山西中北大學(xué)計(jì)算機(jī)與控制工程學(xué)院　趙鵬飛　楊喜旺　崔小龍

基于LabVIEW和INV3060S的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

山西中北大學(xué)計(jì)算機(jī)與控制工程學(xué)院趙鵬飛楊喜旺崔小龍

針對能力優(yōu)秀的LabVIEW只備有NI公司采集卡的驅(qū)動，介紹了在LabVIEW中利用UDP協(xié)議讀取INV3060S采集儀數(shù)據(jù)的方法，并設(shè)計(jì)了一套數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)。既能使用LabVIEW開發(fā)虛擬儀器，又能節(jié)省測試費(fèi)用。

LabVIEW；數(shù)據(jù)采集；UDP

1引言

測試技術(shù)正在迅猛地發(fā)展，它的應(yīng)用范圍也越來越廣，在機(jī)械、土木、航天等領(lǐng)域起到了非常重要的作用。但是，隨著技術(shù)的不斷更新?lián)Q代，測試中所要求的參數(shù)以及它所要求的精度也越來越高。如果針對測試項(xiàng)目開發(fā)新的測試系統(tǒng)，會加長測試的周期，且會增加項(xiàng)目成本的投入。

計(jì)算機(jī)技術(shù)水平的不斷提高為上述問題提供了解決方案，那就是虛擬儀器的提出。虛擬儀器的主要思想就是用軟件技術(shù)取代傳統(tǒng)的測試儀器。由美國國家儀器有限公司（National Instruments簡稱NI）推出的LabVIEW是一款基于圖形化編程語言的虛擬儀器的開發(fā)環(huán)境，它不需要非常專業(yè)的編程知識，對工程測試人員更加友好，功能也非常強(qiáng)大。

數(shù)據(jù)采集是測試過程的基礎(chǔ)，后續(xù)分析都基于采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行。LabVIEW中只集成了NI公司推出的數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動程序，但在多數(shù)情況下，我們開發(fā)的虛擬儀器并不會優(yōu)先考慮NI的采集器：一方面是價(jià)格昂貴，另一方面可根據(jù)工程測試的需要選擇最適合的采集系統(tǒng)。根據(jù)通訊接口的不同，采集設(shè)備與LabVIEW通信的方式也是不同的。本文介紹一種使用rj45接口通訊的數(shù)據(jù)采集設(shè)備與LabVIEW實(shí)現(xiàn)通訊，并完成數(shù)據(jù)分析功能的方法。

2數(shù)據(jù)采集設(shè)備介紹

本文使用的是北京東方振動和噪聲技術(shù)研究所研制的INV3060S型采集儀，該采集儀使用以太網(wǎng)接口，采樣頻率可設(shè)置到51.2KHz，擁有24位高精度、高動態(tài)范圍、支持多種輸入方式等技術(shù)優(yōu)勢。以太網(wǎng)接口雖然不具備USB即插即用的優(yōu)點(diǎn)，但是工程測試時(shí)更看中的是可靠穩(wěn)定，以太網(wǎng)接口是總線結(jié)構(gòu)，且具備傳輸速度更高、傳輸距離更廣（網(wǎng)線可達(dá)100米）的特點(diǎn)，能保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。正是由于該采集儀的高性價(jià)比，我們再搭配LabVIEW強(qiáng)大的開發(fā)能力，不僅能大大降低測試項(xiàng)目的費(fèi)用，還能更有效地完成測試。

3 UDP協(xié)議采集數(shù)據(jù)讀取

由于INV3060S采集儀中已經(jīng)封裝了嵌入式系統(tǒng)，所以在讀取數(shù)據(jù)時(shí)并不能采用通常調(diào)用動態(tài)鏈接庫或者使用CIN節(jié)點(diǎn)來編程的方式，需要通過UDP協(xié)議獲取采集到的數(shù)據(jù)。將采集的IP配置為與計(jì)算機(jī)相同網(wǎng)段的IP地址，端口默認(rèn)為6830。通過發(fā)送指令獲取采集儀的狀態(tài)信息并讀取測試信號，其中獲取波形數(shù)據(jù)命令：$Wn，n1，n2，xxx！

$：命令的開始字符；?。好畹慕Y(jié)束字符；n：通道號；n1-n2：數(shù)據(jù)的起止點(diǎn)。在發(fā)送命令后會獲得一組格式為“$WAAAABBBBXXXX…XXXX！”的數(shù)據(jù)，它是二進(jìn)制表示的n1-n2這些采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

LabVIEW中已經(jīng)集成用于UDP通訊的子VI，通過調(diào)用這些VI并對端口、地址、發(fā)送命令進(jìn)行設(shè)置，即可完成對采集數(shù)據(jù)的讀取。

圖1　UDP發(fā)送與接受的程序框圖

4數(shù)據(jù)分析功能

在得到采集的數(shù)據(jù)后，可以利用LabVIEW程序設(shè)計(jì)中的信號處理控件對信號進(jìn)行頻域分析，統(tǒng)計(jì)信號的均值、最大值、最小值等指標(biāo)，如圖2所示。根據(jù)實(shí)際測試情況和需求，通過Lab-VIEW開放的開發(fā)環(huán)境，還可以增加各種分析算法完成對測試數(shù)據(jù)的分析。

圖2　采集系統(tǒng)人機(jī)交互界面

5總結(jié)

利用LabVIEW強(qiáng)大的開發(fā)功能，通過UDP協(xié)議讀取INV3060S采集儀的數(shù)據(jù)，不僅利用了LabVIEW交互界面友好、運(yùn)算分析功能強(qiáng)大、編程方便等優(yōu)點(diǎn)，還能靈活選擇采集系統(tǒng)，不必再為了選擇NI公司采集卡而加大成本，為測試項(xiàng)目提供了更加靈活的解決方案。

［1］王婷，顏幸堯，劉富海等.LabVIEW中UDP協(xié)議的六維力傳感器數(shù)據(jù)讀取方法［J］.中國計(jì)量學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，（04）：404-408.

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