毕业论文 基于虚拟仪器技术的光采集系统设计.doc

毕业论文 基于虚拟仪器技术的光采集系统设计 前言 随着电子工业测量技术与电子测量仪器技术的高速发展，新的测试理论、测试方法、测试领域以及新的仪器结构不断出现，它们在许多方面己经冲破了传统仪器的概念，电子测量仪器的功能和作用发生了质的变化，在这种背景下，虚拟仪器技术应运而生。虚拟仪器，是借助于计算机的软硬件平台，建立起基于PC机的测试与控制系统。虚拟仪器是当前测控领域的技术热点，它代表了未来仪器技术的发展方向。它最大特点是“按需构造，随做随用”，用户可以随心所欲地根据自己的需求设计自己的仪器系统，仅仅通过修改软件就能改变仪器功能，以满足多种多样的应用需求。“软件就是仪器”反映了虚拟仪器技术的本质特征。美国国家仪器公司（简称NI）公司的软件产品——LabVIEW，是虚拟仪器语言中最有代表性的，LabVIEW 是一个革命性的图形编程开发环境，它以G 语言为基础，用户进行数据采集、控制、数据分析和数据表示。基于LabVIEW 的数据采集系统是下一代自动测试系统的发展方向。本系统主要分为两部分，第一部为数据采集硬件设计，第二部分为数据管理及分析。功能主要包括：数据采集等，软件采用了NI 公司的LabVIEW2010 开发。第一部分数据采集硬件的设计。第二部分数据管理与分析，用LabVIEW 编写了基于Windows XP的上位机应用程序以及上位机与采集卡之间的通信程序；利用LabSQL 工具包建立了ACCESS 数据库，实现对采集到的数据的存储，并可以查询历史数据。同时系统可以生成报表以及可以对所需要的数据进行打印，并可以对得到的数据进行一些必要的分析，如加窗函数，逐点分析。这在对一些重要数据的保存方面就显得相当地必要。 1．总体设计方案 1.1 测控系统发展的概述 现代测控技术是一门高新技术，以测控、测量、电子等学科为基础，涉及计算机技术、信息处理技术、电子技术、自动控制技术、测试测量技术、仪器仪表技术及网络技术等领域。随着现代科学技术的飞速发展和不断融入，加快了现代测控技术的发展，使其正朝着智能化、集成化、微型化、虚拟化、网络化和远程化的方向大步迈进。作为一门实践性很强的技术，现代测控技术在工业、农业和国防等领域的应用广度和深度正不断的扩大，并将为改进技术水平和提高生产率做出巨大的贡献。 1.1.1 现代测控技术的特点 现代测控技术的特点可以概括为：智能化、数字化、网络化、分布式化。 (1) 智能化 现代测控系统中应用的仪器仪表都是智能化的仪器，以微处理器为基础，具有方便使用、灵巧、多功能等特点。随着微电子技术的发展和更多的人工智能的不断引入，智能化仪器的计算能力和计算方法将得到大大增强。 (2)数字化 数字化在测控领域中的应用主要体现在：控制器到远程终端设备的数字化控制，传感器的数字化控制，通信、信号处理等过程的数字化控制等。 (3) 网络化 传感器技术、测控技术、计算机技术与网络技术的结合，使分布式、网络化的测控系统的组建变得十分便捷。随着计算机网络技术的迅猛发展及其他相关技术的不断完善，使得计算机网络的规模更加庞大，其在航空航天、气象、通信和国防等领域的应用也更为广泛。 (4) 分布式化 分布式测控技术是以网络技术和微型计算机术为基础，采用分布式的结构将系统内所使用设备连接起来，从而组合成符合要求的分布式测控系统。在生产过程的控制中，分布式测控系统可以实现测量———控制———管理的全自动化，大大降低了测控成本，提高了测控效率。 1.1.2 现代测控系统概述 现代测控系统是一个综合系统，其目的是实现生产过程的自动化控制，它以计算机技术为核心，并集控制和测量为一体。 (1)现代测控系统的组成 现代测控系统的组成大致可以分为五个部分，即：①控制器部分。是系统的控制中心和指挥中心，主要指计算机、小型机、单片机等。②程控设备和仪器。包括：激励源、程控伺服系统、各种程控开关及仪器、执行元件、存储器件、显示器件等。③测控应用软件。包括 I/O 接口软件、可执行应用程序和仪器驱动程序等。④总线与接口部分。包括连接器、电缆、插槽、机械接插件等。它是连接控制器与各种设备、程控仪器的通路，以完成数据、命令及消息的交换与传输。⑤被测对象。主要是指生产线、系统、子系统、被测设备等，通过电缆、开关、接插件等于测控设备相连接。根据测控任务的不同，被测对象也是千差万别的。 (2)现代测控系统的基本类型 按照结构不同，现代测控系统可以分为三类：基本型、闭环控制型和标准通用接口型。基本型测控系统主要由传感器、数据采集卡、信号调理和计算机组成。它能够完成对多点的实时、快速测量，并能进行信号和数据分析，消除干扰，最终做出判别。闭环控制型是指应用于闭环控制系统的测试系统，其过程的自动控制可归纳为实时数据采集、实时控制、实时判断决策三个阶段。标准通用接口型是由模块组