利用LabVIEW實(shí)現(xiàn)同步測(cè)量

定時(shí)和同步技術(shù)可以關(guān)聯(lián)或協(xié)調(diào)事件發(fā)生的時(shí)間。將事件同步到一個(gè)已知的標(biāo)準(zhǔn)，例如數(shù)據(jù)采集設(shè)備上的采樣時(shí)鐘，即為相對(duì)于一個(gè)事件為另外一個(gè)事件計(jì)時(shí)，或者說(shuō)對(duì)一個(gè)事件做出響應(yīng)。定時(shí)和同步事件是測(cè)試、控制和設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)的重要基本元素，并在任何系統(tǒng)中都需謹(jǐn)慎考慮。

所有的National Instruments 數(shù)據(jù)采集 (DAQ)設(shè)備均配備N(xiāo)I-DAQmx。NI-DAQmx是一個(gè)靈活的硬件驅(qū)動(dòng)程序，可以用來(lái)在多種語(yǔ)言中編程，包括LabVIEW程序。其任務(wù)包括獲取、分析和保存數(shù)據(jù)所需要的所有信息。如圖1所示，一個(gè)NI- DAQmx的任務(wù)通常包括：

1. 在你的DAQ設(shè)備中設(shè)定一個(gè)虛擬通道。使用虛擬通道，你可以調(diào)整縮放系數(shù)、設(shè)定輸入范圍和挑選設(shè)備上的物理通道。

2. 為任務(wù)設(shè)置定時(shí)。選擇采樣時(shí)鐘和采樣速率等特性。

3. 設(shè)定觸發(fā)。你可以將任務(wù)設(shè)定為在某個(gè)通道收到一個(gè)激發(fā)信號(hào)后再開(kāi)始。

4. 開(kāi)始任務(wù)。

5. 讀寫(xiě)數(shù)據(jù)并繪圖或?qū)?shù)據(jù)保存到一個(gè)文件當(dāng)中。這個(gè)函數(shù)將被重復(fù)調(diào)用，以連續(xù)地采集或生成信號(hào)。

6. 停止或清除任務(wù)。

7. 處理任何錯(cuò)誤。

圖1.使用 LabVIEW數(shù)據(jù)流編程，一個(gè)數(shù)據(jù)采集任務(wù)為物理通道配置定時(shí)和同步參數(shù)。

許多應(yīng)用程序需要在多個(gè)物理通道或長(zhǎng)距離范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)同步。你可以使用LabVIEW 2010和NI- DAQmx任務(wù)來(lái)同步多個(gè)通道、設(shè)備和系統(tǒng)。

通道同步

你可以使用直觀的LabVIEW2010編程接口，同步多個(gè)通道。如圖2所示，通過(guò)在DAQmx創(chuàng)建虛擬通道VI的物理通道輸入中選擇多通道，您可以從一個(gè)給定的設(shè)備上的多個(gè)模擬輸入通道采集信號(hào)。這項(xiàng)任務(wù)中的所有通道均使用相同的采樣時(shí)鐘，并對(duì)同一個(gè)觸發(fā)信號(hào)作出響應(yīng)。

圖2.你可以改變DAQmx創(chuàng)建虛擬通道VI的物理通道輸入，從一個(gè)DAQ設(shè)備的所有模擬輸入通道采集信號(hào)。

NI多功能DAQ設(shè)備可以完成多種數(shù)據(jù)測(cè)量和生成任務(wù)，包括模擬輸入輸出，數(shù)字輸入輸出和計(jì)數(shù)器輸入輸出。

圖3. NI多功能DAQ設(shè)備數(shù)字路由和時(shí)鐘生成電路可以與所有的I/O子系統(tǒng)交互。

你可以使用LabVIEW 2010同步不同I/O類(lèi)型的通道。每種I/O類(lèi)型有自己的任務(wù)，而你只需將定時(shí)參數(shù)從一個(gè)任務(wù)路由到另外一個(gè)任務(wù)即可。如圖4所示，上面的任務(wù)是一個(gè)模擬輸入任務(wù)，使用默認(rèn)的板載時(shí)鐘作為采樣時(shí)鐘。你可以將采樣時(shí)鐘(ai/SampleClock)直接連到圖4中的數(shù)字輸入任務(wù)的定時(shí)輸入端口。當(dāng)這個(gè)程序執(zhí)行時(shí)，模擬輸入和數(shù)字輸入任務(wù)使用同一個(gè)采樣時(shí)鐘，所以系統(tǒng)可以從這個(gè)兩個(gè)子系統(tǒng)中同時(shí)采集到信號(hào)。

兩個(gè)任務(wù)同時(shí)共享開(kāi)始觸發(fā)信號(hào)(ai/StartTrigger)，所以他們可以精確地同時(shí)開(kāi)始。一旦兩個(gè)任務(wù)共享同一個(gè)采樣時(shí)鐘和開(kāi)始觸發(fā)，他們便實(shí)現(xiàn)了完全的同步。

圖4.你可以通過(guò)從一個(gè)任務(wù)連線至另一個(gè)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)在多個(gè)任務(wù)之間共享時(shí)鐘和觸發(fā)信號(hào)。

設(shè)備同步

當(dāng)從不同類(lèi)型的傳感器采集數(shù)據(jù)，或在具有很多通道的系統(tǒng)中，你也許會(huì)需要同步多個(gè)設(shè)備模塊。NI CompactDAQ和PXI平臺(tái)為DAQ模塊提供插槽和背板，其中含有定時(shí)和觸發(fā)線，可以用來(lái)同步機(jī)箱中的所有模塊。

圖5. NI CompactDAQ (左) 和 PXI (右)機(jī)箱通過(guò)使用共同的背板時(shí)鐘，在多個(gè)I/O模塊之間同步。

無(wú)論是在試驗(yàn)臺(tái)、野外還是生產(chǎn)線上，NI CompactDAQ提供了便捷的USB即插即用的I/O測(cè)量。它融合了數(shù)據(jù)記錄器的易用性和低成本特性以及模塊化儀器的高性能和靈活的特點(diǎn)，在一個(gè)小型簡(jiǎn)單且負(fù)擔(dān)的起的系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)快速和準(zhǔn)確的測(cè)量。

PXI是一個(gè)堅(jiān)固的基于PC的平臺(tái)，擴(kuò)展了PC和筆記本電腦的測(cè)量能力。PXI利用標(biāo)準(zhǔn)PCI總線，為你的計(jì)算機(jī)添加最多18個(gè)額外的插槽用于連接I/O模塊。PXI Express 是PXI平臺(tái)的最新演進(jìn)版本。PXI Express背板擁有100MHz差分時(shí)鐘，可作為多個(gè)設(shè)備采樣時(shí)鐘的共同參考時(shí)鐘，而無(wú)需使用線纜來(lái)路由時(shí)鐘信號(hào)。你可以為每個(gè)設(shè)備創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)，然后將采樣時(shí)鐘和觸發(fā)信號(hào)從一個(gè)任務(wù)連到另外一個(gè)，由此來(lái)同步多個(gè)設(shè)備，如圖6所示。

圖6.你可以通過(guò)在多個(gè)任務(wù)之間共享時(shí)鐘和觸發(fā)，來(lái)同步多個(gè)設(shè)備。