基于Lab VIEW的数据采集及分析系统的开发

摘 要

虚拟仪器技术不仅可以实现软件和硬件资源的共享，还方便与建成各种自动测试系统，同时还能够充分利用计算机的所有功能，实现计算机的图像化显示功能、对信号的分析功能以及存储数据的功能。本篇文章是在Lab VIEW的虚拟仪器技术的基础上来分析数据采集和系统的开发。

【关键词】Lab VIEW 数据采集 信号处理

1 对Lab VIEW虚拟仪器技术的概括描述

Lab VIEW虚拟仪器技术是一种通用编程系统，在这个系统中不仅仅有比较大的并能完成所有编程方面任务的数据库，还有一些传统的程序调制工具，比如说单步的执行和设置断点等。Lab VIEW用的是图标的方式来替代文本行，用这种方式来创建应用程序图形化编程语言，与一些传统的文本编程语言比较来说，Lab VIEW用的是一种数据流上的编程方法，其中的函数以及虚拟仪器的执行时的步骤主要是程序框图中的所有节点中数据的流动方向。

2 以Lab VIEW为基础的数据的采集和系统开发的分析

2.1 对于硬件方面上的设计

Lab VIEW系统硬件总共有两个部分，一部分是NI数据采集卡，另一部分是上位机，这两个部分中的上位机是主控计算机，它是整个硬件平台的核心，上位机的主要任务是集中性管理整个计算机系统，在管理过程中需要借助对参数的管理，把控制的命令输送到数据采集卡，从而能够对控制命令进行计算和作出一定的处理，并将最终的结果显现出来。通过计算机图形来对多媒体技术进行综合运用，把一些比较复杂的数据进行计算、处理以及将其运到后台进行实施，最终用图形、数字以及曲线等形式来将处理后的结果输送给用户。而数据采集卡的任务与之不同，它的主要任务是预处理这些数据，主要包括对数据进行采集、D/A和A/D两者之间的转换，以及放大数据等。在本篇文章所设计的系统中，用到的数据卡有NI6251，这种卡可以和Lab VIEW有效地进行连接。

2.2 对于软件方面的设计

在数据采集方面，本篇文章中的系统主要是两种模式，一种是连续采集，另一种是有限样本采集。在对数据进行采集之前，应该对各个采集参数进行初始化设置，并且用NI数据采集卡来模拟数据通道，对外部的信号进行模拟，这个过程中，数据的采集可以用无线采样或者是用有限采样的方式进行数据的采集，所有采集到的数据都应该存在内存缓冲区域，以方便以后的调用。这个系统的识别、存储以及对数据的推出都可以通过Lab VIEW这个平台进行实现，以这个系统本身的输出法与输入法构架为基础进行信号的采集，等到系统把所有的输入信号处理完之后，就会对应地形成一些输出信号，然后对提取并分析这些输出信息。在本次研究的系统中，可以用PCI形式的数据采集卡，这种总线形式的Lab VIEW可以安装可应用于各种卡的各种配置工具，可以说是MAX，它的主要功能是对读取相关的设备管理器上的信息，并且还可以为每一个DAQ卡编辑相关的设备号，通过设备号还可以方便Lab VIEW设备的配置，从而实现信号的读取，最后是在Lab VIEW基础上来调用数据采集卡，从而可以实现对数据的采集。当被监测的这些信号接送到数据采集板卡以及与其相对应的硬件通道之后，从而调理数据采集卡收集到的相关信号，并且用接口实现把数据运输到数据总线之中，在用数据采集卡实现了对所有信号的调理之后，所有处理过的信号就可以在计算机内部实现相关处理，而且针对用户的应用程序可以用Lab VIEW中的MAX工具帮助进行访问以及对数据的识别、读取，在所有的配置都完成之后，可以用DAQMX这个软件来读取相关的数据，最后用相关的用户测量的数据来对相关的信号进行分析、对数据进行读取以及对信号进行显示等等。这个系统的采集数据是顺序结构，这个系统可以完成对被测量的相关信号的数据类型进行一定的选择，针对这个用户选择的相关类型，数据采集系统会与用户相对应的方式进行数据的采集的数据的调理。在对数据分析方面，整个数据分析设计系统之中，进行采样的信号用的是脉冲信号，进行采样的信号是所有信号的11%，并且采样信号的周期是1.5m/s。在此系统进入到测试阶段时，在初始信号电压有51Hz的噪声，并进行EMI的布局，在上面所有操作都完成之后，就会发现以上方式会造成进行测量的数据出现误差，针对这种情况，为了能够尽快对异常的情况进行相关处理，应该从技术方面查找相关原因，通过测量人员的分析，将误差特别大的数据筛选出去。对于数据显示方面，对于Lab VIEW收集到的所有数据和一定波形，要根据用户的需要来进行相关的存档和回放，以Lab VIEW为基础，在应用程序中进行精度的测量、通道的相关测试以及对测量时间进行选择，并要及时控制误差比较大的测量值，及时将这些错误的测量值剔除出去，最后将该卡收集到的信息进行分析，并传送到显示器上，并在计算机中进行存储。

2.3 Lab VIEW试验应用方面

为了对这个系统的功能能够进一步地C明，应该对此系统进行一定的试验，整个试验如下：PCI是数据总线，经过PCI借口把NI这个数据采集卡放置到计算机之中，并且利用函数发生器来形成一系列的脉冲信号，这些脉冲信号的比例约占有11%，这些脉冲信号的幅度为4v。然后将收集到的数据与通道进行连接，在系统软件上的进行相关测试的时间是100ms，显示屏幕上所显示的幅度的倍数是1.5倍。最后将这些信号与传统示波器显示进行连接，并比较产生的结果，将误差控制在1.5%范围内。通过Lab VIEW试验应用可以证明，这个系统对于维护和扩展都十分方便，在实验室虚拟研究中具有非常重要的价值。

3 总结

本文通过对Lab VIEW硬件设计、软件设计以及应用试验的分析可以得出，这个系统对于维护和扩展都十分方便，在实验室虚拟研究中具有非常重要的价值。

参考文献

[1]黄旭，田立军，秦英林等.基于Lab VIEW的电能质量综合监测及故障录波系统[J].电力自动化设备，2009，29（01）：120-123.

[2]刘世杰，王雅萍，朱目成，等.基于Lab VIEW平台的数据采集与处理系统[J].煤矿机械，2010，31（01）：155-158.

[3]赵政春，邓曙光，谭跃，等.基于LAB VIEW的数据采集与分析系统[J].计算机与数字工程，2010，38（05）：81-83.

作者单位

吕梁学院 山西省吕梁市 033000