LabVIEW数据采集

LabVIEW数据采集仪器控制虚拟仪器技术ni.com/china过去的三十多年里，NI通过虚拟仪器技术为测试测量和自动化领域带来了一场革新：虚拟仪器技术把现成即用的商业技术与创新的软硬件平台相集成，从而为嵌入式设计、工业控制以及测试和测量提供了一种独特的解决方案。虚拟仪器技术创始人4-5NILabVIEW全面简化虚拟仪器系统的构建过程6-7NI数据采集设备的独特之处8-9构建混合测试系统10-13虚拟仪器技术无处不在14-15虚拟仪器技术创始人纵观自动化仪器技术的发展历史，有4次技术革新具有里程碑式的意义，这4次革新解决了当时的需求和挑战的同时，也孕育着下一次的技术飞跃。而NI早在二十多年前提出的虚拟仪器技术始终贯穿其中，借助高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台，NI一直引领着测试测量和自动化行业的发展趋势。自动化测试的诞生通用接口总线（GPIB，IEEE488）的出现标志着“自动化测试”概念的诞生，它作为一种连接仪器和计算机的标准方式，帮助工程师们将原始数据传输到计算机处理器、执行分析功能并显示结果。可以说，相对于传统仪器的封闭，这种“打开测量系统、允许用于自定义分析算法并配置数据的现实方式”的概念就是“虚拟仪器技术”。不过，市场上的各种仪器厂商都使用各自的命令集来控制各自的产品，同时虚拟仪器技术的编程对于那些习惯用BASIC等文本语言来编程的专业人员来说也是一个严峻的挑战，很明显，市场需要一个更高层更强大的工具。传统仪器分立式仪器仪器控制传统仪器手工测试和记录自动化测试诞生通过GPIB将仪器与计算机连接分立式仪器在自动化仪器技术的早期发展阶段，仪器系统指的是“纯粹”的模拟测量设备，例如EEG记录系统或示波器。作为一种完全封闭的专用系统，它们包括电源、传感器、模拟至数字转换器和显示器等，并需要手动设置以将数据显示到标度盘或者采取将数据打印在纸张上等各种形式。在那个时候，如果要进一步使用数据，需要操作人员手动地将数据复写到纸上。由于所有工作都必须要人工去操作，所以要对实际采集到的数据进行深入分析、或者集成复杂的/自动化的测试步骤几乎是不可能完成的工作。NationalInstruments电话：[phone]·传真：[phone]·ni.com/china·[e-mail]4发展在继续当然，为了实现满足特定应用的自动化测试系统的搭建，工程师们还需要具有更高采样率和分辨率的仪器硬件，以及用于系统集成的统一平台。随着商业可用技术的迅猛发展，虚拟仪器技术解决了上述两大挑战。半导体技术的发展促使AD和DA转换器的性能不断提升，从而使虚拟仪器硬件能够采用广泛可得的半导体来提供更高的采样率和分辨率，实现高速示波器或数字万用表等功能，这也就是“模块化仪器”的概念。NI在1997年首先提出的专为测试任务设计的PXI硬件平台，已经成为当今测试、测量和自动化应用的标准平台，它的开发式构架、灵活性和PC技术的成本优势为测量和自动化行业带来了一场翻天覆地的改革。发展依然在继续，新一代的PCIExpress总线所具有的3.2GBytes/s高带宽能够帮助工程师实现更高要求的新兴测试应用；而模块化仪器品种的不断丰富（高速数字分析仪、可编程电源、高速流盘设备等）使得工程师能够在实现更多自动化测试的同时，保持原有的灵活性和可自定义性。可以预见的是，借助商业可用技术的快速发展，虚拟仪器技术将通过自身不断的革新，来满足测量测试与自动化不断涌现的新的需求！虚拟仪器技术1986年NI推出的LabVIEW编程语言就是这样一个工具，它致力于简化工程师在构建自动化系统过程中的各个环节，大大降低了开发自动化测试系统的难度，提高了工程师的效率。与此同时，板卡式数据采集（DAQ）设备让工程师们可以灵活地使用模块化的硬件搭建自己的采集系统。