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基于虚拟仪器的多通道数据采集分析系统作者：徐圣龙来源：《中国教育技术装备》2007年第02期摘要本系统以数据采集卡和PC机为主要硬件，构建了基于的多通道数据采集和分析系统，设计了人机界面。
该系统结构简单、抗干扰性强、实时性好，具有较高的稳定性和可靠度。
关键词虚拟仪器；LabVIEW；数据采集和分析中图分类号：TP274文件标识码：A 文章编号：1671-489X（2007）02－0067-02Design of Multi-channel Data Acquisition and Analysis System Based on Technology of Virtual Instruments//Xu ShenglongAbstract The main hardware of this system is data acquisition card and PC. Man-machine interface is presented. The system has simple constitution, high anti-interference performance, and good stability and reliability.Key words virtual instrument; Lab VIEW; data acquisition and analysisAuthor's address Lianyungang Vocational Education Center, Lianyungang 222000虚拟仪器的出现开创了仪器仪表领域的新的里程碑，目前，很多发达国家已经将虚拟仪器技术广泛应用于航天、通讯、生物医学、地球物理、电子、机械等各个领域，进行工程技术工作和科学研究。
在我国，目前虽只是将它更多地用在产品性能测试、设备故障诊断、生产过程控制等方面，却也由此取得了很多技术上突破性的成果。
如何使用LabVIEW进行数据采集和分析LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一款由美国国家仪器公司（NI）开发的图形化编程环境和开发平台，主要用于测试、测量和控制领域。
LabVIEW具有直观的用户界面、强大的数据采集和分析功能，被广泛应用于工业自动化、科学研究、仪器仪表等领域。
本文将介绍如何使用LabVIEW进行数据采集和分析的基本步骤。
一、实验准备与硬件连接在使用LabVIEW进行数据采集和分析之前，首先需要准备好实验所需的硬件设备，并将其与计算机连接。
LabVIEW支持多种硬件设备，如传感器、仪器和控制器等。
根据实验需要选择相应的硬件设备，并按照其配套说明书将其正确连接至计算机。
二、创建LabVIEW虚拟仪器LabVIEW以虚拟仪器（Virtual Instrument，简称VI）的形式进行数据采集和分析。
在LabVIEW中，可以通过图形化编程来创建和配置虚拟仪器。
打开LabVIEW软件后，选择新建一个VI，即可开始创建虚拟仪器。
三、配置数据采集设备在LabVIEW中，需要为数据采集设备进行配置，以便准确地采集实验数据。
通过选择合适的数据采集设备和相应的测量通道，并设置采样率、量程等参数，来实现对实验数据的采集。
LabVIEW提供了丰富的数据采集函数和工具箱，使得配置数据采集设备变得更加简单和便捷。
四、编写数据采集程序使用LabVIEW进行数据采集和分析的核心是编写采集程序。
在LabVIEW中，可以通过拖拽、连接各种图形化函数模块，构建数据采集的整个流程。
可以使用LabVIEW提供的控制结构和数据处理函数，对采集的实验数据进行处理和分析。
LabVIEW还支持自定义VI，可以将经常使用的功能模块封装成VI，以便在其他程序中复用。
五、数据可视化和分析通过编写好的数据采集程序，开始实际进行数据采集。
LabVIEW提供了实时查看和记录实验数据的功能，可以将采集到的数据以曲线图、表格等形式进行显示和保存。
基于LabVIEW焊接数据采集分析系统的开发王耀【摘要】介绍了虚拟仪器领域中最具有代表性的图形化编程开发平台LabVlEW,并对Labview驱动普通数据采集卡进行了研究.利用实验室已有的焊接信号采集系统及光谱仪,基于LabVIEW软件进行编程,开发出了一套数据采集系统,将采集到的GMAW的电流、电压波形信号及光谱信息进行综合分析,实现了在每个时刻都在LabVlEW的界面上进行同步显示,并且同步显示此刻电压和电流的具体数值,使得对光谱和电信号的研究观察更加直观.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】3页(P158-160)【关键词】LabVIEW;焊接;数据采集【作者】王耀【作者单位】山西机电职业技术学院材料工程系,山西长治046000【正文语种】中文【中图分类】TG409虚拟仪器（Virtual Instrument，简称VI）就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用［1］。
