第十三讲 数据采集和前面板修饰精选PPT.ppt

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1、第十三讲 数据采集和前面板修饰第1页，此课件共30页哦内容与安排lLabVIEW数据采集的基础知识l用声卡进行数据采集举例l前面板的修饰l颜色l字体l装饰控件的应用第2页，此课件共30页哦虚拟仪器简介 NI公司于20世纪70年代中期提出了虚拟仪器的概念。虚拟仪器是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义，具有虚拟面板，测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统计算机仪器系统，是计算机技术与仪器技术相结合的产物，其基础是计算机系统，核心是软件技术。第3页，此课件共30页哦Construction of VIInstrument HardwareProcessorMemoryDisplay

2、Application SoftwareInstrument DriverDevelopment EnvironmentUser InterfaceUserComputer Hardware第4页，此课件共30页哦第5页，此课件共30页哦Typical VI Systems第6页，此课件共30页哦LabVIEW的特点与优点l提供丰富的数据采集、分析及存储的库函数l包括了DAQ、GPIB、PXI、VXI、RS-232/485、USB在内的各种仪器通信总线标准的功能函数第7页，此课件共30页哦数据采集原理数据采集原理第8页，此课件共30页哦数据采集的任务l数据采集系统的任务:采集传感器输出的模拟信

3、号并转换成计算机能识别的数字信号，然后送入计算机进行相应的计算和处理，得出所需的数据。与此同时，将计算得到的数据进行显示或打印，以便实现对某些物理量的监视，其中一部分数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来控制某些物理量。l数据采集系统性能的好坏，主要取决于它的精度和速度。第9页，此课件共30页哦模拟信号的数字化处理l数据采集的核心过程就是将连续的模拟信号转换成离散的数字信号l采样点太多，会占用大量内存单元；采样点太少，会使模拟信号的某些信息被丢失，出现失真现象第10页，此课件共30页哦采样定理采样定理 采样是将采样脉冲序列采样是将采样脉冲序列p(t)p(t)与信号与信号x(t)x(t)相乘，

4、取相乘，取离散点离散点x(nt)x(nt)的值的过程。的值的过程。第11页，此课件共30页哦X(0),X(1),X(2),X(n)第12页，此课件共30页哦每周期应该有多少采样点每周期应该有多少采样点？最少最少2 2点点:第13页，此课件共30页哦故离散信号重构原信号时形成了频率不同于原信号频率的信号，即混叠（aliasing）干扰。第14页，此课件共30页哦采样定理采样定理 为为保保证证采采样样后后信信号号能能真真实实地地保保留留原原始始模模拟拟信信号号信信息息，信信号号采采样样频频率率必必须须至至少少为为原原信信号号中中最最高高频频率率成成分的分的2 2倍。这是采样的基本法则，称为采样定理

5、。倍。这是采样的基本法则，称为采样定理。Fs 2 Fmax 第15页，此课件共30页哦 需需注注意意，满满足足采采样样定定理理，只只保保证证不不发发生生频频率率混混叠叠，而而不不能能保保证证此此时时的的采采样样信信号号能能真真实实地地反反映映原原信信号号x(t)x(t)。工工程程实实际际中中采采样样频频率率通通常常大大于于信信号号中中最最高高频频率率成成分分的的3 3到到5 5倍。倍。第16页，此课件共30页哦A/DA/D采样前的抗混迭滤波：采样前的抗混迭滤波：物理信号物理信号对象对象传传感感器器电信号电信号放放大大调调制制电信号电信号A/D转换转换数字信号数字信号展开展开低通滤波低通滤波(0

6、-Fs/2)(0-Fs/2)放大放大第17页，此课件共30页哦混叠的消除l由采样定理可知，如果要求不产生混叠干扰，首先应使被采样信号X(t)成为有限带宽的信号。为此，对不满足此要求的信号，在采样之前，使其先通过模拟低通滤波器滤除高频成分，使其成为带限信号。这种处理称为抗混叠滤波预处理。l其次，应使采样频率fs大于带限信号最高频率fh的2倍，即fs2fh。l在实际工作中，考虑到实际的模拟低通滤波器不可能有理想的截止特性，在其截止频率fh之后总有一定的过渡带，故采样频率常常选为（34）fh，甚至更高。第18页，此课件共30页哦第三部分LabVIEW中的数据采集第19页，此课件共30页哦为什么选择L