通过LabVIEW和DAQ设备，工程师就可以在一台普通PC上搭建测控系统，在前面板中设计自定义的操作界面，在程序框图中定制采集与分析功能。软件在整个系统中占有了举足轻重的地位，因此“软件就是仪器”的概念就是指这样一种以软件为核心的模块化仪器系统。至此，虚拟仪器技术已不再单纯是个概念名词，而成为了一种实际可行的方案，不但能为用户带来广泛的灵活性和可扩展性，而且还可以实现成本上的节约。虚拟仪器技术LabVIEW，数据采集PXI，模块化仪器软件就是仪器采用商业化的技术来提高效率和减少开发成本发展在继续嵌入式PC、实时控制器和模块化的仪器电话：[phone]·传真：[phone]·ni.com/china·[e-mail]5NILabVIEW全面简化虚拟仪器系统的构建过程NILabVIEW从诞生之初就致力于全面简化虚拟仪器系统的构建过程，让工程师能够以较其他工具更简单有效的方式实现各种测控应用。灵活的数据表达LabVIEW提供大量可视化控件用于有效地显示测试数据；同时，根据自身需要也可以随时修改界面特征，如颜色、字体、尺寸等来设计GUI风格。图形化编程模式相比繁杂的文本编程方式，LabVIEW独特的图形化编程模式与标准流程图相似，大大缩短工程师的整体学习时间。开放式环境LabVIEW的开放性提供了与ActiveX、动态链接库（DLL）、.NET等开发工具的共享库间的开放式连接，使工程师可以在LabVIEW中轻松引入外部代码。强大的分析功能内建1000多种信号处理、分析和数学模块，满足工程师们的大部分要求；此外，针对特定专业的需求，NI还提供了相应的附加工具包，包括声音与振动、高级信号处理等。NationalInstruments电话：[phone]·传真：[phone]·ni.com/china·[e-mail]6从1986年诞生到现在，LabVIEW经过了20多年的不断改进和提升。随着计算机、网络、处理器等技术的快速发展，LabVIEW也不断推出新的功能特性帮助工程师和科学界充分利用新技术带来的性能优势，降低系统构建的复杂度，从容应对各种不断涌现的全新挑战。融合多核技术基于LabVIEW的图形化编程环境和本质上的并行编程构架大大降低多核编程的复杂性；随着处理器核数的增加，LabVIEW还会自动分配线程，在无需大规模重写代码的情况下确保性能的提升。多平台支持针对多种操作平台的支持，使得同样的LabVIEW代码可以得到最大限度的复用，免去跨平台系统重写代码的重复劳动。ExpressVI技术ExpressVI技术可以让您通过简单的交互和配置就可以在LabVIEW下自动生成代码，进一步降低数据采集、仪器控制、信号处理、报表生成等功能的复杂度，显著减少开发时间和调试成本。分布式智能LabVIEW项目管理工具允许工程师将系统中的多个硬件平台在一个项目中集中管理，实现分布式智能。相同的LabVIEW代码可以发布到系统中不同的硬件平台中，无需任何额外的操作和成本。母语编程从编程环境到帮助文档的全方位汉化，LabVIEW简体中文版给予中国工程师使用母语编程的完美体验。电话：[phone]·传真：[phone]·ni.com/china·[e-mail]7NI数据采集设备的独特之处在全球数据采集（DAQ）市场中长期保持领先地位的NI系列产品专门针对绝对精度、高速性能、易用性和安全性等方面进行优化设计。通过创造性地将模拟和数字设计相结合，NI数据采集设备可以帮助工程师轻松满足各种测量要求。高可靠性每款NI数据采集设备都带有NIST可溯源认证的校准证书，并在中国提供本地产品校准服务，最大限度保证您的投资。此外，NI数据采集设备还支持独特自校准功能，确保测试设备的精度。为了让用户更清晰地了解设备性能指标，NI还在产品说明书中提供绝对精度列表。绝对精度同时兼顾误差和精度两个指标，是每次测量结果不确定度的范围。