它利用数据采集模块完成测量仪器的数据采集功能，利用计算机系统完成测量仪器的数据分析和输出显示等功能。
而LabVIEW是一种图形化的编程语言的开发环境，且被视为一个标准的数据采集和仪器控制软件，是虚拟仪器领域中最具有代表性的图形化编程开发平台［2－3］。
LabVIEW是一个面向最终用户的工具，它可以增强构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径［4－5］。
对于焊接过程的分析，只依靠电流电压等电信号往往很难彻底地解决问题。
为此，研究者多借助于光谱等手段进行分析。
但是这两种测试方法往往是分别采样，分析时也只能单独进行分析。
实际上，电弧电信号的变化与电弧中实际物理过程变化直接相关，把这两种信息甚至更多种信息融合在一块，定能获得更为全面的测试效果［6－8］。
要实现这种信息的融合分析，首先必须保证测量对象为同一时刻同一物体，因此，测试时，各种测试项目要同时启动；其次，在进行分析时，要把这些信息仪采集时刻前后同时动态显示。
基于LabVIEW虚拟仪器的双通道信号采集与分析系统设计王子瑞;孙敬敬;王林
【期刊名称】《机电工程技术》
【年(卷),期】2011(40)8
【摘要】介绍了图形化编程语言 LabVIEW的特点,基于LabVIEW设计了双通道信号采集与分析系统.系统采用NI USB-9234数据采集卡,运用虚拟仪器及其相关技术进行了信号采集与处理系统的设计.该系统具有双通道数据同时采集,采集数据实时显示、信号时域和频域分析、FFT转换的瀑布图实现、信号模拟仿真等功能.在分析系统功能需求的基础上,详细地介绍了软件的设计和各功能的程序设计思路,并给出了前面板的设计图.最后对系统的可行性进行了实验检验并进行了说明.实验证明所设计系统对振动信号的采集和分析有效可行,能够完成各种测控任务.
【总页数】5页(P42-45,198)
【作者】王子瑞;孙敬敬;王林
【作者单位】华北电力大学机械工程系,河北保定 071003;华北电力大学机械工程系,河北保定 071003;华北电力大学机械工程系,河北保定 071003
【正文语种】中文
【中图分类】TP274
【相关文献】
1.基于虚拟仪器的信号采集分析系统设计
2.基于虚拟仪器的AOD炉喷溅预测特征信号采集与分析系统设计
3.基于虚拟仪器的AOD炉喷溅预测特征信号采集与分析
系统设计4.基于LabVIEW的无线电信号采集分析系统设计5.基于虚拟仪器技术的信号采集与分析仿真实验系统设计
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引言现代技术的进步，特别是以计算机技术为代表的不断革新的计算机技术，正从各个层面上影响并引导着各行各业的技术革新，基于计算机技术的虚拟仪器系统技术也正以不可逆转的力量推动着测量控制技术、数据采集和分析等技术的发展。
传统仪器主要由信号采集与控制模块、分析与处理模块、以及测量结果的表达与输出模块这三大功能模块组成。
传统仪器的这些功能都是以硬件(或固化的软件)形式存在的。
而虚拟仪器则是将这些功能移植到计算机上完成。
它在计算机上插上数据采集卡，然后利用软件在屏幕上生成仪器面板，并利用软件进行信号的分析与处理。
相对于传统仪器，虚拟仪器具有性能高、扩展性强、开发时间少、完美的集成功能等特点。
LabVIEW是一款优秀的虚拟仪器软件开发平台。
LabVIEW以其直观、简便的编程方式，众多的源码级设备驱动程序，多种多样的分析和表达支持功能，可为用户快捷地构建实际生产中所需要的仪器系统创造有力的基础条件。
其中数据采集与仪器控制是LabVIEW最具竞争力的核心技术。
1 系统整体方案设计一个完整的LabVIEW程序主要包括前面板、程序框图、连接器三部分。
前面板是一种交互式图形化用户界面，用于设置输入数值和观察输出：框图是定义VI功能的图形化源代码，可利用图形语言对前面板的控制量和指示量进行控制；图标和连接器窗格用于把程序定义成一个子程序，以便在其他程序中加以调用。
本系统包括波形信号采集、保存标准信号、信号处理和分析、采集数据回放四个部分。
图1是信号采集与分析系统框图。
1．1 波形信号的采集该部分主要利用外部触发方式发出触发信号，以使发出信号和通道的采集达到同步。
以信号发生器发出信号为例；为了分析有限个波形的数据，必须保证采集卡采集的数据是发出的全部信号并且只有一个发出信号。
本系统通过采集卡输出一个脉冲信号来触发信号发生器，以使采集卡的输入通道和脉冲输出通道同步。
实际上，正是基于这一点，其发出的任意信号才必须被无遗漏的同步采集过来。
