数据采集卡的labview自动测试平台研究【字数：15368】
摘 要在计算机广泛应用的今天，数据采集在多个领域有着十分重要的应用，特别是在工业生产和国防技术领域。随着科技的进步，产品的研发周期变长，所用来维护费用也随之增加，开发成本不断提高，所以设计出一个基于虚拟仪器的自动测试平台就很有必要了，在工程测量上也具有方便性和实用性。这个平台所能实现的主要功能模块，包括对外界信息的获取、采样、收集，对数据信号进行转换、分析，以及实现虚拟设备软件功能的开发。本文通过简要介绍数据采集的一些相关知识，引入基于LabVIEW的数据采集卡自动测试平台；最后在深入学习和数据采集卡指标的研究基础上，编写数据采集卡测试软件，采集数据并进行噪声分析处理。
目 录
1.绪论 1
1.1引言 1
1.2国内外研究现状 2
1.2.1国内外数据采集的研究现状 2
1.2.2国内外虚拟设备的研究现状 2
1.3课题主要研究内容与结构安排 3
2.数据采集与虚拟仪器技术 4
2.1数据采集系统概述 4
2.2数据采集卡的简介 5
2.2.1结构原理 5
2.2.2性能指标 6
2.2.3选择与使用 7
2.3虚拟仪器的概念 8
2.4虚拟仪器系统的组成 10
2.5虚拟仪器的软件结构 11
2.5.1虚拟仪器的开发语言 11
2.5.2 LabVIEW平台 11
2.5.3 基于LabVIEW的虚拟程序设计 12
2.6本章小结 12
3. 数据采集系统程序设计与实现 13
3.1软件总体设计 13
3.1.1 软件设计要求 13
3.1.2 系统框架 14
3.2软件模块设计 14
3.2.1 虚拟信号发生器模块 14
3.2.2 温箱模块 17
3.2.3 数据采集卡参数设置模块 18
3.2.4 数据收集和存储模块 19
3.2.5 噪声分析模块 21
3.2.6 信噪比分析模块 22
3.3本章小结 22 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
4. 数据测量结果与分析 23
4.1Labview自动测试实验研究 23
4.2测量结果与误差分析 23
4.3本章小结 24
5结论与展望 25
5.1全文总结 25
5.2工作展望 25
参考文献 26
致谢 27
1.绪论
1.1引言
21世纪，计算机技术普遍被运用到各个领域，而数据采集是计算机技术领域中重要的一环[1]。尤其是在国防现代化和社会生产工业化的层面，数据采集的作用日益凸显。科技的不断进步，数据采集技术也在持续地更新，所面临的挑战也在逐步增加（测试成本的增加、开发周期过长、程序的可复用性较低等）。为了应对这些挑战，我们引入了虚拟仪器开发系统，大大减少了软件开发周期和成本。虚拟仪器具有更大的编程便利性，更强大的功能和灵活性，尤其是在集成测量，数据处理和图形显示方面。本文在LabVIEW平台的基础上，对虚拟仪器领域中，数据采集系统作出研究。LabVIEW平台是一个图形化的、可视化的程序编译平台，它为用户提供了虚拟的UI界面，也为用户提供了虚拟的数据系统操作平台。LabVIEW平台普遍被用于实验室。
随着科学技术的发展，人们对于采集数据精度的要求不断提高，在数据采集卡的生产过程中设计一个Labview自动测试平台很有必要[2]，该平台能实时监测采集到的信号波形的变化，能够将所采集到的数据进行实时保存，并带有相应的数据处理功能，能够自动计算出该数据采集卡的信噪比及各项信号参数。在实验室等场所具有相当重要的作用。本课题将在对LabVIEW程序[3]进行深入学习和数据采集卡指标的研究基础上，编写数据采集卡测试软件，采集数据并进行噪声分析处理。
1.2国内外研究现状
1.2.1国内外数据采集的研究现状
根据国外相关的研究和总结，数据采集包括两种常用的方法：第一种，在个人计算机外部，使用数据采集卡收集到数据，将这些数据传送给计算机的传输通信导线或者信令的源代码，发送给计算机主机，再通过主机对数据进行存储或显示。第二种，通过自动化的监控设备，使用上位机软件，将数据采集卡所收集到的数据传送给个人计算机的外部接口，使计算机能获取和处理这些数据。
