LabVIEW编程及虚拟仪器设计( 第六讲：数据采集(上))
如何利用LabVIEW进行数据采集与处理
如何利用LabVIEW进行数据采集与处理LabVIEW是一种流程图编程语言，专门用于控制、测量和数据采集等应用领域。
它的易用性和功能强大使得许多科研、工业和教育机构都广泛采用LabVIEW进行数据采集与处理。
在本文中，我将介绍如何利用LabVIEW进行数据采集与处理的基本步骤和技巧。
一、准备工作在开始数据采集与处理之前，首先需要进行准备工作。
这包括安装LabVIEW软件、连接传感器或测量设备、配置硬件设备和安装相关驱动程序等。
确保LabVIEW软件和硬件设备都能正常工作。
二、建立数据采集程序1. 打开LabVIEW软件，在工具栏上选择"新建VI"，创建一个新的虚拟仪器（VI）。
2. 在Block Diagram窗口中，选择相应的控件和函数，用于实现数据采集的功能。
例如，使用"DAQ Assistant"控件来配置和控制数据采集设备。
3. 配置数据采集设备的参数，如采集通道、采样率、触发方式等。
根据实际需求进行设置。
4. 添加数据处理的功能模块，如滤波、去噪、采样率转换等。
这些模块可以根据数据的特点和需要进行选择和配置。
5. 连接数据采集设备和数据处理模块，确保数据能够流畅地进行采集和处理。
6. 运行程序进行数据采集，可以观察到数据随着时间的推移不断变化。
三、数据可视化与分析1. 在LabVIEW软件中，使用图形化的方式将采集到的数据可视化。
例如，使用波形图、数值显示等控件显示数据结果。
2. 利用LabVIEW提供的分析工具，对采集到的数据进行进一步的统计和分析。
例如，计算均值、标准差、峰值等。
3. 根据需要，将数据结果输出到其他文件格式，如Excel、文本文件等，以便进一步处理和分析。
四、数据存储与导出1. 在LabVIEW中，可以选择将数据存储到内存中或者存储到文件中。
存储到内存中可以方便实时访问和处理，而存储到文件中可以长期保存和共享数据。
2. 使用适当的文件格式和命名方式，将数据存储到本地磁盘或者网络存储设备中。
LabVIEW与数据采集.ppt
各子模板的主要功能如下： ① Analog Input子模板，完成模拟信号进行
A/D转换，并采集到计算机； ② Analog Output子模板,将计算机产生的数
字信号进行D/A转换，并输出； ③ Digital I/O子模板,用于控制DAQ设备的数字
I/O功能； ④ Counter子模板,用于控制DAQ设备的计数器
其中最为常见的模板是位于Measurement I/O子模板中 的Data Acquisition 和NI-DAQmx Acquisition两个子 模板，如图所示：
DAQ VIs的功能模板
LabVIEW中DAQ VIs都包含在Functions>Data Acquisitions子模板中。共包含6个子模板，每个子模板
④ 许多场合都要用到计数器，如精确时间控制和脉冲信 号产生等。计数器最重要的参数是分辨率和时钟频率，分
。 辨率越大，计数器位数越大，计数值也越高
基于LABVIEW的数据采集系统：
LabVIEW8.5为用户提供了多种用于数据采集的函数、 VIs和Express VIs。这些函数、VIs和Express VIs大体 可以分为两类，一类是Traditional DAQ VIS，另外一类 是操作更为简单的NI-DAQmx，这些组件位于函数模板 中的Measurement I/O，Instrument I/O子模板中， 如图所示：、
数据采集卡的功能
一个典型的数据采集卡的功能有模拟输入、模拟输出、数 字I/O、计数器/计时器等。因此LabVIEW中DAQ模板设计也 围绕这4大功能组织
① 模拟输入是采集最基本的功能。它一般由多路开关 （MUX）、放大器、采样保持电路以及A/D来实现，通过这些
labview数据采集
l.1基于动态链接库的普通数据卡的驱动LabVIEW 一般只支持NI 公司自己的数据采集卡，而这些卡的价格又比较昂贵。
但是LabVIEW 又提供了调用库函数节点(Call Library Function Node,CLF) 和代码接口节点(Code Interface Node, CIN) 这两种可以将编程灵活的C 语言和直观方便的LabVIEW G 语言结合起来的方法，利用这两种方法就可以大大提高LabVIEW 对普通数据采集卡的支持性。
这样，不但可以利用LabVIEW 强大的数据分析能力，而且还可以节约硬件成本。
调用代码接口节点(CIN)技术是将需要调用的外部代码编译成LabVIEW 能够识别的格式后与此结点相连。
当程序执行时，LabVIEW 将自动调用与此结点连接的外部代码，并向CIN传递特定的数据结构。