基于LabVIEW的数据采集及分析系统的开发罗 孟（钦州学院，广西钦州 535000）【摘 要】采用虚拟仪器技术可实现软硬件资源的共享，便于不同自动测试系统的组建，同时还可更加有效地应用计算机所具备的各种功能，实施图像化显示、信号分析、处理和存储数据等各种作业。
文章基于LabVIEW的虚拟仪器技术对数据采集及分析系统的开发进行研究和分析。
【关键词】LabVIEW；数据采集；分析；开发；信号处理【中图分类号】TP31【文献标识码】A【文章编号】1008-1151(2013)11-0021-02Development of data acquisition and analysis system based on LabVIEWAbstract: The virtual instrument technology can be used to realize the sharing of software and hardware resources. Thus, it facilitates the setting up of different automatic test systems. At the same time, an advantage can be taken of various functions of computer, including image display, signal analysis, processing and storage of data, and other operations. In this article, the virtual instrument technology based on the LabVIEW is used for the research and analysis of the development of data acquisition and analysis system.Keywords: LabVIEW; data acquisition, analysis; development; signal processing1LabVIEW概述LabVIEW和C、BASIC类似，为通用编程系统，在该系统中不仅有个庞大且可完成任何编程任务的函数库，同时也包括传统程序调试工具，比如断点的设置、单步执行以及通过动画的方式来进行其子程序结构与数据的显示等。
毕业设计(论文)开题报告课题：基于Labview虚拟示波器的设计院系：电气信息学院专业：测控技术与仪器学生姓名：彭成和学号：200801200106指导教师：李亚2012年1月16 日开题报告填写要求1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。
2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从电气系网页或各教研室FTB上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。
3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料。
4．统一用A4纸，并装订单独成册，随《毕业设计论文》等资料装入文件袋中。
毕业设计（论文）开题报告1．文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。
文献综述一、引言随着计算机技术、大规模集成电路技术和通讯技术的飞速发展，仪器技术领域发生了巨大的变化，美商国家仪器公司(National Instruments)于八十年代中期首先提出基于计算机技术的虚拟仪器的概念，把虚拟测试技术带入新的发展时期，随后研制和推出了基于多种总线系统的虚拟仪器。
虚拟仪器就是在通用计算机上加上软件和（或）硬件，使得使用者在操作这台计算机时，就象是在操作一台他自己设计的专用的传统电子仪器。
在虚拟仪器系统中，硬件仅仅是为了解决信号的输入输出，软件才是整个仪器系统的关键，任何一个使用者都可以通过修改软件的方法，很方便地改变、增减仪器系统的功能与规模，所以有“软件就是仪器”之说。
虚拟仪器技术的出现，彻底打破了传统仪器由厂家定义，用户无法改变的模式，虚拟仪器技术给用户一个充分发挥自己的才能、想象力的空间。
基于 L abView 虚拟仪器的CO2焊接参数采集分析系统张 勇1 ,徐 忻1, 蔡 艳1, 华学明1＊, 于乾波2(1.上海交通大学材料科学与工程学院,上海 200030;2.南通三九焊 接设备有限公司,江苏南通 226006)摘 要:描述了基于N I虚拟仪器的焊接参数采集分析系统。
作者设计了焊接电流和焊接电压信号采集电路,并针对焊接过程的不同阶段,加入时刻标定信号,方便后续分析,并在文中详细介绍了系统的软件流程。
通过实际焊接试验,实时采集和显示各个信号波形,同时系统能够对相应的焊接电流和焊接电压进行统计分析运算,得到研究所关心的焊接过程特征参数以及对焊接过程主要参数的概率密度分布图。
