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1、DAQmx入门动手课程,泛华测控简介 -携手泛华体验测控新概念,北京中科泛华测控技术有限公司成立于1997年，是以现代测控技术和计算机技术为核心的测控系统产品销售、开发、集成专业技术公司。 公司目前是美国国家仪器公司（National Instruments)在中国大陆的指定理商。 2003年公司正式成为NI公司系统联盟商 2004年公司通过ISO9001认证,专业代理 卓越服务,大纲,虚拟仪器技术 与 LabVIEW 图形开发环境简介 数据采集基础 使用Labview进行数据采集,Hardware and Driver Software,虚拟仪器,Application Software,N
2、etwork,图形化开发环境,编译的图形化开发环境 开发时间缩短4至10倍 丰富的工具用于采集、分析和显示,数据采集概述,传感器,信号调理,数据采集,测试驱动与 服务软件,应用程序 开发环境,基于计算机的数据采集系统,输入信号,输出信号,驱动软件和应用软件,信号 调理,A/D D/A DIO CTR,DAQ 软件概述,主要内容 NI-DAQ 软件结构 NI-DAQmx 概述 Measurement & Automation Explorer (MAX)概述,Traditional NI-DAQ VIs 可完成: 模拟输入 模拟输出 数字 I/O 计数器,NI-DAQmx 新一代的驱动: 可执行
3、任务的VIs 一个 VIs可应用于所有测量类型,在 LabVIEW中的数据采集,DAQ Device,NI-DAQmx Driver Software (*.DLL),NI-DAQmx VIs,LabVIEW,Measurement & Automation Explorer (MAX),DEMO1,练习利用MAX，对板卡进行自检、采集数据,NI-DAQ 驱动软件,DAQ Assistant （DAQ助手） 跨开发环境使用的API 2,000 个测量实例程序 适合于控制应用的高速单点I/O函数 好处: 易用性强 性能优越 工程效率高 多线程测量,DAQ Assistant （DAQ 助手）,更
4、快的开发速度 使用LabVIEW直接进行通道配置 代码生成 减少编程错误,NI 应用实例搜索,查找例程, 选择 HelpFind Examples 集成网络搜索功能 键入关键字搜索，比如例子名称，硬件名称等等。,什么是数据采集设备?,数据采集设备,数据采集设备一般具有: 模拟输入Analog Input 模拟输出Analog Output 数字量输入/输出DIO 计数器Counter/Timer 特殊应用的特别设备 高速数字量输入/输出HSDIO 高速波形生成与采集 动态信号采集DSA（振动信号、声音信号） 数字万用表DMM RF,RTSI,Computer I/O,数据采集设备的常用部件,计
5、算机 I/O 接口 连接数采设备到计算机 支持多种总线结构 PCI, PXI/Compact PCI, ISA/AT, PCMCIA, USB, IEEE 1394 (Firewire),I/O 接口 连接数采卡与待测信号,RTSI,Counter,Digital,ADC,Computer I/O,MUX,DAC,Real-Time System Integration (RTSI) 总线 - 同步多个采集设备 - 设备间定时/触发信号共享,数据采集配置的考虑,模拟量输入 分辨率, 输入范围, 增益, 通道数目, 采样速率 计数器/定时器 位数, 计数器数目 数字I/O 数字通道数目, 时钟和
6、握手信号,分辨率： 数据采集设备的精度指标，用模数转换器的数字位数来表示,100,200,150,50,0,Time (s),0,1.25,5.00,2.50,3.75,6.25,7.50,8.75,10.00,Amplitude (volts),16-Bit 对 3-Bit 分辨率 (5kHz正弦波),16-bit resolution,3-bit resolution,000,001,010,011,100,101,110,111,|,|,|,|,|,100,200,150,50,0,Time (ms),0,1.25,5.00,2.50,3.75,6.25,7.50,8.75,10.00,
7、Amplitude (volts),Range = 0 to +10 volts (5kHz Sine Wave),3-bit resolution,000,001,010,011,100,101,110,111,|,|,|,|,|,适当的量程 使用了8级来表达你的信号,不恰当量程 只使用了4级来表达信号,100,200,150,50,Time (ms),0,-7.50,-10.00,-5.00,-2.50,2.50,5.00,7.50,10.00,Amplitude (volts),Range = -10 to +10 volts (5kHz Sine Wave),3-bit resolut
8、ion,000,001,010,011,100,101,110,111,|,|,|,|,|,量程,放大器增益,信号输入范围 = 0 5 V ADC 范围设置 = 0 10 V 放大器增益 = 2,采集所必需考虑的几个问题,实际模拟输入信号是连续的 采样信号是用指定采样速率量化模拟信号得到的一系列离散点。 采样速率足够快离散信号更接近实际模拟信号 如果采的不够快，则离散信号会产生伪频。,实际信号,采样信号,由于欠采样导致产生伪频,充分采样,由于欠采样导致伪频,伪频,为了准确获得信号的频率信息，采样频率必须大于最高期望信号频率的2倍。 如果希望较准确获得信号的波形信息，采样率要达到最高期望信号频率