然而CIN 源代码对编译器和操作系统都有严格的限制，而且编译的过程也十分复杂。
因此在实际应用中更多的是采用通过库函数节点(CLF)来访问动态链接库(DLL)的方法，使用这种方法既可以直接调用WIN API 函数，也可以调用VisualC++、C++Builder、Visual Basic 等编写生成的DLL。
这样我们一方面可以使用自己所熟悉的语言来编写DLL，使编程更加的灵活方便；另一方面又可以利用数据采集卡开发商所提供的DLL，大大的缩短开发周期。
l.2 直接用LabVIEW 的In Port , Out Port 图标编程LabVIEW 的Functions 模板内Advanced \Memory 中的In Port 、Out Port 图标，与_inp、_outp功能相同，因此可用它们画程序方框图, 设计该A/D 插卡的驱动程序。
! 个通道扫描，各采集" 点数据的LabVIEW 程序方框图如图l 所示。
图中用LabVIEW 的计时图标控制扫描速率。
LabVIEW数据采集教程
5.1信号输入（数据采集）信号输入部分可以借助DAQ助手来实现，也可以使用DAQ通道来实现。
在NI-DAQmx 中，任务是包括一条或多条通道以及定时、触发等属性的集合。
从概念上来说，任务就是要进行的测量或生成。
例如，测量DAQ设备一条或多条通道的温度就是一个任务。
在创建DAQ任务前，我们首先得初始化设备。
初始化设备要用到Mesurement&Automention Explorer（如图5.1所示为它的启动界面）。
按照下述步骤初始化设备。
图5.11.打开Mesurement&Automention Explorer。
2.在“配置”栏-“设备与接口”上单击鼠标右键，选择“新建…”，会出现如图5.2所示界面：图5.2由于没有硬件，这里用仿真设备，这里我们就选择“NI-DAQ仿真设备”，点“完成”后会出现如图5.3界面。
图5.33.点击“E系列DAQ”前面的“+”，展开栏目后如图5.4所示：图5.4这里我们选择“NI PCI-6071E”，点击“确定”后出现下图所示界面。
很容易发现，界面左边“配置”-“NI-DAQ设备”下多了一个“NI PCI-6071E”，单击它，右边的界面中出现它的配置参数，如图5.5所示。
图5.5经过以上步骤的设置，设备设备初始化完毕。
接下来我们就可以创建NI-DAQmx任务了。
3.3.1.1创建NI-DAQmx任务按照下列步骤，可以创建并配置一个从DAQ设备读取电压的任务。
方案1：利用DAQ助手1. 打开一个新建的空白VI。
2. 在程序框图中，打开函数选板并选择Express»输入，显示输入选板。
3. 选择输入选板上的“DAQ助手”Express VI，如左图所示。
将该Express VI 放置到程序框图上。
打开DAQ助手，显示新建Express任务对话框。
4. 单击采集信号»模拟输入，显示模拟输入选项。
5. 选择电压创建一个新的电压模拟输入任务。
LABVIEW数据采集与仪器控制PPT61页课件
14.3.2 模块化总线
3. PXI/CompactPCIPXI将PCI电气总线特性与坚固的、模块化的、欧洲卡机械封装的CompactPCI相结合，并增加了专门的同步总线和关键的软件特性，从而能够承受常常存在于工业应用中的恶劣环境。这使得PXI成为一个高性能的、低成本的、适用测量和自动化系统的布置平台。
引子
数据采集与仪器控制是LabVIEW最具竞争力的核心技术之一。NI公司提供了种类丰富的硬件设备以满足不同的测量与控制需求，其中包括数据采集(DAQ)硬件、实时测量与控制、PXI与Compact PCI、信号调理、开关、分布式I/O、机器视觉、运动控制、GPIB、串口和仪器控制、声音与振动测量分析、PAC(可编程自动化控制器)、VXI和VME等各种设备。应用遍布电子、机械、通信、汽车制造、生物、医药、化工、科研和教育等各个行业领域。通过丰富的驱动程序，LabVIEW能轻松实现与任何NI提供的硬件设备通讯。不仅如此，通过通用的驱动程序或接口，例如VISA、IVI、OPC、ActiveX和DLL等，LabVIEW几乎能与任何厂商甚至自制的硬件通讯。
14.1.2 NI-DAQmx
自动生成代码
14.2 仪器控制简介
仪器控制是指通过PC上的软件远程控制总线上的一台或多台仪器。它比单纯的数据采集要复杂的多。它需要将仪器或设备与计算机连接起来协同工作，同时还可以根据需要延伸和拓展仪器的功能。通过计算机强大的数据处理、分析、显示和存储能力，可以极大的扩充仪器的功能，这就是虚拟仪器的基本含义。
2. 信号调理从传感器得到的信号可能会很微弱，或者含有大量噪声，或者是非线性的等等，这种信号在进入采集卡之前必须经过信号调理。信号调理的方法主要包括放大、衰减、隔离、多路复用、滤波、激励和数字信号调理等
