基于NIPXI_6624的多通道高频率信号采集测试系统设计_黄丽敏

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在实验过程中，经常要对一个或多个连续的脉冲波频率进行测量。在实际应用中，对于转速，位移、速度、流量等物理量的测量，一般也是由传感器转换成脉冲电信号，采用测量频率的手段实现。使用数据采集卡测量频率或周期，通常是利用采集卡的定时计数器来完成，测量的基本方法和原理主要有两种：测频法和测周法。测频法在限定的时间内检测脉冲的个数。测周法测试限定的脉冲个数之间的时间。这两种方法尽管原理是相同的，但在实际使用时，需要根据待测频率的范围、系统的时钟周期、计数器的长度以及所要求的测量精度等因素进行全面和具体的考虑，寻找和设计出适合具体要求的测量方法。本文利用NI PXI-6624进行多通道高频率信号的采集。

1.多通道频率采集硬件系统

为了实现对多路频率信号的准确采集和传送，利用NI 公司的硬件设备和LabVIEW 虚拟仪器开发平台构建了基于PXI-6624的多通道频率信号采集测试系统，其基本结构如图1所示。多通道频率采集测试系统主要由NI PXI-1042Q 机箱、NI PXI-6624采集卡、SH100-100-F Cable 屏蔽线缆及SCB-100接线盒4部分组成。

图1基于PXI6624频率信号采集系统的基本构成

PXI 机箱及控制器采用NI PXI-1042Q 。NI PXI-1042系列机箱可满足各种测试和测量应用的需求，具有最新PXI 规范的所有特性，包括内置10MHz 参考时钟、PXI 触发总线、星型触发和局部总线。

NIPXI-6624数据采集卡是用于PXI 系统的定时和数字I/O 模块[1]。该模块包括8个32位计数器/定时器，并带有通道间有光学隔离，可支持高达48VDC 的输入和输出信号。可运用NI PXI-6624来执行多种计数器/定时器的测量任务，包括事件计数，周期/频率测量，正交编码器定位测量，脉冲宽度测量，脉冲生成以及脉冲序列生成。其他应用包括：可再触发脉冲的生成、双信号边缘分离测量，连续缓冲事件计数，以及连续缓冲脉冲序列测量。PXI-6624为大量应用提供了性能可靠的高端特性，其行业覆盖了汽车/航天、工业/运动控制和制造测试。

SH100-100-F Cable 屏蔽线缆通过100针连接器或DAQPad-6508，连接至NI 6528、NI 6509、NI 651x ；其终端的100针0.050系列D 型连接器直接与100针附件相连。

SCB-100是一款屏蔽式I/O 接线盒，使用100针连接器将I/O 信号连往插入式DAQ 设备。与屏蔽式电缆配合使用，SCB-100可提供坚固且噪音极低的信号终端。

图2PXI-6624高频采集接线图

在利用PXI-6624采集卡测高频时，需要用两个计数器采集一路信号，因为PXI-6624采集卡有8个计数器，因此可以实现4路高频率信号

的同时采集。以计数器0和1构建CTR0通道高频率信号采集接线为例，计数器0的SOURCE +（1引脚）接待测信号正端，计数器0的SOURCE-（2引脚）接待测信号负端，计数器0的OUT （9引脚）接计数器

1的GATE+（13引脚）。同理以计数器2和计数器3构建CTR2通道、以计数器4和计数器5构建CTR4通道、以计数器6和计数器7构建CTR6通道实现多通道高频信号的同时采集，接线图如图2所示。

2.软件设计

软件分为两个部分：频率采集程序和监控程序。图形化编程语言LabVIEW 的独特优势为系统软件的开发提供了极大的推动力[2]。其提供的丰富图形控件以及图形化编程方法，使开发过程更加形象生动[3]。安装了驱动NI-DAQmx 后，丰富的范例程序极具参考价值，易于实现所需的数据采集和数据输出功能，确保了PXI 平台和驱动器的可靠数据交换。监控程序主要监测测试过程，保存、分析和显示测试结果。电流采集程序主要负责电流信号的输入输出以及滤波处理。频率信号采集软件图形化设计图如图3所示，其中设计了数据处理、存储系统以及显示功能，该程序可实现对单通道频率信号的采集。为了实现多通道频率信号的采集，可采用多个如上所述的程序同时运行而实现。

图3双计数器高频率采集程序框图

3.测试验证

为了验证测试系统的可行性，采用两个信号发生器作为信号源，信号发生器1生成173913Hz 的方波信号，信号发生器2生成9574Hz 的方波信号，信号1与CTR0连接，信号2与CTR2连接。利用上节所设计的两个频率信号采集通道，对两个频率信号进行采集测试。两路频率信号同时采集所得到的测试曲线如图4所示。通过观察分析，可以证明该频率信号采集测试系统能够实现多通道高频率信号的同时采集，且其所采集信号数据能够达到很好的精度。

图4双路频率信号同时采集曲线

4.结论

使用虚拟仪器软件LabVIEW ，结合先进的PXI 硬件平台及数据采集设备，在很短的时间内快速构建了基于PXI-6624的多通道频率信号采集测试系统。该系统实现了多通道频率信号的采集、显示、分析和存储，且能对多通道频率信号进行准确采集。参考文献

［1］NI PCI-6624,NI PXI-6624说明书.［2］杨乐平.LabVIEW 程序设计与应用［M ］.北京：电子工业出版社，2004年.

［3］岂兴明.LabVIEW 8.2中文版入门与典型实例［M ］.北京：人民邮电出版社，2008.

［4］武小花,张承宁,李司光,胡志敏.基于LabVIEW 的蓄电池充放电电流采集系统［J ］.电力电子技术,2010,44(6):80-81.

基于NI PXI-6624的多通道高频率信号采集测试系统设计

广西工学院电子与信息与控制工程系黄丽敏

［摘要］在实际应用中，对于转速、位移、速度、流量等物理量的测量，传感器通常输出脉冲电信号，因此需要采用测量频率的手段实现。本文构建了基于NI PXI-6624的多通道频率信号采集测试系统，给出了系统设计框图以及软件程序设计框图，并利用信号发生器产生方波频率信号对系统进行了测试，经测试验证，该系统能够实现多通道频率信号的采集与显示，且具有良好精度。［关键词］LabVIEW 频率采集PXI-6624

基金项目：本文系广西工学院自然科学基金项目（1166201）。作者简介：黄丽敏(1982-)，女，广西人，助教，工学学士，

主要从事测试系统研究。

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