基于LabVIEW的多通道位移测量仪的设计和研究

　　随着电子技术、计算机技术和网络技术的高速发展及其在电子测量技术与仪器领域中的应用,新的测量理论、测试方法和领域以及新的仪器结构不断出现。计算机处于核心地位,其软件技术和测试系统紧密地结合成一个有机整体,使仪器的结构、概念和设计观点等也发生了突破性的变化。

　　虚拟仪器(Virtual Instrument, VI)是现代计算机技术和仪器技术深层次结合的产物,是当今计算机辅助测试(CAT)领域的一项重要技术。虚拟仪器是计算机硬件资源、仪器与测控系统硬件资源和虚拟仪器软件资源三者的有效结合。

　　本文基于LabVIEW的虚拟仪器图形化编程语言,采用美国NI公司的PCI MIO 16E 4型数据采集卡,实现对多通道位移量进行自动检测。

　　1　多通道位移测量系统的设计

　　1.1　位移测量的虚拟仪器系统

　　进行位移测量的虚拟仪器系统组成如图1所示,图1中位移传感器直接作用于被测量,按一定规律将被测量转换为电信号输出。位移传感器为位移信号提供隔离和滤波。数据采集卡(DAQ)对来自位移传感器电路中输出的电压信号进行模数转换、采用保持、多路复用和放大。计算机作为虚拟仪器载体,对测量数据进行分析、运算、存储和显示。位移测量程序是在LabVIEW平台上开发的位移测量虚拟仪器软件。

　　1.2　PCI MIO 16E 4数据采集卡

　　PCI MIO 16E 4是NI 6040E系列数据采集卡之一,是一种性能优良、适合PC的数据采集卡,能够完成信号采集、数字信号的模拟输出及定时、计数等功能。信号采集部分包括模拟输入和A/D转换两部分,即

　　前向通道,主要性能指标如下。

　　(1) 16路模拟输入。

　　(2)提供3种信号输入方式选项:单端无参考地输入、单端有参考地输入及差分输入。

　　(3)放大器增益(软件设置):1,2,5,10,20,50, 100。

　　(4)量程:分为±10 V和0～10 V两种。分别对应信号为双极性输入方式和单极性输入方式。

　　(5)分辨率: 12 b。

　　(6)单通道最大采样率: 5×次/s。

　　1.3　数据采集的信道设置

　　在多信道数据采集或输出系统中,必须为数据采集设备指定对某个信道进行操作,这就是信道定址。信道定址通过在数据采集VI的信道表参数Channel List中写入信道名或信道号实现。在数据采集过程中按信道表列出的顺序扫描信道,在数据输出过程中按信道表列出的顺序刷新。

　　采用信道名定址首先要在Measurement &Automation Explorer中对信道进行设置。打开Measurement &Automation Explorer后在Data Neighborhood选项上击右键,再由下级菜单上点击Create New弹出信道向导,在他的引导下创建一个虚拟信道。一步步选择信道类型、信道名、传感器类型、信号的单位、使用的数据采集设备等。在Measurement &Automation Explorer中设置的信道名即可写入信道表参数Channels。信道表可以是一个信道名,也可以是一个信道名数组。