虚拟仪器软件Labview和数据采集
现代经济信息虚拟仪器软件Labview和数据采集武 睿 太原理工大学 山西省国新能源发展集团有限公司摘要：Labview是一个在全球范围内都十分有名的虚拟仪器开发系统。
Labview与Fortran、C语言这类传统的编程语言相较而言，具有编写灵活、简单、易于掌握的优点。
本文将阐述Labview的开发环境，以及结合USB9100ms数据采集卡来对Labview如何采集数据进行介绍。
关键词：虚拟仪器软件；Labview；数据采集中图分类号：TP274.2 文献识别码：A 文章编号：1001-828X(2017)019-0330-02Labview属于基于C语言(图形编辑语言)的实验室虚拟仪器集成环境，由美国国家仪器公司于上世纪研制开发而成，拥有包括数据采集、函数数值运算、输入/输出控制、信号生成、信号处理、图像获取、图像处理、图像传输等等一系列十分强大的功能。
Labview使用的图形语言(各种连线、图形符号、图标等)G语言，与编程利用的传统文本语言相比的话，因为界面都是大家非常熟悉的波形图、旋钮、开关等，因此显得更加的直观友好，属于直觉式的图形程序语言。
如Fortran、C语言等传统编程语言，需要工程人员拥有非常丰富的编程经验，才能将其用于虚拟仪器控制，才能将工程人员拥有的与仪器和应用的知识转变成为计算机上的程序代码，才能形成程序测试。
但是对于Labview而言，并不需要工程人员有太多的编程经验，只需要工程人员用直觉的方式来建立前面板方块图程序和人机界面，编程过程就算完成了。
这样一来，那些并没有太多编程经验的工程师们，就能够把更多的精力投注到实验的测试中，而不是繁重的文字编码。
Labview的执行顺序，是按照方块图间数据的传递来决定的，而不是像传统的编程语言那样，必须要逐行地执行，因此工程人员能够利用Labview设计出多个程序可以同时执行的流程图。
一、Labview的开发环境Labview的开发环境可以分为图标/连接端口、框图程序和前面板三个部分。
在LabVIEW中实现数据采集
Easy VIs Intermediate VIs Advanced VIs Utility VIs
Easy Analog Input VIs
这是LabVIEW提供的一组标准的、简单易用的 采集 VI.
:从指定通道获得一个样本.
:从通道组获得一个样本,这些样本返回到一个样本数组.
:由一个通道得到一个波形，这些样本返回到一个waveform 数组.
System
该设置项显示了设备占用的系统资源以及设备的编号。
AI
AO
Accessory
OPC
在完成上述设置后，单击确定，会出现“Test Resources”和“Test Panels”按钮。单击 “Test Resources”出现测试结果对话框。
单击“Test Panels”按钮出现测试面板。
Device—采集卡的设备号. Channel—指定模入通道号的串数组. Buffer size—单位是scan，用于控制采集数据计算 机内存的大小.
AI Start启动带缓冲的模入操作。它控制数据采 集速率，采集点的数目，及使用任何硬件触发 的选择。它的两个重要输入是：
Scan rate (scan/sec)—对每个通道采集的每秒扫描次 数. Number of scans to acquire—对通道列表的扫描次数。
8 differential 12bits 200kS/s guaranteed Bipolar only 512 samples
Analog Output Number of channels Resolution Range
2 16bits +-10V
2 12bits +-10V
虚拟仪器labview第六讲
数组的求和
For循环还有一种很有特色的功能，称之 为自动索引（Auto Indexing）功能，当将 一个数组连接到For循环上供For循环内的 节点使用时，For循环可以自动检测该数 组的长度，执行相应次数的循环，并按 顺序将数组内的元素一一取出。
For循环的特点
一旦确定了For循环执行的次数，并开始 执行后，就必须在执行完相应次数的循 环后，才能终止其运行。若确实需要根 据某种逻辑条件跳出循环，可用While循 环来替代For循环。
顺序结构的特点：
Labview顺序框架的使用比较灵活，在编辑 状态时可以很容易地改变层叠式顺序结构各 框架的顺序。平铺式顺序结构各框架的顺序 不能直接改变。
例题：
创建一个 VI，计算生成等于某个给定值 的随机数所需要的时间。
6.4 选择结构
选择结构（Case Structure）也是Labview最 基本的结构之一，相当于C语言中的 switch语句。
For循环的组成