9、的 5 - 10 倍。 Nyquist频率：采样频率的一半 信号的频率高于Nyquist频率将会产生伪频 伪频= |信号频率-采样频率的整数倍| 注意：这个整数倍的频率要最接近于信号频率,Nyquist 定理,Nyquist 举例,伪频信号,只对频率充分采样 (Same # of cycles),对频率和波形充分采样,100Hz Sine Wave,100Hz Sine Wave,Sampled at 100Hz,Sampled at 200Hz,Sampled at 1kHz,100Hz Sine Wave,过采样 + 提高 Nyquist 频率 - ADC 可能达不到这么快 低通滤波 +
10、去除大部分高于截止滤波的频率 - 过渡区域一直允许一些频率通过而造成混淆 最佳解决方案 同时使用过采样和低通滤波,Ideal Filter,防止伪频,有关采样的术语,采样（Sample） 在一个通道上的一 个采样 每通道每秒的采样点数（Samples per Channel per Second） 采样率 采样时钟（Sample Clock） 用来控制采样点之间间隔时间的时钟 AI 转换时钟（AI Convert Clock） 控制ADC进行AD转换的时钟 通道之间的延时,AI Convert Clock,0 1 2 3,0 1 2 3,Sample Clock,间隔采样,同时使用了Sampl
11、e Clock和AI Convert Clock 在精度要求不高时，类似于同步采集，但是比同步采集的花费要少 NI的E系列和M系列都支持这样的采集方式。,同步采样,Amp,ADC,ADC,Amp,用于各路信号之间的时间间隔有很高要求的时候 NI的611x系列（S系列）卡支持这种方式 只使用 sample clock来同步各通道采集,带缓冲模拟输入,Buffer 在计算机内存中为采集或产生数据而开辟的临时存储区 数据从板上传输到开辟的Buffer中，当使用DAQmx Read VI 时，将数据从这个Buffer中拷贝到LabVIEW的程序中，包括： 有限点传输 连续传输,在输入时的数据传输,设置
12、 Buffer 大小,DAQ Assistant,设置 Buffer 大小,DAQmx VIs: 方法 1: Timing VI 每通道采样数等于 buffer 大小 方法2: 配置输入Buffer VI,怎样使用 DAQmx Read VI?,Number of samples per channel 端口: 如果这个端口不连接参数或者输入 -1, NI-DAQmx将根据任务中的设置情况将Buffer中的数据全部读出。 作为有限点采集，这个端口不连接参数或者输入 -1, NI-DAQmx 会使用 Read All Available Samples属性决定要读取多少点,数据传输可能的错误,板
13、上内存溢出,覆盖错误,连续采集注意,覆盖错误 没有从PC BUFFER中足够快的读到数据 结果: 你没读到的数据将被新的数据覆盖 怎样避免覆盖错误 : 提高 buffer 大小 提高每通道读的采样点数 降低每秒每通道采样点数 在DAQmx Read VI的循环中不要做其他处理,溢出错误 NI-DAQ 不能足够快的从FIFO中得到数据 结果: FIFO里的数据将被覆盖 怎样避免溢出错误 : 确保你用 DMA 代替 IRQ 降低每通道每秒采样率 购买大FIFO 的设备 购买总线速度比较快的计算机,DEMO2：,利用Daq Assistant采集数据,数字I/O,主题 数字 I/O 概述 DAQmx
14、 读写 Digital I/O,数字信号,在DAQ 设备中的数字线接收和产生TTL 兼容信号,TTL信号的定义,数字信号术语,位（Bit） 数据的最小位，每位是1或0。 线（Line） 端口的一路单独信号。Bit 指传输的数据。Line指的是板卡的接口。 端口（Port） 数据线(line)的集合 (通常8路). 端口宽度（Port Width） 每个端口的数据线数(通 常8路),NI-DAQmx 术语,Port 符号 (指定一个端口) Dev x / Port y Line 符号 (指定一路或多路线) Dev x / Port y / Line a Dev x / Port y / Line
15、 a : b Dev x / Port y / Line a, Dev x / Port y / Line b,数字虚拟通道,创建数字通道为端口，线， 线集合 选择one channel for all lines one channel for each line,数字通道的数据格式,Line 格式 (布尔量) 每个通道一路 通过一个单独的布尔量表示 每个通道多路 一组布尔量数组对应通道的每个线 Line格式只提供单点采样读写 (多点读写必须用整数),Port 格式 (整数) 一个端口将多个单独的线集合 用U8 或U32 表示，或者一路线要求一位 空间效率最高 Waveform 格式 数据中包含着通道与时间信息 不适用于静态数字I/O,工业中数字IO的应用,通道隔离 Bank隔离 24V / 30V 输出,DEMO3,数字DO输出,计数器,主题 计数器概述 边沿计数 脉冲产生 脉冲测量 频率测量 位置测量,两个基本功能 计数是基于输入信号（ Gate, Source ）的比较 基于输入和寄存值来产生脉冲 许多应用源自基本计数 输入信号的脉冲，半周期和周期宽度测量 频率测量
