LabVIEW虚拟仪器程序设计及应用 教学课件 吴成东 孙秋野 盛科 第9章 数据采集.pdf

第9章 数据采集 数据采集是LabVIEW的一项重要功能。 NI公司为LabVIEW的用户提供了丰富的数 据采集设备以最大限度地满足各个领域的 需要。本章主要介绍了数据采集的基础知 识以及DAQ Assistant的使用方法。 9.1 DAQ系统概述 9.1.1 DAQ系统的构成 在计算机广泛应用的今天，数据采集的 重要性是十分显著的。它是计算机与外部 物理世界连接的桥梁。随着计算机和总线 技术的发展，基于PC的数据采集（Data Acquisition ，DAQ）板卡产品得到了广泛 应用。 许多应用通过使用插入式设备采集数据 并把数据直接传送到计算机内存中，而在 一些其他应用中，数据采集硬件通过并行 或串行接口和PC相连。 基于PC的数据采集系统的组成部分可 分5个部分： （1）PC （2）传感器 （3 ）信号调理 （4）数据采集硬件 （5）软件 图9-1 典型的基于PC的DAQ系统 DAQ 的任务就是测量或生成物理信号。 图9-2 数据采集系统结构 9.1.2 DAQ系统的功能 数据采集前，必须对所采集信号的特性 有所了解，因为不同信号的测量方式和对 采集系统的要求是不同的，只有了解被测 信号才能选择合适的测量方式和采集系统 配置。 任意一个信号是随时间而改变的物理量。 一般情况下，信号所运载信息是很广泛的， 如：状态（state ）、速率（rate）、电平 （level）、形状（shape ）和频率成分 （frequency content ）。根据信号运载信 息方式的不同，可以将信号分为模拟或数 字信号。 1 ．数字信号 数字（二进制）信号分为两类，第一类 数字信号是开/关信号 第二类数字信号是脉冲信号。 2 ．模拟信号 模拟信号可分为直流、时域、频域信号， 如图9-3所示。 图9-3 模拟信号分类 （1）模拟直流信号 （2）模拟时域信号 （3 ）模拟频域信号 3 ．信号调理 从传感器得到的信号大多要经过处理才 能进入数据采集设备，信号处理功能包括 放大、隔离、滤波、激励和线性化等。由 于不同传感器有不同的特性，因此，除了 这些通用功能，还要根据具体传感器的特 性和要求来设计特殊的信号调理功能。 （1）放大 （2）隔离 （3 ）滤波 （4）激励 （5）线性化 （6）数字信号调理 4 ．A/D 转换与D/A 转换 为了提高系统的性能指标，数字计算机 技术广泛应用于现代控制、通信及检测等 领域。系统的实际对象往往都是一些模拟 量（如温度、压力、图像等），要使计算 机或数字仪表能识别、处理这些信号，必 须首先将这些模拟信号转换成数字信号； 而经计算机分析、处理后输出的数字量也 往往需要将其转换为相应模拟信号才能为 执行机构所接受。模数和数模转换器就是 能在模拟信号与数字信号之间起桥梁的电 路。 将模拟信号转换成数字信号的电路，称 为模数转换器（简称A/D转换器）。A/D转 换器按分辨率的不同可分为4位、6位、8位、 10位、14位、16位和BCD码的31/2位、 51/2位等；按照转换速度可分为超高速（转 换时间≤330ns ）、次超高速（转换时间 330ns～3.3s ）、高速（转换时间3.3～ 333s ）、低速（转换时间＞330s ）等； 按转换原理分可分为直接A/D转换器和间接 A/D转换器。 有些转换器还将多路开关、基准电压源、 时钟电路、译码器和转换电路集成在一个 芯片内，已超出了单纯A/D转换功能。 图9-4 转换结构图 与A/D转换器相对应，将数字信号转换 为模拟信号的电路称为数模转换器（简称 D/A转换器）。 5 ．数字I/O