最基本的For循环由循环框架（Loop Frame）、 重复端口（Loop Iteration）和计数端口（Loop Count）组成。重复端口i的初始值为0，每次循 环的递增步长为1。
注意：i的初始值和步长在Labview中是固定不 变的，若要用到不同的初始值或步长，可对 重复端口产生的数据进行一定的数据运算， 也可用移位寄存器来实现。
6.5 事件结构
事件结构中的事件包括鼠标事件（单击、 双击等）、键盘事件、选单事件、窗口事 件（如关闭窗口）、对象的数值变化等。
使用事件驱动可以让Labview应用程序在没 有指定事件发生时处于休息状态，直到前 面板窗口中有一个事件发生时为止。在这 段时间内，可以将CPU交给其他的应用程 序使用，这大大提高了系统资源的利用率。
使用LabVIEW进行数据采集和分析
使用LabVIEW进行数据采集和分析LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种强大的图形化编程环境，被广泛应用于数据采集和分析领域。
它提供了丰富的工具和功能，可以帮助工程师和科研人员高效地进行各种数据处理任务。
本文将介绍使用LabVIEW进行数据采集和分析的基本流程和方法。
一、LabVIEW概述LabVIEW是由美国国家仪器公司（National Instruments）开发的一款图形化编程工具。
它采用了数据流编程模型，可以通过拖拽和连接各种函数模块，实现数据的输入、处理和输出。
相比于传统的文本编程语言，LabVIEW的图形化界面更加直观易用，适合非编程背景的用户快速上手。
二、数据采集数据采集是指通过各种传感器或仪器，将现实世界中的模拟信号转换为数字信号，输入到计算机中进行处理。
LabVIEW提供了丰富的数据采集模块，可以与各种传感器和仪器进行连接，并实时获取数据。
在LabVIEW中，首先需要创建一个数据采集任务。
通过选择相应的硬件设备和信号输入通道，配置采样率、量程等参数，即可创建一个数据采集任务。
然后，可以通过编程或者拖拽函数模块的方式，实现数据的连续采集或触发式采集。
LabVIEW提供了灵活且易于使用的界面，可以实时显示采集到的数据，并支持数据的保存和导出。
三、数据处理和分析数据采集完成后，需要对采集到的数据进行处理和分析。
LabVIEW提供了强大的数据处理功能，可以帮助用户实现各种算法和数据分析方法。
1. 数据预处理：对采集到的原始数据进行滤波、降噪、去除异常值等操作，以提高数据的质量和可靠性。
2. 数据分析：根据具体需求，可以使用LabVIEW提供的统计分析、频域分析、波形分析等模块，对数据进行进一步分析。
例如，可以计算数据的均值、标准差、相关系数等统计参数；可以进行快速傅里叶变换（FFT）、功率谱分析、自相关分析等频域分析。
labview数据采集实例讲课稿
接线方式
2020/6/9
内部时钟分频给出 从外部引入时钟到采集卡
一种保护机制，当采集卡在指定时间没有得到采样相应， 程序就会报错停止，避免了死机等恶劣情况的出现
2020/6/9
2020/6/9
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2020/6/9
点击 Run， 我们 可以 采集 到当 前的 5V 信号
一旦得到触发信号，
采集卡继续采集N 个样本， N=有限点采集总样本-需要触发前的样本数， 再将缓存区的数据全部读出
2020/6/9
Pause Trigger 指可以通过触发方式决定什么时候采集，什么时候不采集
2020/6/9
2020/6/9
当采集卡得到一个从低于2.7V 上升到2.7V 的模 拟触发信号，即开始任务
2020/6/9
模拟量采集
形式
单点采集 个或多个输入通道分别获取一个信号值，然后 LabVIEW立即返回这个值，这是一个即时、无缓冲的操作。 效率和灵活性低。
在计算机内存中开辟一段缓冲区，设备将采集的数据存入其 中，当指定的数据采集完成后，LabVIEW再将缓冲区中的 数据一次读出，此时输出的是一段有限长度的信号波形。
LabVIEW数据采集实例
肖俊生 2013.04.20
2020/6/9
内容与安排
▪ DAQ助手 ▪ DAQmx函数和模拟量采集 ▪ DAQmx模拟量生成 ▪ DAQmx数字量采集 ▪ DAQmx数字量生成 ▪ DAQmx计数器
2020/6/9
DAQ助手
做什么采集
2020/6/9
选择用于测量的通道
更大的Buffer 4. 降低采样速率(如果允许)
总线传输 速率
LabView数据采集教程文件
第一节概述LabVIEW的数据采集（Data Acquisition ）程序库包括了许多NI公司数据采集（DAQ 卡的驱动控制程序。
通常，一块卡可以完成多种功能-模/ 数转换，数/ 模转换，数字量输入/ 输出，以及计数器/ 定时器操作等。
