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随着电子工业测量技术与电子测量仪器技术的高速发展,新的测试理论、测试方法、测试领域以及新的仪器结构不断出现,它们在许多方面己经冲破了传统仪器的概念,电子测量仪器的功能和作用发生了质的变化,在这种背景下,虚拟仪器技术应运而生。虚拟仪器,是借助于计算机的软硬件平台,建立起基于PC机的测试与控制系统。虚拟仪器是当前测控领域的技术热点,它代表了未来仪器技术的发展方向。它最大特点是“按需构造,随做随用”,用户可以随心所欲地根据自己的需求设计自己的仪器系统,仅仅通过修改软件就能改变仪器功能,以满足多种多样的应用需求。“软件就是仪器”反映了虚拟仪器技术的本质特征。美国国家仪器公司(简称NI)公司的软件产品——LabVIEW,是虚拟仪器语言中最有代表性的,LabVIEW是一个革命性的图形编程开发环境,它以G语言为基础,用户进行数据采集、控制、数据分析和数据表示。基于LabVIEW的数据采集系统是下一代自动测试系统的发展方向。
本系统主要分为两部分,第一部分为数据采集硬件设计,第二部分为数据管理及分析。功能主要包括:数据采集、实时显示、信号分析以及数据存储等,软件采用了NI公司的LabVIEW8.0开发。
第一部分数据采集硬件的设计中,采用DSP作为采集卡的CPU,具有指令执行速度快、总线带宽高、可以完成数据的高速实时处理等优点。最重要的是DSP对于算法的处理有独到的优势,可以在DSP固件中加入一些典型的算法编程,就能够极大的增强系统的信号处理能力。利用USB接口实现了采集卡与PC机的通信,通用串行总线具有高传输速率、即插即用和易于扩展等优点,将USB与DSP相结合是进行数据采集、处理与传输的理想解决方案。整个外围逻辑时序部分用CPLD控制。
第二部分数据管理与分析,作者利用LabVIEW编写了基于Windows XP的上位机应用程序以及上位机与采集卡之间的通信程序;利用LabSQL工具包建立了ACCESS数据库,实现对采集到的数据的存储,并可以查询历史数据。同时系统可以生成报表以及可以对所需要的数据进行打印,并可以对得到的数据进行一些必要的分析,如加窗函数,逐点分析。本文采用虚拟仪器软件架构(VISA)实现了LabVIEW与USB之间的通信,采用这种方式可以避开了以前开发USB驱动程序的复杂性,大大缩短了开发周期;在报表生成方面,利用可移植文档格式(PDF)文档来对重要的数据进行保存,因为PDF文档是世界上安全可靠地分发和交换电子文档及电子表单的实际标准,这在对一些重要数据的保存方面就显得相当地必要。
最后,将整个数据采集系统应用在无源互调测试控制系统中,作为无源互调测试控制系统的数字控制及显示部分,取得了较好的效果。