無(wú)論是驗(yàn)證新的硬件設(shè)計(jì)，檢測(cè)工廠場(chǎng)地環(huán)境，或是記錄科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的溫度變化，您都需要進(jìn)行測(cè)量及顯示數(shù)據(jù)。目前市場(chǎng)上有很多商業(yè)測(cè)量工具可以實(shí)現(xiàn)您所需的測(cè)量，但這些工具的功能往往由生產(chǎn)商來(lái)決定，用戶無(wú)法實(shí)現(xiàn)自定義。然而通過(guò)多功能數(shù)據(jù)采集硬件及PC，您可以通過(guò)圖形化編程軟件來(lái)創(chuàng)建用戶定義的測(cè)量系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集，并快速將測(cè)量結(jié)果可視化。基于PC的數(shù)據(jù)采集設(shè)備可以由軟件來(lái)定義儀器。
您可以通過(guò)X系列數(shù)據(jù)采集(DAQ)設(shè)備采集各種各樣的數(shù)據(jù)，包括各類(lèi)模擬或數(shù)字信號(hào)。這些設(shè)備得益于現(xiàn)代PCI Express及PXI Express總線，具有低延時(shí)、高吞吐量的測(cè)量及輸出特性。X系列設(shè)備包括易用的NI-DAQmx驅(qū)動(dòng)軟件，還提供免費(fèi)的LabVIEW SignalExpress LE基礎(chǔ)版數(shù)據(jù)記錄軟件。您可以通過(guò)NI LabVIEW圖形化開(kāi)發(fā)環(huán)境，輕松地在應(yīng)用程序中添加更多高級(jí)分析功能以及創(chuàng)建自定義的用戶界面。
LabVIEW圖形化編程軟件提供易用的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)環(huán)境，專(zhuān)門(mén)針對(duì)工程師及科學(xué)家的需求而設(shè)計(jì)。您無(wú)需太多的編程經(jīng)驗(yàn)即可配置硬件、進(jìn)行測(cè)量、分析數(shù)據(jù)、并顯示結(jié)果。LabVIEW的應(yīng)用程序被稱(chēng)為虛擬儀器(VI)，這是由于您可以使用旋鈕、按鈕、刻度盤(pán)、圖表等對(duì)象自定義軟件前面板，從而改進(jìn)傳統(tǒng)儀器的控制面板。
最常用的數(shù)據(jù)采集設(shè)備特性是模擬輸入，借助豐富的傳感器我們可以測(cè)量包括溫度、應(yīng)力、加速度等信號(hào)。常見(jiàn)的一種測(cè)量是使用壓力傳感器將壓力變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化，通常范圍在0至10 V。您可以通過(guò)NI-DAQmx輕松地將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化到工程單位，如帕斯卡或磅每平方英寸等。X系列提供了用于連接傳感器的接線盒，其中包括了常見(jiàn)的BNC連接或螺栓端子連接等。
信號(hào)的快速驗(yàn)證可通過(guò)測(cè)量及自動(dòng)化管理器(MAX)中的測(cè)試面板來(lái)完成，它會(huì)與NI-DAQmx一同安裝。通過(guò)測(cè)試面板，您可以驗(yàn)證信號(hào)是否連接正確，實(shí)時(shí)顯示信號(hào)大小，并測(cè)試DAQ設(shè)備的各項(xiàng)功能。 在下圖的這個(gè)例子中，您能夠通過(guò)改變?cè)O(shè)置來(lái)檢查模擬輸入，并確認(rèn)接受信號(hào)的完整性。
圖1. 您可以通過(guò)MAX測(cè)試面板來(lái)檢查模擬輸入。
編程
更多的自定義分析、顯示及數(shù)據(jù)記錄，您可以使用LabVIEW來(lái)完成。在LabVIEW中創(chuàng)建軟件定義的虛擬儀器只需通過(guò)兩個(gè)主要步驟：
- 在程序框圖中定義所需的功能
- 在前面板上創(chuàng)建用戶界面
您可以通過(guò)啟動(dòng)LabVIEW，并打開(kāi)空白VI來(lái)創(chuàng)建新的LabVIEW程序。
圖2. 使用空白LabVIEW虛擬儀器(VI)來(lái)創(chuàng)建新的LabVIEW程序。
您可以在白色窗口（程序框圖）中拖曳DAQ助手，它是一個(gè)針對(duì)NI-DAQmx設(shè)備的配置向?qū)А?/font>
圖3. DAQ 助手是NI-DAQmx設(shè)備的配置向?qū)А?/i>
DAQ 助手提供實(shí)現(xiàn)常見(jiàn)測(cè)量類(lèi)型的具體步驟指導(dǎo)。
圖4. DAQ 助手與電壓選擇。