试验表明该系统工作稳定,采集数据完整可靠。
关键词:L abView;虚拟仪器;焊接参数;焊接过程;信号采集中图分类号:T G409 文献标识码:A 文章编号:0253-360X(2003)04-43-05张 勇0 序 言现代焊接生产对焊接质量的要求越来越高,而要保证焊接质量就必须保证焊接电流电压等关键焊接参数的稳定。
这对于焊接研究工作提出了越来越高的要求,采用先进和便利的仪器设备对焊接过程进行分析也就显得更为重要。
也就是说在实际生产过程中,需要对焊接过程进行实时监控,对焊接过程参数要实时通信记录,保证焊接工艺和焊接质量的稳定性;同时这也是现代化生产车间的一种管理方法,为生产过程记录了详细而可靠的数据档案。
作者采用美国NI(National instrument,国家仪器)公司的虚拟仪器LabView构建了一个焊接过程多参数采集分析系统。
1 虚拟仪器简介虚拟仪器(Virtual instrument,简称V I)是仪器技术与计算机技术深层次结合的产物,它是全新概念的仪器,是对传统仪器概念的重大突破,它使测量仪器与计算机之间的界限消失。
虚拟仪器将传统仪器由硬件实现的数据分析处理与显示功能,改由功能强大的PC计算机及其显示器来完成;并配置以获取调理信号为主要目的的I/O接口设备(如数据收稿日期:2002-11-08＊参加此项研究工作的还有吴毅雄采集卡DAQ、GPIB通用接口总线仪器、VXI总线仪器模块、串口RS232/RS485仪器等);再编制不同测量功能的软件对采集获得的信号数据进行分析处理及显示。
以这种方式构成的虚拟仪器系统实质是计算机仪器系统,从某种意义上来说“软件就是仪器”。
“虚拟”二字包含两方面含义,第一,虚拟仪器的面板是虚拟的;第二,虚拟仪器测量功能是由软件编程来实现的,也就是说测量仪器的功能可以根据用户需要自行设计软件来定义或扩展,不必购买昂贵的专用仪器,而且虚拟仪器可以与计算机同步发展,与网络及其它周边设备互联,这将给用户带来无尽的便利。
LabView(Laboratory virtual instrument engineering w orkbench,实验室虚拟仪器工程平台)是美国NI 公司推出的一种基于G语言(Graphics language,图形化编程语言)的虚拟仪器软件开发工具。
Lab-View软件工具采用图形化的编程方式,设计者无需编写任何文本格式的代码,它提供了丰富的数据采集、分析及存储的库函数,并且囊括了DAQ、GPIB、PXI、VXI、RS-232/485在内的各种仪器通信总线标准的所有功能函数,软件具有强大的Internet功能,支持常用的网络协议,方便网络、远程测控仪器的开发[1]。
2 测试系统硬件构成测试系统硬件构成原理框图如图1所示,该系第24卷 第4期2003年8月焊接学报TRANSACTIONS OF TH E CHINA WELDING INSTITUT IONVol.24 No.4August 2003统采用NI 公司DAQ PCI -6023E 数据采集卡(6023E 系列数据采集卡是高精度、多功能的集成板块,它支持模拟输入、模拟输出、数字信号I /O 、实时I /O 等多种功能,其采样频率最高可达200kHz )完成对焊接电流、焊接电压、送丝速度和焊接过程时刻标定信号等四个信号的采集分析,其中焊接过程时刻标定信号是由焊机的DSP (数字信号处理器)控制软件经数字I /O 口输出,直接送给数据采集卡;送丝速度信号也是由控制软件输出,经过D /A 转换,控制送丝机转速;焊接电流以及焊接电压信号的采集电路如图2、3所示。
图1 测试系统硬件构成原理框图Fig .1 Theory diagram of testing system 'shardware图2 焊接电流信号采集电路Fig .2 Collection circuit of weldingcurrent图3 焊接电压信号采集电路Fig .3 Collection circuit of w elding voltage焊接电流和焊接电压信号均由装在焊机内部的霍尔电流和电压传感器变换得到,经过采集电路的调理得到虚拟仪器检测系统要求的适应信号。
焊接过程时刻标定信号代表焊接过程不同时刻,即按照焊接过程从焊枪开关合上信号、引弧过程中的短路信号、引弧成功信号、焊枪开关断开信号以及最后的焊接结束信号。
这几个信号是从焊机的DSP 控制软件中编入一段时间(时间长短由检测系统的采样频率决定)的脉冲输出程序,从焊机电路控制板上的某一I /O 口直接接到LabView 虚拟仪器测试信号输入口,从而实现对焊接过程不同时刻的标定,有利于详细的焊接参数分析。
3 LabView 采集分析系统软件构架及分析理论程序的总体设计思想如图4所示,系统程序由前面板窗口以及后流程窗口(隐藏)两部分组成。
