基于LabVIEW的VI—9ch信号检测系统

高翔

随着检测技术的不断发展，传统的信号检测仪器由于硬件的局限性以及使用的不方便，已经不能满足众多应用的情形，因此硬件要求不高、应用更加方便的虚拟仪器检测系统正逐渐在工业生产和科学研究中得到应用。本文介绍了基于LabVIEW的信号检测系统，包括其硬件的组成和软件的实现。其中在软件的人机交互界面中，以示波器功能为主要目标进行实现，使采集的信号更加能够直观方便的显示出来，同时系统还具备储存功能，方便观察之前的数据。

【关键词】传感器 检测 LabVIEW

LabVIEW实际上是一种基于计算机的测试仪器，其出现和广泛使用对测控仪器产生较为广泛的影响。采用LabVIEW图形化语言进行编程，具有编程简单方便、界面形象直观、能够缩短开发周期、以及可根据用户的需要对系统做出快速更改等优势。利用数据采集卡及计算机外围硬件进行信号的采集与检测， 然后用计算机所编的软件来实现对信号的处理、计算和分析以及对测试结果进行显示。

1 硬件系统

被测量通过传感器可以将信号转换成电压或电流信号，通过数据采集卡将电压或电流信号传输到计算机中，然后在LabVIEW软件配置各端口，即可实现信号的转化和显示。

其中数据采集卡可以使用NI公司的USB-6259，该设备易于移动，有16位的模拟输入通道和4位模拟输出通道，能够满足9路模拟信号的采集，通过USB接口与计算机相连，能够更加方便得使用。信号检测系统的系统搭建如图1所示。

2 软件系统

LabVIEW软件可分为前面板、程序框图面板以及控件选板三部分。前面板是人机交互界面，能够直观地显示出开发者所需要得到的信息；程序框图面板是设计的核心，对前面板上的控件进行定义、操作和连线；控件选板提供功能丰富的图形化控件。

在VI-9ch信号检测系统中，软件系统的功能是实现信号的采集、处理、显示与储存。其中信号的采集是通过建立通道与数据采集卡进行数据的交换，信号的处理作用有兩个，一个是对信号进行滤波，另一个是编写电信号与被测量之间数据转换的函数。信号的处理需要根据不同的传感器及参数来进行设置。信号的显示与储存方面，可以实现示波器功能的波形的显示，并能够将数据存储下来观察数据的变化情况。软件功能如图2所示。

2.1 信号采集程序

LabVIEW中信号采集是通过DAQmx实现的，整个采集过程需要经过创建任务、创建通道、设定采样时钟以及任务和错误输出。其控件连接如图3所示。

采样时钟控件的作用是设置采样模式、样本数和采样率。根据香浓采样定理，只需将采样频率设置到大于2倍信号频率即可。

在信号采集程序中，最重要的是对创建通道控件进行配置，可以设置物理通道、最大值最小值、模拟量输入输出、数字量输入输出、计数器输入输出等参数。

2.2 波形的显示与存储

波形的显示用的是前面板中的图形显示控件express XY图，可以把电信号在坐标中显示出来。此外，通过算法运算，可以将电信号还原成检测量。这些数据通过数组元素合并控件，传入写入电子表格控件进行存储。程序框图如图4所示。

2.3 手动、自动调节X、Y坐标程序

LabVIEW中提供了很多波形图的属性节点，通过调用这些属性节点可以实现波形图显示更多功能。其中设置坐标轴最大值最小值是一个重要的功能，通过调节 X、Y坐标最大值和最小值，能够得到适合的波形。坐标自动跟随数据变化和手动调节波形图坐标的转换可分别由属性节点Xscale.ScaleFit和Yscale.ScaleFit控制。

在使用中只用到自动和手动调节标尺的功能，因此可用布尔开关量来控制自动和手动的转换。其示意图如图5所示。

在手动调节坐标的情况下，需要实现显示比例（scale）和位移（position）的调节。在LabVIEW中，波形图的属性节点提供了坐标显示的最大值和最小值设置，可以通过两个旋钮控件来实现。手动、自动调节Y坐标的程序图如图6所示。X坐标同理。

2.4 参数显示

LabVIEW提供了常用信号测量的VI，有幅值和电平测量VI以及信号的时间与瞬态特性测量VI。实现频率、周期、占空比、峰峰值等周期信号基本参数的显示。信号基本参数的显示界面如图7所示。

3 测试验证及结论

在1号通道中接入一路方波信号测试，运行VI-9ch信号检测系统，在前面板中可以观察到波形和信号的各项参数，通过X、Y标尺的调节，可以获得满意的信号图形。将测试信号接入其它通道，通过调节通道选择的布尔开关同样可以准确显示。前面板人机交互界面如图8所示。

参考文献

[1]岂兴明等.LabVIEW入门与实战开发100例[M]电子工业出版社，2011（03）.

[2]王春晖，王建.基于 LabVIEW 的虚拟示波器的设计与实现[J].电子测量技术，2009（03）.

[3]王子瑞，孙敬敬，王林.基于LabVIEW虚拟仪器的双通道信号采集与分析系统设计[J].机电工程技术，2011（08）.

[4]路林吉，饶家明.虚拟仪器概论[J].电子技术，2000（01）.

[5] NATIONAL INSTRUMENTS，NI USB-6259 BN- C [EB/OL]，www.ni.com，2009.

[6]陈锡辉，张银鸿.LabVIEW8.20 程序设计从入门到精通[M].北京：清华大学出版社，2007.

作者单位

晋中学院 山西省晋中市 030619