試與虛擬儀器庫”的思考。 在為未來系統(tǒng)的維護(hù)，同時提供了一個方便的。設(shè)計者可把一個復(fù)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。 在大型全自動檢測系統(tǒng)的一步完成一個復(fù)雜的系統(tǒng)的設(shè)計是非常困難的設(shè)計。流程圖中包括前面板上的控件連線端子，還有一些前面板上沒有，但編程必須有的東西，例如函數(shù)、結(jié)構(gòu)和連線等。 ：流程圖提供 VI的圖形化源程序。 ：前面板是圖形用戶界面，也就是 VI 的虛擬儀器面板，這一界面上有用戶輸入和顯示輸出兩類對象，具體表現(xiàn)有開關(guān)、旋鈕、圖形以及其他控制和顯示對象。 因此， 越來越多工程師、科學(xué)家對 LabVIEW 有了 不少 的依賴 。 圖 Labview的驅(qū)動界面 目前，基于試驗和工業(yè)控制軟件，上位機 LabVIEW的市場占有率僅次于 C++/C語言。 前面板是用來模擬真實儀器控制面板； 程序框圖是圖形語言到前面板控件的使用（分為對照組和表示兩個量）控制； 圖標(biāo) /接線端口用于把 LabVIEW 程序定義成一個子程序，從 而實現(xiàn)模塊化編程。所以，想用 labview想要實現(xiàn)不同功能，只需調(diào)用對應(yīng)的函數(shù)方塊并將它們通過規(guī)定的連接方式連接，就可以實現(xiàn)對應(yīng)的功能，不必要局限于語法細(xì)節(jié)的編寫。利用調(diào)用不同控件，并將其空間的端點相互連接來實現(xiàn)不同的功能。它實現(xiàn)了軟件與硬件的相互連接。速度、準(zhǔn)確度、精度是數(shù)據(jù)處理的進(jìn)一步的要求。用戶的個人信息的安全保密工作是相對比較完善的部分。 虛擬儀器伴隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，它的硬件設(shè)施也開始漸漸的完善和調(diào)整。 這些 NI開發(fā)平臺提供了 很多 的 前面板使用 工具和各種數(shù)據(jù) 分析 工具， 另外 虛擬儀器硬件廠商 生產(chǎn) 的各種硬件的驅(qū)動程序模塊， 使虛擬儀器的設(shè)計變得簡單很多 。 用戶可以開發(fā)自己的應(yīng)用軟件的各種編程所需要的軟件。 傳感器部分，信號處理和信號采集組件（如外部或內(nèi)部的數(shù)據(jù)卡，圖像采集卡和相機，用于輔助測量和常規(guī)儀表和計算機通信等收購），一般的電腦，打印機，是虛擬儀器測試系統(tǒng)的硬件 的重要組成部分。 采 集 與 控 制插 入 式 數(shù) 據(jù) 采 集 板G P I B 儀 器V X I / P X I 儀 器R S 2 3 2 儀 器數(shù) 據(jù) 分 析 和 處 理數(shù) 字 信 號 處 理數(shù) 字 濾 波統(tǒng) 計 分 析數(shù) 值 分 析結(jié) 果 顯 示網(wǎng) 絡(luò) 通 信硬 盤 拷 貝 輸 出文 件 I / O圖 形 用 戶 接 口 圖 虛擬儀器的 內(nèi)在組成的分解如 框圖 傳統(tǒng)儀器 ，這三部分都是由硬件完成； 對于虛擬儀器， 硬件組成了 前一部分，軟件組成了 后兩部分。虛擬儀器的 構(gòu)成 跟隨了傳統(tǒng)儀器 的結(jié)構(gòu)形式 ，主要由數(shù)據(jù)采集與控制 系統(tǒng) 、數(shù)據(jù)分析和處理 系統(tǒng) 、 成果展示 三部分 組成。另一種方式是將儀器裝入計算機。有兩種 基本的 方式 存在于這種聯(lián)系之中 ，一種是 把 計南京工程學(xué)院汽車與軌道交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 算機 放入 儀器，智能化的儀器 就是它的一種在實際中的應(yīng)用 。 測試系統(tǒng)的組成 虛擬儀器是 在 計算機儀器 的基礎(chǔ)上的 。 在 虛擬儀器中 可以 選擇 的硬件系統(tǒng) 有 （如 GPIB， VXI， RS232， DAQ板）和庫函數(shù)等軟件 融合在一起配合使用 ， 達(dá)到了 儀器模塊間的通訊 、定時與觸發(fā) 的效果 。 虛 擬 儀 器 開 發(fā) 者虛 擬 儀 器 軟 件 面 板虛 擬 儀 器 軟 件 開 發(fā) 平 臺底 層 驅(qū) 動 程 序硬 件 模 塊虛 擬 儀 器 開 發(fā) 者操 作 系 統(tǒng) 圖 軟件 的 關(guān)鍵 部分是設(shè)備 的 驅(qū)動軟件 程序 ，儀器驅(qū)動軟件 在這些準(zhǔn)則的品定下使得系統(tǒng)的開發(fā)與儀器的硬件變化 沒有關(guān)聯(lián) 。虛擬儀器是智能 虛擬 儀器 以后 新 的 一代測量儀器。 變頻器 電機 傳感器 采集卡 PC 南京工程學(xué)院汽車與軌道交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 第二章 虛擬儀器 虛 擬儀器技術(shù)的概述 美國國家儀器公司（ National Instruments） 在很早的時候就 提出的 虛擬儀器的概念 。同過這些圖來對振動信號的分析。 軟件系統(tǒng)的設(shè)計 利用 labview 軟件制作一個振動 信號采集系統(tǒng)。 傳感器 ：在電機上裝有一個偏心輪，由傳感器將振動信號轉(zhuǎn)化成電信號 采集卡：通過采集卡采集到傳感器里傳出來的電信號，再放入內(nèi)部的緩存器，傳入電腦。 