用户在使用之前必须DAQ#的硬件进行配置。
这些控制程序用到了许多低层的DAQ驱动程序。
本课程需要一块安装好的DAC卡以及LabVIEW开发系统。
数据采集系统的组成：DAC系统的基本任务是物理信号的产生或测量。
但是要使计算机系统能够测量物理信号，必须要使用传感器把物理信号转换成电信号（电压或者电流信号）。
有时不能把被测信号直接连接到DAC卡，而必须使用信号调理辅助电路，先将信号进行一定的处理。
总之，数据采集是借助软件来控制整个DAC系统-包括采集原始数据、分析数据、给出结果等。
上图中描述了插入式DAQ卡。
另一种方式是外接式DAC系统。
这样，就不需要在计算机内部插槽中插入板卡，这时，计算机与DAQ系统之间的通讯可以采用各种不同的总线，如USB并行口或者PCMCIA等完成。
这种结构适用于远程数据采集和控制系统。
模拟输入：当采用DAC卡测量模拟信号时，必须考虑下列因素：输入模式（单端输入或者差分输入）、分辨率、输入范围、采样速率，精度和噪声等。
单端输入以一个共同接地点为参考点。
这种方式适用于输入信号为高电平（大于一伏），信号源与采集端之间的距离较短（小于15英尺），并且所有输入信号有一个公共接地端。
如果不能满足上述条件，则需要使用差分输入。
差分输入方式下，每个输入可以有不同的接地参考点并且，由于消除了共模噪声的误差，所以差分输入的精度较高。
输入范围是指ADC能够量化处理的最大、最小输入电压值。
DAQ卡提供了可选择的输入范围，它与分辨率、增益等配合，以获得最佳的测量精度。
分辨率是模/数转换所使用的数字位数。
分辩率越高，输入信号的细分程度就越高，能够识别的信号变化量就越小。
labview数据采集实例PPT课件
2020/3/23
DAQmx Is Task Done.vi，
当任务结束戒点击“stop”按键时任务结束，停止生成波 程序会自动根据波形中的t0和dt信息设定采集卡合适的更新率，向外输出波形
写入缓冲区一个正弦波周期，程序开始以后再也没有继续输入过波形信号
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Basic Function Generator.vi
选择用于测量的通道
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测
量
参
数
对
话
采集范围 差分方式
框
关系式 Y=1000X
共需要采集的样本数 采集卡将会以每秒钟1000次的速度进行采样， 在0.1秒后完成100次采集自动停止
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比如说采集一段-5 V到+5 V的正弦波， 同样是3位的分辨率， 选择±10 V的量程需要将20 V的范围平均分割成8份， 而±5 V的量程只需要在10 V的范围内分割8份， 这样码宽就会减小一半，精度自然相应提高
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DAQmx模拟量生成
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带缓冲的波形生成
▪ 生成波形频率取决于下列三个因素
▪ 更新率 (每秒多少个更新点) ▪ 缓冲区中的数据点 ▪ 缓冲区中的周期数
信号频率 ＝ 缓冲区中的周期数 ×
更新率
缓冲区中的数据点
LabVIEW数据采集实例
肖俊生 2013.04.20
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内容与安排
▪ DAQ助手 ▪ DAQmx函数和模拟量采集 ▪ DAQmx模拟量生成 ▪ DAQmx数字量采集 ▪ DAQmx数字量生成 ▪ DAQmx计数器
如何利用LabVIEW进行数据采集和分析
如何利用LabVIEW进行数据采集和分析LabVIEW是一种强大的可视化编程环境，广泛应用于数据采集和分析领域。
本文将介绍如何利用LabVIEW进行数据采集和分析的步骤和技巧。
一、LabVIEW简介LabVIEW是由美国国家仪器公司（National Instruments）开发的一种图形化编程语言。
其独特之处在于可以通过拖拽和连接图标来编写程序，而无需手写代码。
LabVIEW具有强大的数据采集和分析功能，被广泛应用于科学研究、工程控制、仪器仪表等领域。
二、数据采集1. 硬件设备选择在进行数据采集之前，需要选取合适的硬件设备。
LabVIEW支持多种硬件接口，如USB、Ethernet、GPIB等。
根据实际需求选择合适的硬件设备，并进行连接。