根据绝对精度指标，工程师可以更明确地选择最适合的型号以用于各种测控应用中。极低的返修率和极长的首次失效时间体现了NI数据采集产品优秀的质量保证，使工程师们更放心地应用在测控系统中。专业的配置与服务软件NI专业配置与服务软件MAX给予工程师极大的灵活和便捷。使用MAX，工程师们可以同时管理系统中的任何NI的硬件和软件，并根据自己的需求配置相应测量参数。MAX强大的功能帮助工程师们更高效率地搭建测控系统，消除开发过程中的隐性成本。NationalInstruments电话：[phone]·传真：[phone]·ni.com/china·[e-mail]8与应用开发软件的无缝连接NI针对数据采集设备推出的NI-DAQmx具有其它同类型驱动所没有的独特性能，如多线程、简化的API、交互式配置等，以帮助工程师们提高测控系统构建的易用性、开发速度和性能。使用NI-DAQmx，即便是一个数据采集的入门者都可以通过简单的交互和配置轻松创建具有并行进程及多设备同步的应用程序，并实现自动代码生成，用于LabVIEW、LabWindows/CVI以及VisualStudio等多种开发语言环境中。广泛的数据采集硬件选择NI提供最为广泛的数据采集硬件选择范围，方便工程师根据自身需求进行灵活的选择和系统构建。针对各种性能需求（如分辨率、最高采样率等），NI提供多种型号的数据采集设备帮助工程师们选到自己最适合的一款产品。此外，NI还推出S系列用于需保证多通道间精确同步的特殊应用，而R系列则基于FPGA的可重置功能，通过编程来实现智能化的采集与输出；如果想获得更高分辨率和采样率的设备，工程师们还可以选择NI模块化仪器用于测控应用中。工程师们还可以根据自己的应用场合来进行选型，如针对便携式采集应用可以使用USB总线的数据采集设备，工业级应用则可使用PXI总线，甚至针对分布式数据采集NI也提供了NICompactFieldPoint等分布式I/O来实现。采集任何信号NI数据采集设备可与大多数传感器连接，采集几乎所有类型的信号。除了模拟、数字、频率等常见信号外，对于不能直接进行采集或需要外在激励的信号（如电流、高压、热电偶、应变片及需IEPE激励的声音振动信号等），NI也提供了针对性的信号调理模块，帮助工程师在保证精度的前提下实现传感器信号的有效采集。电话：[phone]·传真：[phone]·ni.com/china·[e-mail]9混合测试系统的优势工程师在设计测试系统时，可能要考虑到各种相关的因素，其中之一就是仪器使用的总线或平台。尽管很多仪器生产厂商在设计系统时，都在着力推广各种总线中的某一种，但为了确保最大化地利用系统性能，结合多种仪器总线和平台设计的混合系统才是更好的选择。多年来仪器总线技术一直在不断发展（下图），它们都有着自己独有的优势和合适的应用领域。构建混合测试系统LAN以太网提供了一个低成本、适中吞吐量的方法来实现交换数据和远程控制命令，工程师们可以使用以太网来实现远程测试系统控制、分布式I/O及企业级数据共享。VXIVXI是多厂商统一标准的第一次尝试，它能够提供精准的定时和同步，并具有高可靠性和坚固性。GPIBGPIB是一种在业界已经得到证明的专为仪器控制应用设计的总线。30年来一直以鲁棒性和可靠性著称，由于其低时延和可接受的带宽的特点，GPIB目前仍然是仪器控制中最常见的选择。GPIB的优势在于为业界广泛采纳，并有超过10,000种仪器模型带有GPIB接口。NationalInstruments电话：[phone]·传真：[phone]·ni.com/china·[e-mail]10如上所述，每种总线都有其在特定测量需求下的发挥优势，但是没有一种总线是能够满足所有应用需要的。而混合测试系统将来自PXI、VXI、USB、LAN和GPIB等多种ATE平台的