7、abVIEW做数据采集？lLabVIEW是一种面向工程师的编程语言，采用图形化编程，多线程同步运行，只需要连线就能进行软件的编制。提供了丰富的函数库和控件，搭建软件的界面非常迅速，一个熟练的工程师可能只需要几分钟就能搭建一个数据采集系统。lNI的数据采集卡提供了对LabVIEW丰富且完备的支持，驱动函数都是在底层的基础函数上进行了高度封装，用户不需要对采集卡具体工作有深入的了解，只要掌握这些驱动函数输入/输出端口的意义，就能进行数据采集开发。第20页，此课件共30页哦模拟输入的讨论l对于一些复杂的采集任务，可以采用一些特殊的采集方式，例如采用外部时钟采集、触发采集等；l触发采集种类很多，根据触

8、发信号类型可以分为数字信号触发和模拟信号触发；根据触发形式可以分为边沿触发和窗口触发；根据触发功能可以分为启动触发、暂停触发和参考触发；l不是每个数据采集卡都具有这些特殊采样功能的，使用前要查看采集卡的使用手册；l在模拟输入采集系统中，实现数据采集并不复杂，数据处理与分析才是难点。第21页，此课件共30页哦动手做：动手做：将声卡作为将声卡作为A/D、D/A卡卡,设计一个双通道信号采集设计一个双通道信号采集器和信号发生器。器和信号发生器。第22页，此课件共30页哦基于声卡的数据采集l声卡作为语音信号与计算机的通用接口，其主要功能就是经过DSP（数字信号处理）音效芯片的处理，进行模拟音频信号与数字

9、信号的转换，因此，从其功能上来看，声卡也可以作为一块数据采集卡来使用。声卡价格低廉，现在一般的电脑上都已经集成了声卡，用其取代常规的DAQ设备是一种很好的选择，而且LabVIEW中提供了专门用于声卡操作的函数节点，所以用声卡搭建数据采集系统也是非常方便的。第23页，此课件共30页哦声卡的技术参数 l声卡的技术参数主要有两个：采样位数采样位数和采样频率采样频率。l声卡采样位数的概念和数据采集卡的位数概念是一样的，是指将模拟信号转化为数字信号的二进制位数，反映了对信号描述的准确程度。位数显然是越高越好，目前市面上几乎所有声卡的主流产品都是16位，而一般数据采集卡大多只是12位，所以从这方面来讲，声

10、卡的精度是比较高的。l声卡的采样频率一般不是很高，因为它只是处理音频信号，目前最高采样率为44.1KHz，少数能达48KHz。对于普通声卡，采样频率一般设为4挡：44.1KHz、22.05KHz、11.025KHz和8KHz。l另外，还要考虑声卡的频率响应，一般声卡只是对20Hz20KHz的音频信号有比较好的响应，对这范围之外的信号有很强的衰减作用。对于测试，信号频率在50Hz10KHz范围内比较好。第24页，此课件共30页哦声卡的硬件接口 l对于不同的声卡，其硬件接口有所不同，对于最普通的集成声卡，一般有3个接口，从外观上区分，粉红色的为Mic In，草绿色的为Wave Out，浅蓝色的为L

11、ine In。lMic In接口只能接受较弱的信号，易受干扰，对于数据采集，一般常用Line In接口，它可接受幅值约不超过1.5V的信号，这两个输入接口内部都有隔直电容，直流或频率较低的信号不能被声卡接受。l用集成声卡做数据采集时，被测信号应从浅蓝色的Line In口引入，输出信号应从草绿色Wave Out口输出。Line InMic InWave Out第25页，此课件共30页哦第26页，此课件共30页哦声卡采集的实例第27页，此课件共30页哦声卡采集注意事项l声卡具有两个声道，关于采集通道，应该尽量选择立体声双声道采样，因为单声道采样，左右声道都相同，而且每个声道的幅值只有原信号幅值的1/2，而用立体声采样时，左右声道互不干扰，稳定性好，可以采两路不同的信号，而且采样信号的幅值与原幅值相同。l声卡不提供基准电压，不论A/D还是D/A，都需要用户对信号进行标定。l声卡测量频率范围较窄，不能测直流信号，只能测量音频范围内的信号，而且其增益较大，不能直接测量强度较强的信号。第28页，此课件共30页哦前面板修饰l字体l颜色l装饰控件第29页，此课件共30页哦第30页，此课件共30页哦