2. 创建数据采集程序打开LabVIEW软件，创建一个新的VI（Virtual Instrument）文件。
VI是LabVIEW的文件格式，用于编写程序和处理数据。
在VI中，可以添加各种图标和函数，用于实现数据采集和其他操作。
3. 配置数据采集参数在VI中，通过添加数据采集模块和设置属性来配置数据采集参数。
可以设置采样率、采样时间、通道数等参数。
根据具体应用需求，进行相应的配置。
4. 开始数据采集配置完成后，通过添加开始按钮或触发条件来启动数据采集过程。
LabVIEW会根据设定的参数，实时采集数据并保存到指定文件或内存中。
三、数据分析1. 数据导入与处理在数据采集完成后，可以导入数据进行进一步的分析。
LabVIEW提供了丰富的数据处理函数和工具，可以对导入的数据进行滤波、平滑、插值等处理操作，以得到更精确的结果。
2. 数据可视化LabVIEW具有强大的数据可视化能力，可以将分析结果以图表、曲线等形式展示。
通过添加图表模块和调整参数，可以实时动态显示数据分析的结果，提高数据处理的直观性和可理解性。
3. 数据分析算法LabVIEW支持多种数据分析算法，如统计分析、信号处理、模式识别等。
labview2014数据采集 (上)第6讲
DAQ助手Express VI的使用
配置完毕的DAQ助 手Express VI
DAQ助手包含数据读取/生 成代码
可直接输出采集数据 （DDT类型——可理解为波形的1维数组）
DAQ助手与DAQmx VI
函数选板，测量I/O->DAQmx - 数据采集 子选板
DAQmx VI
DAQ助手Express VI
应用程序编程接口(API) 硬件驱动程序
数据采集与模块化仪器
硬件
信号调理
传感器和变换器
现实世界的信号和物理量
本课程使用的实验箱
开关在左
函数发生器和直流电压 源电源总开关
数字 I/O 两路模出
模入
函数发生器 直流电压源 开关
独立运放
采集卡定时
电位器和开关
函数发生器
硬件实现的有 源低通滤波器
测量系统信号的输入方式
DAQ助手Express VI的使用
输入范围
2个虚拟通道，分别对应2个物理通道： 电压_0 - ai0 电压_1 - ai2 接线方式
DAQ助手Express VI的使用 “定时设置”选项组的采集模式参数
a) 1 采样（按要求），即采集单点数据（调用 DAQmx读取函数或DAQ助手时立即执行） b) 1 采样（硬件定时），表示在硬件时钟的边沿进 行单点数据的采集 c) N 采样，表示采集一段数据，采样点数在“定 时设置”下的“待读取采样”（=简单缓冲区大小） 中指定；采样频率在“采样率(Hz)‖ 中指定 d) 连续采样，表示进行连续采集，此时“待读取 采样”参数参与决定循环缓冲区大小
通道和任务
通道
a) 物理通道（Physical channel）：测量和生成模拟和 数字信号的物理接线端或引脚（对差分输入方式， 每个物理通道对应2个单端通道；每个数字端口包 含8根线） b) 虚拟通道（Virtual channel）：物理通道和其他通 道相关属性的集合，具体包括对应的物理通道、虚 拟通道名、信号输入方式（差分/RSE/NRSE等）、 输入范围、缩放比例等
在LabVIEW中实现数据采集讲解
运行MAX
A
B
MAX
Details
虚拟通道 设备特性
配置第一个虚拟通道
完成
引用虚拟通道
使用DAQ通道名称控件的方法
B A
采集单点
单点模拟输入从指定的输入通道中读入一 个值并立即将其返回VI中
使用AI Acquire Waveform VI
Shannon 采样定律 抗伪信号滤波器
PCI6014、PCI6024
PCI6014
采样率：200kS/s 16位 区间：±0.05V～ ± 10V
PCI6024
采样率：200kS/s 12位 区间：±0.05V～ ± 10V
数据采集的基本流程
传感 信号
信号 调理
参数说明
Device：DAQ卡的设备号。当使用由MAX 配置的通道名称时，不需要使用设备值。
Channel：指明模拟输入通道号或由MAX配 置的通道名称。默认值为0
上、下限：指明输入信号的幅度极限集合。 上、下限默认值为+10V和-10V
如果使用的是MAX，则无需将数据取值与 这些输入相连，因为已经配置了相关信息
在LabVIEW中实现数据采集
虚拟仪器实验课之二 2006.11
数据采集的基本结构
图1 数据采集的基本结构示意图
数据采集中的基本参数
分辨率(resolution)
分度数量越多则分辨率越高，测量精度也越高
区间(range)
模数转换所能处理模拟信号电平的极限 应尽量使输入与此区间匹配，物尽其用
软件触发
软件触发是在数据采集时，对A/D转化的信号 进行比较监测，当满足软件触发的条件时开始 将采集数据读取到数据缓冲区，并在采集结束 后将数据传输到计算机。
