第六章-虚拟仪器导论—虚拟仪器的信号采集与信号处理.ppt

第六章 数据采集与信号处理 信息与控制学院自动化系 薄迎春 6.1 数据采集 五 信号的分析与处理 三 信号产生 6.2 6.3 6.4 数字滤波器 6.5 曲线拟合 6.1 数据采集 1、测试系统组成 图6-1 测试系统组成 被 测 对 象 传 感 器 信 号 调 理 数 据 采 集 信 号 处 理 仪 器 面 板 6.1 数据采集 2、虚拟仪器结构 图6-2 虚拟仪器结构 用户编制的测量应用程序 应用软件编程环境LabVIEW, LabWindows/CVI, Measurement Studio 现实世界的信号和物理量 信号调理 数据采集与模块化仪器 传感器和变换器 6.1 数据采集 3、数据采集卡 图6-3 数据采集卡 图6-4 数据采集卡位数 6.1 数据采集 4、基于LABVIEW的数据采集过程 表6-1 DAQmx函数及其功能 DAQmx函数 功能 DAQmx Create Virtual Channel 创建虚拟数据采集通道 DAQmx Timing 为数据采集配置采集速率和创建缓冲器 DAQmx Trigger vi 为数据采集配置触发源，触发数据采集器 DAQmx Strarting Task 开始数据采集或产生即将输出的数据 DAQmx Write vi 向指定的虚拟通道或者任务写入数据 DAQmx Read vi 从指定的虚拟通道或任务读取数据 DAQmx Wait Until Done vi 等待数据采集的完成 DAQmx Stop Task 停止数据采集或者停止产生数据的输出 DAQmx Clear Task 清除数据采集任务 DAQmx 助手 配置通道、任务和换算的图形化界面 图1 NI-测量与自动化管理器 数据采集 6.1 （1）浏览系统中的数据采集卡； （2）通过测试面板，验证和诊断数据采集卡工作情况； （3）创建新的采集通道、任务、接口和比例参数等。 数据邻居：存储了有关配置和修改任务、虚拟通道的信息； 设备和接口：可配置本地或远程的数据采集卡、串口及并口等硬件设备； 换算：则用于标定运算。 数据采集 6.1 1、通道： 物理通道：连接被测信号的实际端子； 虚拟通道：是一组属性设置的集合，包含虚拟通道名、对应的物理通道、输入接线方式（差分/RSE/NRSE等）、输入范围、缩放比例等。 2、NI-DAQmx任务：是一个或多个虚拟通道的集合，此外，它还包含了定时、触发等属性。它代表了所要实施的一次信号测量或信号发生的操作。 图2 数据邻居：新建DAQ任务 采集信号：创建数据采集任务； 生成信号：创建信号生成任务。 数据采集 6.1 图3 Labview中建立DAQ任务 数据采集 6.1 图4 Labview中DAQ助手 数据采集 6.1 图5 DAQmx物理通道 信号产生 6.2 图6-5 信号生成函数选板 (1) 正弦信号 信号产生 6.2 图6-6 正弦信号 信号的基本参数 信号产生 6.2 正弦信号的表达式为： θ0—初始相位； A—幅值； ω—角频率，ω=2πfx=2π/T； fx—信号频率； T—信号周期。 fs—采样频率：每秒采样次数。 LABVIEW中信号频率指数字化频率f f= fx/ fs 采样点数—显示或存储的采样数据个数。 图6-7 正弦信号生成 程序框图面板 (2) 均匀白噪声信号 信号产生 6.2 图6-8 均匀白噪声信号 (3) 三角波，方波信号 信号产生 6.2 图6-9 三角波 图6-10 方波 (4) 公式波形 信号产生 6.2 图6-11 公式波形 图6-12 公式波形模块对应的前面板 信号分析与处理 6.3 图6-13 消除干扰 测量环境中常存在各种可能的干扰量，实际测量中采集到的信号往往不仅是信号本身，还伴有不希望的其它成分。信号的分析与处理，即指如何有效地将采得的数字化信号中的各种干扰消除或削弱，从而得到（提取出）所关心的有用信号并对信号进行分析。。 信号分析与处理 6.3 图6-14 信号分析与处理函数选板 【函数】 -【Express】 - 【信号分析】 【函数】 -【信号处理】 信号分析与处理 6.3 图6-15 傅里叶变换 1、傅里叶变换：任何连续测量的时序或信号，都可以表示为不同频率的正弦波信号的无限叠加。而根据该原理创立的傅立叶变换算法利用直接测量到的原始信号，以累加方式来计算该信号中不同正弦波信号的频率、振幅和相位。 信号分析与处理 6.3 图6-16 双边FFT变换 信号分析与处理 6.3 2、频谱分析：将时间域的各种动态信号通过FFT变换转换到频率域进行分析。 (1)频谱混叠：采样频率小于信号最高频率的2倍时出现。 (2)频谱泄露：计算机不能对无限长连续信号进行处理，在处理过程中只能将其