系統(tǒng)的總體流程如 圖 所示： 南京工程學(xué)院汽車與軌道交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 圖 變頻器 ：通過改變電腦界面上變頻器的限定電壓的最大值和最小值來限定電機的最大轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速。采集卡采集傳感器傳來的電信號進(jìn)行采集，并將數(shù)據(jù)輸送到電腦里面。 本設(shè)計 所做的工作 本設(shè)計通過 LabVIEW 編寫程序，然后由 PCI6024E 數(shù)據(jù)采集卡輸出電壓控制信號給 三菱 變頻器（ ）控制電路， 再利用 BNC2120 信號調(diào)理器調(diào)理信號 從而達(dá)到控制主電路中的電機的目的。 但是 傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集儀器在 這些 方面 有很大的局限性。 模 擬 儀 器 虛 擬 儀 器智 能 儀 器數(shù) 字 儀 器電 子 儀 器1 9 世 紀(jì) 九 十 年 代七 十 年 代2 0 世 紀(jì)五 十 年 代圖 測量技術(shù)的發(fā)展 圖 社會是一個快速發(fā)展的國家，為了實現(xiàn)大量的有限空間內(nèi)的信息交換，其次是急劇的信息密度的增加， 所以 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 對 數(shù)據(jù)信號 的 分析 速度 在研究和生產(chǎn)的過程中的需求也愈來愈 高，功能 愈來愈 強。 自 1785 以來，使靜電庫侖扭秤，后 1834 哈里斯提出了靜電計的結(jié)構(gòu)，改善和進(jìn)步， 電子測量儀器和電子儀器儀表零件的質(zhì)量和相關(guān)技術(shù)測量理論和方法得到了迅速的發(fā)展。 許多部門或大型企業(yè)需要的網(wǎng)絡(luò)測量與控制系統(tǒng)的建設(shè)基于 Inter 或局域網(wǎng)。 第三階段： 伴隨著 技術(shù)的 完善 ，現(xiàn)場總線技術(shù)的 發(fā)明推動 了現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) (FCS)的迅速 完善 ， 因此可以通過總線范圍的工廠的智能傳感器 /變送器數(shù)以萬計，智能儀表組成的網(wǎng)絡(luò)測量和控制儀表系統(tǒng)，這個階段是快速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)。 第二階段： 在 20 世紀(jì) 80 年代 VXI 標(biāo)準(zhǔn)化儀器總線 開始實現(xiàn) ， VXI系統(tǒng)能夠?qū)⒋笮陀嬎銠C是非常昂貴的， VXI 周邊設(shè)備，通訊線路 ，硬件資源和軟件資源數(shù)據(jù)庫應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)，使人們可以分享這些設(shè)備。 第一階段： 在 20 世紀(jì) 70 年代通用儀器總線 (GPIB)開始興起 ， GPIB 實現(xiàn)了計算機與測控系統(tǒng)的 初次有機的融合在一起 ，使得測量儀器從 單獨 的 手動 操作 一臺 儀器開始走向多臺儀器 在計算機的控制之下同時運行 的測控系統(tǒng)。 個人覺得，自動化測試是一個平穩(wěn)的發(fā)展時期，但在過去的十年中，有一個快速發(fā)展的時期，由于許多公司都根據(jù)以往的自動化測試 經(jīng)驗， 而試驗之后就是廣泛的使用。 c、 不適合自動化測試的測試自動化人 才，人才不僅需要強大的技術(shù)能力，更多的專業(yè)能力和流程管理能力的需要。 2）具體問題如下： a、 國內(nèi)企業(yè)風(fēng)格的復(fù)雜，和自動測試本身是一個技術(shù)需求較大的領(lǐng)域，即，它不是簡單的復(fù) 制技術(shù)可以成功的，需要分析并結(jié)合企業(yè)的實際情況和具體需求， 才能有所 建樹 的。 LabVIEW開發(fā)環(huán)境 聚集了 工程師和科學(xué)家 迅速 構(gòu)建 很多 種運用 所需的 全部 工具，旨在 幫助工程師和科學(xué)家解決問題、不斷創(chuàng)新。 LabVIEW 是一種由 美國 國家儀器（ NI）公司研制開發(fā) 的 程序開發(fā)環(huán)境， ，類似于 C語言 和 BASIC 語言的 開發(fā)環(huán)境， 可是 LabVIEW 與其他計算機語言的 特別 的不同之處在于 ： 其余的 計算機語言都是 利用 基于 文字 語言 來寫出 代碼，而LabVIEW 是 依靠 圖形化編 寫 語言 G 編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。 Labview 圖形化的編程語言 使得 虛擬儀器的 開發(fā) 效率 的得到了很明顯的提高 。 LabVIEW南京工程學(xué)院汽車與軌道交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 目 錄 第一章 緒論 .................................... 4 引言 ......................................................... 4 課題背景 ..................................................... 4 我國現(xiàn)有測控技術(shù)的發(fā)展 ..