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· 以较高采样率采集到的信号样本，能更真实地反映原信号。
· 采样率过低，采得的数字信号看起来其频率可能与实际频
率不同，称为频率混叠（aliasing）
（抗混叠LP）
以fs采样
被采信号频 率为fs
以2fs采样
以4fs/3采样
5. 分辨率
数字化测量仪器能够检测到的被测模拟信号的最小电平的变 化量，由数据采集卡的位数（bit数）决定。
二、数据采集任务确立及测量硬件驱动
DAQmx 设备列表
进行设备 自检
打开测试 面板
MAX中的驱动程序DAQmx
为确立经哪个采集通道去采集被测信号这一任务，要利用LabVIEW的“测量及 自动化浏览器” （Measurement and Automation Explore --- MAX）对数据 采集卡进行配置。MAX也称“数据采集卡配置软件”。对基于计算机构建的虚拟仪 器测量系统而言，计算机要与仪器硬件打交道，需要相应的硬件驱动程序。在本实验 室虚拟仪器设计环境下， “NI-DAQmx设备”是数据采集卡驱动程序。
DAQ设备模拟输 入物理通道列表
用MAX创建任务的第四步：选择建立虚拟通道所需的物理通道 从“支持物理通道”的列表中，选择本任务所要使用的物
理通道。 Dev1表示本虚拟仪器环境中的第一块DAQ卡；ai1表示编
号（索引）为1（从0开始）的模拟输入物理通道。可按住Ctrl 或Shift键选择多个物理通道；所选择物理通道数，应等于新建 任务包含的虚拟通道数。这里，以利用Ctrl键选择ai0和ai2这两 个物理通道为例。选好后，按“下一步”键，进入下一步骤。
二、1. 测量及自动化浏览器MAX的功能
DAQmx 设备列表
进行设备 自检
打开测试 面板
MAX的主界面
MAX可实现如下功能：（1）浏览系统中接有的数据采集卡，并快速检测、配 置数据采集卡及相应软件；（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。具体地， MAX会 给每块数据采集卡分配一个逻辑设备号，以供LabVIEW调用时使用。在MAX主界 面左栏“我的系统”下有三个子目录，其中，“数据邻居”存储了有关配置和 修改任务、虚拟通道的信息；而通过“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；最后的“换算”则用于标定运算。
将其放置于框图面板上，同时会出现其“新建Express任务…”窗口。 在该窗口的右侧栏可进行相应的设置及其修改。
可以直接 输出数据
使用DAQ助手建立的任务只是临时任务，没有名称，不会保存在MAX中被 （这台计算机中建立的）其他程序使用。
临时任务建立后，DAQ助手Express VI出现了名为“数据”的输出端子（对 于模拟输入操作），它可直接向框图上的程序的其他部分输出数据。
路径：桌面上Measurement and Automation 设备和接口
关于数据采集卡的驱动程序
• 一般而言，每种、每块数据采集卡均有自 己的驱动程序，它的作用就是去控制数据 采集卡的硬件操作。
• 数据采集卡的驱动程序由供应商提供，用 户一般无需对其编写原理等做过多了解， 而只要能正确使用该驱动程序实现对数据 采集卡硬件的控制，使其正确地完成了自 己希望的数据采集操作即可。
用MAX创建任务的第五步：为任务命名（指定名字）
本例中，为任务命名时，就默认为“我的电压任务”即 可。 然后按“完成”键，进入下一步骤。
完成上述操作后，在“数据邻居”下的“NI-DAQmx任务”列表中，已出现新建 任务“我的电压任务”；同时，该任务已被选中，故在MAX主界面的右侧窗口中便出 现了该任务的参数设置区。接下来，用户就应根据自己的实际需要修改由MAX提供的 默认的任务参数设置。
数据采集卡驱动程序DAQmx定义的任务、虚拟通道与物理通道间的关系
虚拟通道 电压_0
虚拟通道名 “电压 _ 0”
端子连接方式 差分接法
物理通道ai0
差分接法对应两个 端子CH 0和CH 8
输入范围 -5V~5V
自定义缩放比例
虚拟通道 电压_1
虚拟通道名 “电压 _1 ”
端子连接方式 差分接法
物理通道ai1
本教学实验室所使用PCIMIO-16E-4数据采集卡的位数为 12，即12bit。
16bit的数据采集 卡将0~10V划分为2 的16次方份（仔细 看）。
3bit的数据采集卡将0~10V的被测信号划分为2的3次方份。显 然，如此采得的信号已非原被测信号。
6. 输入范围
测量仪器能够数字化地表征被测信 号相应的电压信号的大小范围，由最小 值和最大值确定。在数据采集卡已确定 即其位数确定前提下，应尽可能使输入 范围刚好容纳被测信号的变化范围。
