基于LabVIEW的红外感应系统的设计

谷宇航 天津理工大学中环信息学院

引言：红外检测是检测红外线光谱，感应红外光线辐射，在大自然中，无论什么物体，只要它的稳定性在绝对零度以上的话，都会对外界产生一种红外线辐射的能力[1]。所以对红外信号进行采集，可以广泛地应用在远距离遥控、无人机避障、医疗、安防、军工等领域[2～3]。本文设计了一套应用红外传感器进行信号采集的系统，从信号采集到信号的显示和处理、保存，系统体积小巧，便携，采集速度快，精度高，可作为一款采用虚拟仪器技术的信号采集系统学习套件。

1 系统的硬件组成

系统的硬件组成包括信号采集卡以及传感器。采集卡的供电方式为USB接口供电，AI模拟量接口有两路，DI数字量接口两路，DO数字量接线口两路，5V电源输出口两路，采样率最高可达20kHZ。

红外传感器可以感应到周围的红外线是否有微弱变化，并且通过电压变化显示在采集界面。传感器用3.3V～5V直流电源，即用杜邦线连接采集卡，对红外传感器模块供电。传感器小巧便于携带，3.2cm*1.4cm的尺寸适用于多种场合。

2 红外感应系统的软件设计

采集系统的界面是基于LabVIEW的软件编程环境下完成的。LabVIEW依靠图形化编程建立各模块之间的联系。数据采集的底层，即信号的放大、A/D转换等，则主要依靠LabVIEW编程环境下的动态的链接库进行编程。

该平台由前面板和程序框图两部分组成。前面板是系统运行时的操作界面，程序框图是系统的源代码编程区域。该系统可完成红外原始信号的实时显示、滤波分段、快速傅里叶变换、分通道的选择、数据的保存、读取等功能。

图3-1 200Hz数据波形的显示结果图

波形的变化是基于红外感应模块在感受到外界的红外线强度变化后，经过信号的调理、放大以及A/D转换后，以电压信号显示在波形图中。此外，还可以通过设置滤波频段，将原始波形进行滤波处理，观察不同频率下的时域波形。

系统能够将采集到的红外信号以文本格式保存在计算机中，以备下一次调用。LabVIEW软件可以提供多方位的文件存储形式，主要能实现高层文件操作存储和底层文件存储形式[4]。在本文主要运用了底层文件的存储形式，该存储形式需要选取需要保存的路径，如果路径不存在，需要另外添加正确的路径，再增加新的函数选版，最后在文件末尾加上存储的格式，用于实现数据的存储。

3 结束语

本篇论文是基于虚拟仪器的红外线感应系统，是利用软件开发平台LabVIEW设计出一款红外传感器的集信息采集、分析、存储等功能于一体的小型模拟模块。把以往传统的数据采集接口不通用的情况，信号采集保存文件与计算机系统不匹配的情况都逐步的解决了。从而使设计的过程变得简单快捷，极大的降低了工作的繁琐程度。

通过对虚拟仪器的学习和对LabVIEW软件开发信号采集平台的设计和研究，在该软件现行基础上，利用了红外传感器和USB ADIO迷你信号采集卡的硬件设施，提出了基于虚拟仪器的红外感应系统课题的研究，使其能达到信息的采集、调试、存储等功能的设计，可以作为虚拟仪器领域信号采集的学习系统套件，使学生们更深刻地领会在线监测的意义。