前面板窗口包括数据采集显示和用户操作命令两个子模块组成,完成DAQ 数据采集卡的采集各采集参数的设置、实时信号和采集波形的显示和响应用户操作等功能;后流程窗口是对前面板窗口功能的图形化语言解释,包括各种分析测量模块及其所需要的各种函数模块(包括统计函数运算单元、数组函数运算单元、逻辑运算单元等等)和相应的程序分支、循环、跳转模块。
前面板窗口和后流程窗口共同组成整个采集分析系统的软件平台。
焊接过程分析部分主要处理采样的CO 2焊接过程中的焊接电流和焊接电压信号。
这部分主要有三步工作要做,第一步为利用程序采集所需信号,计算并描绘焊接电压和焊接电流的信号的变化率曲线;第二步为根据短路过渡特征计算出短路时间、燃弧时间、短路过渡频率、峰值电流、燃弧功率、短路功率、燃弧占空比并以数组形式分别储存;第三步工作为根据第二步中计算所得数据的概率分布图及平均值、标准差等统计量来基本预测焊接质量。
因为通过数据采集卡所采集到的焊接电流和焊接电压都是一些离散的数字量,所以其变化率是利用数值方法处理,如下列公式所示,即G (h )≈f (a +h )-f (a -h )2h,(1)式中:a 为采集得到的焊接电流值或者焊接电压值中的任意一点。
将f (a +h )在x =α处做泰勒展开并代入式(1)得G (h )=f ′(a )+h 23!f (a )+h 45!f (5)(a )+……。
(2)由此得知,步长越小,计算精度越高。
但考虑到舍入44焊 接 学 报第24卷(a )Front paneldiagram(b )Flow chart diagram图4 软件平台总体设计框图Fig .4 Collectivity design diagram ofsystem 's software platform误差,当h 越小时,因f (a +h )和f (a -h )很接近,直接相减会造成有效数字的损失,因此,将步长取为d t ,则任何一点m (m =0,1,2,3,…)的导数值,即变化率可以表示为d u [m ]=u [m +1]-u [m -1]2d t。
(3)如上述算法,就可以将焊接电流、焊接电压在数组n范围内描绘出各自的变化率曲线[2]。
另外,在实际的焊接环境中,不可避免地有很多干扰波的存在,即使加入滤波程序,也不能完全消除。
因此,传统的求极值出现时间再相减来得出过渡周期的方法并不能完全真实地反映焊接过程。
系统中,尝试用设定门槛值的方法来界定燃弧或短路时间。
每一次短路过渡燃弧或短路开始时间由下式所确定。
燃弧开始点m :(u (m )′≤u 01)∩(i (m )≥i 01)=1,(u (m -1)′≤u 01)∩(i (m -1)≥i 01)=0,式中:等号右的1、0为逻辑值;u 01,i 01为门槛值;U (m )′为焊接电压在m 点处一阶微分值。
短路开始点n :( u (n )′ ≤u 02)∩(i (n )≤i 02)=1,( u (n -1)′ ≤u 02)∩(i (n -1)≤i 02)=0,式中:等号右的1、0为逻辑值;u 02,i 02为门槛值;U (n )′为焊接电压在n 点处一阶微分值。
将两组数据对应相减取绝对值即得燃弧时间数组和短路时间数组[3]。
试验采用南通三九焊接设备有限公司NBMD-500焊机(该焊机采用数字信号处理器DSP 控制),直径 1.2m m 实心焊丝进行CO 2短路过渡焊接,实时采集信号显示如图5所示。
试验条件如下:焊接电压23V ,焊接电流200A ,保护气体100%CO 2,气体流量15L /min ,焊丝直径 1.2m m ,焊丝型号ER70S -6,试板为低碳钢,试样大小400m m ×200mm ×10m m ,导电嘴与工件间距离15mm ,焊接速度350mm /min 。
图5中,①、②、③、④四根线分别表示焊接电流、焊接电压、送丝速度、焊接过程时刻标定四种信号。
由于数据采集卡同步采集的特点,从图中可以直观地看出它们的对应关系。
图中的时间轴按照焊接过程顺序标定;纵轴有四个坐标,分别为焊接电流、送丝速度、标定信号和焊接电压。
其中标定信号是数字量(0/5V 高低电平表示);送丝速度信号由于是焊机的控制软件输出的数字量经过D /A 转换而得到的,故该信号是从焊机的控制电路板上直接送到采集卡;另外两组信号(焊接电流、焊接电压)均为从相应的信号采集电路得到信号转换而成。
在引弧阶段,开始时处于高空载电压,慢送丝状态;接触短路,电流开始上升;检测系统检测到焊丝与工件短路三次,在这段时间内送丝速度降为零,即不送丝,然后当焊机控制程序检测到此时的电弧电压落入设定的范围中一定时间后认为引弧成功,发出引弧成功的标定信号,同时,送丝速度变为焊接操作者45第4期张 勇,等:基于LabView 虚拟仪器的CO 2焊接参数采集分析系统图5 实时采集信号显示Fig.5 Real-time collected signal的设定值,开始进入焊接过程。
在收弧阶段,焊枪开关断开,此时从检测系统中可以看到焊枪的标定信号和送丝速度信号,熔滴继续过渡数次后,焊接结束。
