基于LabVIEW的数据处理和信号分析

基于LabVIEW的数据处理和信号分析

Liu Y an

Y ancheng Institute of Technology, Y ancheng, 224003, China

E-mail: yanchengliu@

·【摘要】虚拟仪器技术是一种数据采集和信号分析的方法，它包括有关硬件，软件和它的函数库。用虚拟仪器技术进行数据采集和信号分析包括数据采集，仪器控制，以及数据处理和网络服务器。本文介绍了关于它的原则，并给出了一个采集数据和信号分析的例子。结果表明，它在远程数据交流方面有很好的表现。

【关键词】虚拟仪器，信号处理，数据采集。

·Ⅰ.引言

虚拟仪器是一种基于测试软硬件的计算机工作系统。它的功能是由用户设计的，因为它灵活性和较低的硬件冗余，被广泛应用于测试及控制仪器领域，。与传统仪器相比，LabVIEW 广泛应用于虚拟仪器与图形编程平台，并且是数据收集和控制领域的开发平台。它主要应用于仪器控制，数据采集，数据分析和数据显示。不同于传统的编程，它是一种图形化编程类程序，具有操作方便，界面友好，强大的数据分析可视化和工具控制等优点。用户在LabVIEW 中可以创建32位编译程序，所以运行速度比以前更快。执行文件与LabVIEW编译是独立分开的，并且可以独立于开发环境而单独运行。

虚拟仪器有以下优点：

A：虚拟仪表板布局使用方便且设计灵活。

B：硬件功能由软件实现。

C：仪器的扩展功能是通过软件来更新，无需购买硬件设备。

D：大大缩短研究周期。

E：随着计算机技术的发展，设备可以连接并网络监控。

这里讨论的是该系统与计算机，数据采集卡和LabVIEW组成。它可以分析的时间收集信号，频率范围：时域分析包括显示实时波形，测量电压，频率和期刊。频域分析包括幅值谱，相位谱，功率谱，FFT变换和过滤器。另外，自相关工艺和参数提取是实现信号的采集。

·II.系统的设计步骤

软件是使用LabVIEW的AC6010Shared.dll。包中的三个功能被使用。分别用AC6010- AD.VI，与AC6010- DI.VI和AC0610- DO.VI实现数据采集，数据输入和数据输出。测试范围的选择，对测试通道和测试时间的设置是由与AC6010- AD.VI完成的。在这里，测试范围为3-5V电压。由于LabVIEW的强大，一些额外的功能可以被添加到系统中。用户必须做几个步骤：

图1系统框图

A: 硬件结构

其硬件结构包括：测试信号，传感器和信号调制电路的PCI- 6010采集板和计算机。PCI-6010是一种多功能卡，由美国NI公司制造的具有12位A/ D转换，12位D / A，16路单地面模拟输入通道，8或24位并行输入/输出线和两个24位定时器和计数器。DMA模式和双缓冲区的数据收集和储存不间断的支持。电压范围是为100mV，1V时，10V和20V的双极性。最大采样速率为200千字节/秒。

B: 软件介绍

LabVIEW是基于G语言开发的虚拟仪器的工具。它提供了许多品种的设备驱动程序，强大的功能库和Windows动态链接库函数。其调试方法是设置中断点和探针，检查数据流变量。

用LabVIEW编写的程序是虚拟仪器。它包括：软件面板和程序流。传统仪器面板被包含有开关，势利，和显示面板的软件所取代。到程序流程设计是由主要处理算法和技术方法的仪表流程图的需求而定。用户还可以用软件虚拟仪器面板。

在LabVIEW中有两个可以直接访问的图标。他们是in port.vi和out port.vi.输出端。这两个函数都存储在高级模块子模块内存，负责读取数据和数据输出。对于in port.vi和out port.vi.的参数设置,每个通道的物理地址应该被知道。通过LabVIEW能方便实现驱动功能数据采集卡的功能。这里提供数据的读和写,所以一些缺点也暴露出来。例如,人们很难精度计时。

CIN（代码接口节点）是LabVIEW与C语言的接口。数据传输可在CIN中实现。当LabVIEW程序运行到CIN时，数据可以从CIN的进口传送到C源代码。然后程序返回执行C源代码。那么数据结果在C源代码实现后将返回到LabVIEW中。CIN可以用来驱动通用数据采集卡。

设计方案的步骤如下：

A：设置CIN图标，数据输入和输出参数以及数据类型。

B：在CIN图标中选择快捷菜单文件项，创造C源代码文件。

C：在VC编译C++源和生产的执行文件的代码文件。

D：装载可执行文件和调试抽样方案。

动态数据交换（DDE）技术是另一种编程方法。应用程序可以在广播方式传输下的Windows或直接邮寄到另一个应用程序管理。DDE消息传输是一个应用程序之间的响应，所以客户端程序需要为在Windows环境下通用数据收集编写的。服务器程序是为了让数据收集和信息通讯数据采集卡能够得到有效的运行。DDE程序中的客户端产生与LabVIEW平台并从服务器接收，处理，存储和显示数据。

·III.软件设计系统

软件系统由用户界面和函数程序、控制组件和由Lab Windows / CVI的开发的在用户界面中出现的菜单组成。通过在用户界面上操纵控制元件、实现取样启动,停止,采样率和在每个通道的波形底线采集。功能程序（数据采集，实时波形显示，数据处理和数据存储或重新显示）用来满足不同的测试应用程序。

这是软件的结构。它集成了主要模块、虚拟信号源,虚拟调制模块、虚拟采样模块和监控模块在工作页面。图1中可以看到。程序框图显示在图2；这系统的设计主要是以软件为主。硬件源进行了简化处理，通过界面操作系统设备；用户可以用透明的方式操作系统。

主要模块菜单在程序运行时出现。各个功能按钮是显而易见的。因为在LabView中，系统是由图形面板所控制的。子程序的执行是通过面板上的按钮来实现的。两个控制组件的显示取样示波器波形取样通道和信号频率都在右侧。主菜单是一个主要控制元件，在程序运行时用于等待数据输入。面板上的按钮由主程序扫描。当退出按钮启动，按钮被执行并返回到原来的菜单。虚拟仪器平台是如此的兼容，维护和配置大大简化。

图2程序框图

A: 软件面板设计

有三个用户面板如下：参数设置面板，主面板和选择/通道面板增益。参数设置面板，如图三所示。