最近几年以来，在国际范围内，将模拟信息转化为数字信息的技术得到大规模的发展，数据源的收集、识别和选取的相关技术也不断更新。与此同时，与数据采集技术相关的，外部设备的连接和通讯技术、基带局域网的技术规范和无线移动通讯等领域的接口模式都有所扩展。国际范围内，与数据采集技术相关的科技产品，几乎完全覆盖了对电流信号、电压信号[4]以通信干线所涉及的一切数据的收集和处理。在单数据采集设备方面，以及基于计算机的数据采集系统方面，很多成熟的产品应用都应运而生。compactDAQ与LabVIEW进行集成[5]，力求以最少的开发工作创造出最优越的性能。与国际上现行通用的一系列数据从采集相关产品相比，国内数据公司和通信公司所生产出来的产品功能相对单一，而且性能不够稳定。然而，我国近几年来在数据技术和信息技术方面投入了大量的研发资金，因此推动数据采集的相关技术向着比较高的规模和水平方向发展。在同一时期，与工业监控系统相关的上位机软件以及其他监控硬件技术方面也取得了相当大的成就，国内一些优秀的技术公司所生产的数字监控系统和软件，不仅在中国范围内应用广泛，而且也逐渐走向国际市场。
1.2.2国内外虚拟设备的研究现状
从二十世纪改革开放之后，我国开始引入NI技术。而在当时，虚拟仪器技术仍然为发达国家所掌握，普遍应用在自动测控领域当中[6]。自1990年以来，世界各地都进行了虚拟仪器访谈。虚拟仪器的主要制造商是HP（目前生产100多种型号的虚拟仪器），Tektronix（目前生产80多种型号的虚拟仪器）和Aglent（目前生产60多种型号的虚拟仪器）。随着技术的进步，近年来虚拟仪器赖以生存的个人计算机在中国发展迅速[7]，为中国虚拟仪器的普及奠定了良好的基础。虚拟技术走在仪器技术发展的前沿，代表了仪器技术发展的前进方向，据可靠数据预测，在未来的若干年之内，虚拟仪器技术所贡献的产业值将在仪表产业中占到一半以上的比重。近年来，中国高等教育机构的一些实验室引入了虚拟仪器系统，在此基础上，开发了许多用于教学和研究的新型虚拟仪器系统。比如国防科技大学近几年一直致力于分布式仪器的研究和开发，并尝试着让分布式仪器真正进入实验室教学；而华中科技大学在工程监控和测试方面已经取得巨大的研究成果，并将这些成果面向全社会开放和展示。
目 录
1.绪论 1
1.1引言 1
1.2国内外研究现状 2
1.2.1国内外数据采集的研究现状 2
1.2.2国内外虚拟设备的研究现状 2
1.3课题主要研究内容与结构安排 3
2.数据采集与虚拟仪器技术 4
2.1数据采集系统概述 4
2.2数据采集卡的简介 5
2.2.1结构原理 5
2.2.2性能指标 6
2.2.3选择与使用 7
2.3虚拟仪器的概念 8
2.4虚拟仪器系统的组成 10
2.5虚拟仪器的软件结构 11
2.5.1虚拟仪器的开发语言 11
2.5.2 LabVIEW平台 11
2.5.3 基于LabVIEW的虚拟程序设计 12
2.6本章小结 12
3. 数据采集系统程序设计与实现 13
3.1软件总体设计 13
3.1.1 软件设计要求 13
3.1.2 系统框架 14
3.2软件模块设计 14
3.2.1 虚拟信号发生器模块 14
3.2.2 温箱模块 17
3.2.3 数据采集卡参数设置模块 18
3.2.4 数据收集和存储模块 19
3.2.5 噪声分析模块 21
3.2.6 信噪比分析模块 22
3.3本章小结 22 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
4. 数据测量结果与分析 23
4.1Labview自动测试实验研究 23
4.2测量结果与误差分析 23
4.3本章小结 24
5结论与展望 25
5.1全文总结 25
5.2工作展望 25
参考文献 26
致谢 27
1.绪论
1.1引言