完成測(cè)量類(lèi)型（上例中為電壓）及NI-DAQmx設(shè)備的選擇后，最終配置窗口提供了電壓測(cè)量任務(wù)所需的所有參數(shù)。
圖5. 通過(guò)DAQ 助手分配所有電壓測(cè)量任務(wù)配置參數(shù)。
從DAQ 助手獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)可與圖形輸出控件連接，并顯示在前面板上。至此，虛擬儀器的基本功能已經(jīng)完成，點(diǎn)擊運(yùn)行箭頭后將在圖表中顯示測(cè)量的結(jié)果。
圖6. 基本虛擬儀器顯示仿真的數(shù)據(jù)。
在完成了上述工作之后，您可以在框圖中添加其它的功能，如數(shù)據(jù)記錄或信號(hào)處理；也可以自定義程序的前面板，使用戶可以通過(guò)按鈕及顯示控件來(lái)與應(yīng)用程序交互。
通過(guò)各類(lèi)內(nèi)置控件，您還可以在這些函數(shù)周?chē)砑痈嗟倪壿嫻δ埽鐚?shí)現(xiàn)只有在點(diǎn)擊了前面板按鈕時(shí)才啟動(dòng)數(shù)據(jù)記錄。您可以輕松自定義前面板，創(chuàng)建最適合數(shù)據(jù)顯示風(fēng)格及習(xí)慣的用戶界面，并提供最大的可操控度。
添加分析及數(shù)據(jù)記錄功能
您可以通過(guò)添加函數(shù)在您的虛擬儀器中集成信號(hào)處理及分析功能。例如，通過(guò)信號(hào)分析選板添加頻譜測(cè)量函數(shù)。類(lèi)似DAQ 助手，當(dāng)頻譜測(cè)量函數(shù)被拖曳至框圖中時(shí)，同樣會(huì)打開(kāi)一個(gè)配置窗口。結(jié)果配置窗口如圖7所示。
圖7. 頻譜測(cè)量函數(shù)打開(kāi)的配置窗口。
您可以在原始信號(hào)邊上繪制經(jīng)過(guò)分析的信號(hào)。此外，您可以通過(guò)分支連接不同VI來(lái)實(shí)現(xiàn)各種類(lèi)型的處理。LabVIEW在執(zhí)行應(yīng)用程序時(shí)將最大程度地發(fā)揮多線程處理器的優(yōu)勢(shì)。
圖8. 這是一個(gè)包含仿真信號(hào)功率譜的新建VI。
處理數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示很有用處，但同時(shí)往往需要將結(jié)果數(shù)據(jù)保存到磁盤(pán)，以便用于后續(xù)分析或報(bào)告生成。LabVIEW提供了多個(gè)保存數(shù)據(jù)的選項(xiàng)，其中包括寫(xiě)入測(cè)量文件函數(shù)，如圖10所示。
圖9. 通過(guò)寫(xiě)入測(cè)量文件函數(shù)將測(cè)量數(shù)據(jù)保存至磁盤(pán)。
存儲(chǔ)在磁盤(pán)上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，僅當(dāng)其可以做到按需訪問(wèn)以及正確解讀時(shí)才有價(jià)值。往往在數(shù)據(jù)保存時(shí)，數(shù)據(jù)本身沒(méi)有描述性的屬性，且格式不統(tǒng)一，并分布在不同的計(jì)算機(jī)上，這樣使得我們很難找到所需的數(shù)據(jù)集并從中獲得需要的結(jié)果。然而，您可以通過(guò)選擇合適的文件類(lèi)型及存儲(chǔ)介質(zhì)來(lái)確保正確的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，不但能符合您的應(yīng)用程序需求，同時(shí)節(jié)省成本及時(shí)間。
對(duì)于最基本的.csv或.txt文件，可以通過(guò)最常見(jiàn)的文字處理及電子數(shù)據(jù)表格軟件來(lái)進(jìn)行讀取，提供快速的小規(guī)模數(shù)據(jù)集訪問(wèn)及簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)的顯示，使用LabVIEW可以輕松地做到這一切。然而這種方法使得數(shù)據(jù)檢索變得更困難，且增加了數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)性。
對(duì)于連續(xù)高速多通道測(cè)量的數(shù)據(jù)采集應(yīng)用，TDM流 (TDMS)能夠提供最佳的性能。您可以在數(shù)據(jù)挖掘工具中加載TDMS文件，如NI DIAdem，或常見(jiàn)的電子數(shù)據(jù)表格應(yīng)用程序如Excel以及OpenOffice，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。