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[摘 要] 虚拟仪器在进行测试、控制和嵌入式设计应用的过程中，使用越来越广泛。而NI公司基于PCI总线的多功能数据采集卡M系列PCI-6221集模拟量输入输出、数字量输入输出等基本功能，结合使用图形化编程工具LabVIEW，可以完成院校实验系统、企业里的元器件或部分产品检测与控制。
[关键词] 虚拟仪器 PCI总线 多功能数据采集卡 检测 控制
1、前言
论文针对目前业界领先的工业标准图形化编程工具LabVIEW，结合NI PCI-6221 DAQ（即多功能数据采集卡），组建可以适合基础练习应用的实验环境或者企业元器件检测与产品测试平台，代替传统分立仪器，为学习LabVIEW与DAQ结合的虚拟仪器实现复杂测控打下基础。
2、系统组成与硬件结构
2.1系统组成
系统由调理电路、PCI-6221DAQ、LabVIEW软件等构成，如图1所示。
被测产品往往是一个可能具有多种特性的信号集体，如热电偶、热电阻、大电流信号、应变片、共模或者高压信号、带噪频率信号、基本模拟量输入输出、基本数字量输入输出、标准信号等。
2.2调理电路
对于非标信号，我们必须采取调理电路建立与DAQ之间的标准接口通路，热电偶、热电阻、应变片等各种传感器或者信号不能直接与DAQ匹配，必须经过相应信号调理电路的调整，基本调理如表1所示，NI公司虽然有专门的针对性的调理电路购买，但是价格较昂贵。我们可以根据实际情况设计调理电路来降低成本，有些调理电路是比较简单的，如图2所示，有些调理电路只需要电压匹配与滤波，还有些集成传感器本身就具有标准输出信号，能够很好的与DAQ接口匹配。
图2 信号调理电路
2.3 DAQ选择
NI的DAQ产品是非常多的，即使其他公司的DAQ产品，在有驱动程序的前提下也可以使用，如研华、研祥等公司的产品。本文我们综合各方面考虑，如兼容性、成功率、经济性，采用的了NI的M系列多功能数据采集卡，NI PCI-6221是一款低价位多功能M系列数据采集(DAQ)板卡，经优化适用于需要控制成本的应用。该卡具有2路16位模拟输出(833kS/s);16路（差分8路）16位模拟输入（250kS/s）；双向24路数字I/O线;2路32位计时器/定时器。
DAQ购置时应该同时配购外接接线盒与屏蔽电缆，从而可以方便的与调理电路连接，安全可靠。
2.4软件配置
虚拟仪器数据采集卡可以安装在PC或者IPC（工业控制计算机）上，或者也可以购置NI的PXI平台。需要安装的基本软件是LabVIEW与NI-DAQmx驱动软件。为了更好的兼容性，NI-DAQmx尽量安装最新版本，LabVIEW安装版本要注意你所用VI（虚拟仪器程序）的兼容性。
常用软件有Measurement & Automation Explorer、LabVIEW SignalExpress、LabVIEW。其中软件Measurement & Automation Explorer具有系统管理工具、配置硬件、自校准、创建虚拟通道、硬件设备仿真、在驱动软件层将数据自动换算成工程单位等功能，它可以在没有硬件的时候仿真任意NI虚拟DAQ硬件以方便编程；LabVIEW SignalExpress使您无需编程即可快速采集、分析并显示数据；LabVIEW作为核心软件用于创建程序，完成各项测控功能。
NI还有很多其他软件NI TestStand测试管理软件、NI DIAdem 海量数据管理软件、控件与模块等，在需要的时候可以购买。
3、程序设计
借助直观的图形化编程软件LabVIEW，我们能迅速连接测量与控制硬件、分析数据、共享结果并发布系统。由于它的易用性，LabVIEW在目前测控领域已经占有比较多的比例，估计未来还会有较大增长。
基于PCI-6221可以建立实验室虚拟仪器系统，可以设计许多实验室程序与测控程序，结合调理电路，做成很多产品。如多通道示波器、任意波形信号发生器、万用表、频率计、计数器、通信原理模拟实验、模数电路实验、产品功能测试等。下面举例说明。
波形与频谱测试如图3所示，实际信号通过调理电路输入DAQ，通过这个程序可以测试信号的波形与频谱，实际上还可以进行波形的数据运算，如平均值、峰峰值、极值等。
在实际测试中，我们往往还需要对被测信号进行滤波处理，如图4为滤波器的程序前面板，通过这个程序，进行波形的滤波设计，滤波参数可以随时修改。
LabVIEW具有前面板与程序框图界面，只有2者结合才能编制功能可靠、界面漂亮的“仪器”，在这个平台基础上，程序可以不断开发、不断拓展，使学校与企业节约大量成本。
4、结论
虚拟仪器（Virtual Instruments）是基于计算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。而在虚拟仪器的平台上可以创建多种程序代替传统仪器，创建测控系统为产品提供自动化测试，总之虚拟仪器提供了一个可以不断升级的灵活的测控平台。
参 考 文 献
[1]陆绮荣.基于虚拟仪器技术个人实验室的构建[M].电子工业出版社,2006.
[2]陈锡辉,张银鸿 ,LabVIEW 8.20程序设计从入门到精通[M],北京:清华大学出版社,2007.