21世纪，计算机技术普遍被运用到各个领域，而数据采集是计算机技术领域中重要的一环[1]。尤其是在国防现代化和社会生产工业化的层面，数据采集的作用日益凸显。科技的不断进步，数据采集技术也在持续地更新，所面临的挑战也在逐步增加（测试成本的增加、开发周期过长、程序的可复用性较低等）。为了应对这些挑战，我们引入了虚拟仪器开发系统，大大减少了软件开发周期和成本。虚拟仪器具有更大的编程便利性，更强大的功能和灵活性，尤其是在集成测量，数据处理和图形显示方面。本文在LabVIEW平台的基础上，对虚拟仪器领域中，数据采集系统作出研究。LabVIEW平台是一个图形化的、可视化的程序编译平台，它为用户提供了虚拟的UI界面，也为用户提供了虚拟的数据系统操作平台。LabVIEW平台普遍被用于实验室。
随着科学技术的发展，人们对于采集数据精度的要求不断提高，在数据采集卡的生产过程中设计一个Labview自动测试平台很有必要[2]，该平台能实时监测采集到的信号波形的变化，能够将所采集到的数据进行实时保存，并带有相应的数据处理功能，能够自动计算出该数据采集卡的信噪比及各项信号参数。在实验室等场所具有相当重要的作用。本课题将在对LabVIEW程序[3]进行深入学习和数据采集卡指标的研究基础上，编写数据采集卡测试软件，采集数据并进行噪声分析处理。
1.2国内外研究现状
1.2.1国内外数据采集的研究现状
根据国外相关的研究和总结，数据采集包括两种常用的方法：第一种，在个人计算机外部，使用数据采集卡收集到数据，将这些数据传送给计算机的传输通信导线或者信令的源代码，发送给计算机主机，再通过主机对数据进行存储或显示。第二种，通过自动化的监控设备，使用上位机软件，将数据采集卡所收集到的数据传送给个人计算机的外部接口，使计算机能获取和处理这些数据。
最近几年以来，在国际范围内，将模拟信息转化为数字信息的技术得到大规模的发展，数据源的收集、识别和选取的相关技术也不断更新。与此同时，与数据采集技术相关的，外部设备的连接和通讯技术、基带局域网的技术规范和无线移动通讯等领域的接口模式都有所扩展。国际范围内，与数据采集技术相关的科技产品，几乎完全覆盖了对电流信号、电压信号[4]以通信干线所涉及的一切数据的收集和处理。在单数据采集设备方面，以及基于计算机的数据采集系统方面，很多成熟的产品应用都应运而生。compactDAQ与LabVIEW进行集成[5]，力求以最少的开发工作创造出最优越的性能。与国际上现行通用的一系列数据从采集相关产品相比，国内数据公司和通信公司所生产出来的产品功能相对单一，而且性能不够稳定。然而，我国近几年来在数据技术和信息技术方面投入了大量的研发资金，因此推动数据采集的相关技术向着比较高的规模和水平方向发展。在同一时期，与工业监控系统相关的上位机软件以及其他监控硬件技术方面也取得了相当大的成就，国内一些优秀的技术公司所生产的数字监控系统和软件，不仅在中国范围内应用广泛，而且也逐渐走向国际市场。
1.2.2国内外虚拟设备的研究现状
从二十世纪改革开放之后，我国开始引入NI技术。而在当时，虚拟仪器技术仍然为发达国家所掌握，普遍应用在自动测控领域当中[6]。自1990年以来，世界各地都进行了虚拟仪器访谈。虚拟仪器的主要制造商是HP（目前生产100多种型号的虚拟仪器），Tektronix（目前生产80多种型号的虚拟仪器）和Aglent（目前生产60多种型号的虚拟仪器）。随着技术的进步，近年来虚拟仪器赖以生存的个人计算机在中国发展迅速[7]，为中国虚拟仪器的普及奠定了良好的基础。虚拟技术走在仪器技术发展的前沿，代表了仪器技术发展的前进方向，据可靠数据预测，在未来的若干年之内，虚拟仪器技术所贡献的产业值将在仪表产业中占到一半以上的比重。近年来，中国高等教育机构的一些实验室引入了虚拟仪器系统，在此基础上，开发了许多用于教学和研究的新型虚拟仪器系统。比如国防科技大学近几年一直致力于分布式仪器的研究和开发，并尝试着让分布式仪器真正进入实验室教学；而华中科技大学在工程监控和测试方面已经取得巨大的研究成果，并将这些成果面向全社会开放和展示。
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