二、2. 用驱动程序DAQmx配置测量通道和任务
a) 通道 ✓ 物理通道：连接被测信号的实际端子（对差分输入方式而言，
每个物理通道对应2个端子；数字端口对应于8条线）； ✓ 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。 b) 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。 c) NI-DAQmx任务分为两种： ✓ 一种是独立于程序而存在、可以被各个程序所使用的，且可长 期保存的任务（用MAX创建，且保存在MAX中）； ✓ 另一种是仅存在于某程序中且只能供该程序使用的所谓临时任 务（用DAQ助手Express VI或DAQmx函数在框图面板上创建）。 d)虚拟通道分为两种：局部（Local）和全局（Global）虚拟通 道。局部虚拟通道仅存在于某个DAQmx定义的任务中（其生存 期长短由任务决定）；而全局虚拟通道可长期保存在MAX中， 且可被多个任务所使用。
在程序中使用MAX建立的任务，需要借助“DAQmx 任务名”控 件或“DAQmx 任务名” 常量。到达它们的路径是：
“控件”选板-> “新式”-> “I/O”-> “DAQmx名称控件”-> “DAQmx 任务名”
“函数”选板->“测量I/O”->“DAQmx-数据采集”-> “DAQmx 任务名”
虚拟通道列表中，包含名为“电压_0”和“电压_1”的两个虚拟通道，虚拟通道名 已被自动指定。在某虚拟通道上打开快捷菜单，可为该虚拟通道改名，或更改其对应的 物理通道。 （本例中，“电压_0”对应ai0；“电压_1”对应ai2 。）
采集模式： a) 1 采样 (按要求)，即采集单点数据（立即执行）； b) 1 采样 (硬件定时)，表示在硬件时钟的边沿采集单点数据； c) N 采样，表示采集一段数据，采样点数和采样频率在“定时设置”下的“待读取采样”和“采样率(Hz)”
差分接法对应两个 端子CH 1和CH 9
输入范围 0V~10V
自定义缩放比例
NI-DAQmx任务 我的电压任务
（包含两个虚拟通道 ）
定时设置
采样模式 /待读取采 样 /采样率
触发
开始触发 /参考触发
任务的测量类型 ：模拟输入->电压
虚拟通道包含物理通道、输入范围、端子配置（差分/RSE/NRSE）和缩放比 例等多个属性；任务包含一个或多个虚拟通道，且它除包含每个虚拟通道的属 性外，还包含这些虚拟通道共用的采样和触发等属性（信息）。
使用“DAQmx 创建虚拟通道”亦即 “DAQmx 创建通道（AI-电压-基本）”，通过编 程的方法，也可以建立临时任务。这个函数（子VI） 的用法，在后面会有介绍。
三、DAQmx VI——数据采集函数简介
1. DAQmx VI的组织方式——多态VI
多态性：输入、输出端子可以接受不同类型的数据。 ✓ 实际上，多态VI是具有相同连接器形式的多个VI的集合，包
现实世界的信号和物理量
模入
开关在左
两路模出
函数发生器开关
独立运放
硬件实现的有 源低通滤波器
函数发生器和直流电压源
函数发生器和直流电 源电源开关
电位器和开关
2. 信号分类
3. 测量系统信号输入方式
实验中所构建的测量系统，采用
如图所示的差分式输入方式。+
输入信号
具体实现上是：输入信号接 在CH0+和CH0-之间。CH0+，即实 验箱上的模入0通道CH0；CH0-， 则是模入8通道CH8。
含在其中的每个VI，都称为该多态VI的一个实例。 ✓ VI的这种组织方式，将多个功能相似的功能模块放在一起，可
方便用户的学习和使用。
通过多态VI选择器，可以选择具体使用多态VI的某个实例。打开多态VI
选择器显示的方法是：在某个DAQmx VI图标上弹 出 快捷菜单，选择“显示项” “多态VI选择器”（有多态VI功能的函数，其默认状态下，多态VI选择器是打开的）。
• 使用MAX（数据采集卡配置软件）创建一个任务
路径：桌面Measurement and Automation －> …….
用MAX创建任务的第一步：建立“数据邻居” 首先，在MAX界面的“我的系统” -> “数据邻居”快捷菜单 中选择“新建…”，打开了新建的“数据邻居”对话框。
用MAX创建任务的第二步：
3bit的采集卡将0~10V 划分为2的3次方份
输入范围0~10V 输入范围-10~10V
在右侧给出的示例中，第一个被测
信号是0－8.75V（输入范围是0-10V）;第
二个被测信号是0－7.5V（输入范围是－
10V-+10V）。显然，前者的采样效果更 3bit的采集卡将-10~10V划
好一些。
分为2的3次方份
输入信号
至于测量系统的信号“参考地 单端（RSE）”和“无参考地单端 （NRSE）” 输入接线方式及相应用 途，可参考教材或“帮助”文件，