[3]李江全,刘恩博,胡蓉.LabVIEW虚拟仪器数据采集与串口通信测控应用实践[M].北京:人民邮电出版社,2010.
[4]张玉莲.传感器与自动检测技术[M].北京:机械工业出版社,2007.■
[关键词] 虚拟仪器 PCI总线 多功能数据采集卡 检测 控制
1、前言
论文针对目前业界领先的工业标准图形化编程工具LabVIEW，结合NI PCI-6221 DAQ（即多功能数据采集卡），组建可以适合基础练习应用的实验环境或者企业元器件检测与产品测试平台，代替传统分立仪器，为学习LabVIEW与DAQ结合的虚拟仪器实现复杂测控打下基础。
2、系统组成与硬件结构
2.1系统组成
系统由调理电路、PCI-6221DAQ、LabVIEW软件等构成，如图1所示。
被测产品往往是一个可能具有多种特性的信号集体，如热电偶、热电阻、大电流信号、应变片、共模或者高压信号、带噪频率信号、基本模拟量输入输出、基本数字量输入输出、标准信号等。
2.2调理电路
对于非标信号，我们必须采取调理电路建立与DAQ之间的标准接口通路，热电偶、热电阻、应变片等各种传感器或者信号不能直接与DAQ匹配，必须经过相应信号调理电路的调整，基本调理如表1所示，NI公司虽然有专门的针对性的调理电路购买，但是价格较昂贵。我们可以根据实际情况设计调理电路来降低成本，有些调理电路是比较简单的，如图2所示，有些调理电路只需要电压匹配与滤波，还有些集成传感器本身就具有标准输出信号，能够很好的与DAQ接口匹配。
图2 信号调理电路
2.3 DAQ选择
NI的DAQ产品是非常多的，即使其他公司的DAQ产品，在有驱动程序的前提下也可以使用，如研华、研祥等公司的产品。本文我们综合各方面考虑，如兼容性、成功率、经济性，采用的了NI的M系列多功能数据采集卡，NI PCI-6221是一款低价位多功能M系列数据采集(DAQ)板卡，经优化适用于需要控制成本的应用。该卡具有2路16位模拟输出(833kS/s);16路（差分8路）16位模拟输入（250kS/s）；双向24路数字I/O线;2路32位计时器/定时器。
DAQ购置时应该同时配购外接接线盒与屏蔽电缆，从而可以方便的与调理电路连接，安全可靠。
2.4软件配置
虚拟仪器数据采集卡可以安装在PC或者IPC（工业控制计算机）上，或者也可以购置NI的PXI平台。需要安装的基本软件是LabVIEW与NI-DAQmx驱动软件。为了更好的兼容性，NI-DAQmx尽量安装最新版本，LabVIEW安装版本要注意你所用VI（虚拟仪器程序）的兼容性。
常用软件有Measurement & Automation Explorer、LabVIEW SignalExpress、LabVIEW。其中软件Measurement & Automation Explorer具有系统管理工具、配置硬件、自校准、创建虚拟通道、硬件设备仿真、在驱动软件层将数据自动换算成工程单位等功能，它可以在没有硬件的时候仿真任意NI虚拟DAQ硬件以方便编程；LabVIEW SignalExpress使您无需编程即可快速采集、分析并显示数据；LabVIEW作为核心软件用于创建程序，完成各项测控功能。
NI还有很多其他软件NI TestStand测试管理软件、NI DIAdem 海量数据管理软件、控件与模块等，在需要的时候可以购买。
3、程序设计
借助直观的图形化编程软件LabVIEW，我们能迅速连接测量与控制硬件、分析数据、共享结果并发布系统。由于它的易用性，LabVIEW在目前测控领域已经占有比较多的比例，估计未来还会有较大增长。
基于PCI-6221可以建立实验室虚拟仪器系统，可以设计许多实验室程序与测控程序，结合调理电路，做成很多产品。如多通道示波器、任意波形信号发生器、万用表、频率计、计数器、通信原理模拟实验、模数电路实验、产品功能测试等。下面举例说明。
波形与频谱测试如图3所示，实际信号通过调理电路输入DAQ，通过这个程序可以测试信号的波形与频谱，实际上还可以进行波形的数据运算，如平均值、峰峰值、极值等。
在实际测试中，我们往往还需要对被测信号进行滤波处理，如图4为滤波器的程序前面板，通过这个程序，进行波形的滤波设计，滤波参数可以随时修改。
LabVIEW具有前面板与程序框图界面，只有2者结合才能编制功能可靠、界面漂亮的“仪器”，在这个平台基础上，程序可以不断开发、不断拓展，使学校与企业节约大量成本。
4、结论
虚拟仪器（Virtual Instruments）是基于计算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。而在虚拟仪器的平台上可以创建多种程序代替传统仪器，创建测控系统为产品提供自动化测试，总之虚拟仪器提供了一个可以不断升级的灵活的测控平台。
参 考 文 献
[1]陆绮荣.基于虚拟仪器技术个人实验室的构建[M].电子工业出版社,2006.
[2]陈锡辉,张银鸿 ,LabVIEW 8.20程序设计从入门到精通[M],北京:清华大学出版社,2007.
[3]李江全,刘恩博,胡蓉.LabVIEW虚拟仪器数据采集与串口通信测控应用实践[M].北京:人民邮电出版社,2010.
[4]张玉莲.传感器与自动检测技术[M].北京:机械工业出版社,2007.■