基于PXIe和LabVIEW的動(dòng)物運(yùn)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
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3 軟件實(shí)現(xiàn)方案
系統(tǒng)軟件在LabVIEW 8．5的環(huán)境下編寫，采用DAQmx取代了傳統(tǒng)DAQ。相比傳統(tǒng)DAQ，在許多應(yīng)用中，DAQmx都可以提高應(yīng)用程序的性能，因?yàn)镈AQmx在驅(qū)動(dòng)體系結(jié)構(gòu)上作出了很多改進(jìn)，比如多線程操作、更好地控制各種驅(qū)動(dòng)操作和內(nèi)置的硬件定時(shí)單點(diǎn)操作等。圖3是系統(tǒng)的LabVIFW采集程序前面板，采集程序主要有四個(gè)步驟：空采集(Space Acquisition)、初始化(Initialization)、果集(Acquisition)和停止(Termination)。空采集時(shí)，程序?qū)⒎麄€(gè)通道實(shí)際采集到的信號(hào)以數(shù)據(jù)圖線的形式在前面板上顯示出來，不做處理和保存，從中可以檢查各個(gè)傳感器和測試系統(tǒng)是否正常工作；初始化的作用是采集一定量的傳感器陣列空載時(shí)的初始數(shù)據(jù)，然后求出每個(gè)通道采集到的數(shù)據(jù)平均值，作為該通道的零點(diǎn)輸出值；進(jìn)入采集模塊后，實(shí)驗(yàn)人員通過觀察動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)情況和視頻的回放決定是否保存數(shù)據(jù)；點(diǎn)擊停止后，數(shù)據(jù)采集過程結(jié)束。本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/193049.htm
LabVIEW程序使用條件結(jié)構(gòu)(Case Structure)執(zhí)行空采集(0)、初始化(1)、采集(2)和停止(3)程序，同時(shí)用While循環(huán)控制每個(gè)具體程序的執(zhí)行，為防止發(fā)生意外情況，程序最外層的While循環(huán)可以隨時(shí)終止程序。下面以程序的核心部分采集模塊為例，說明程序的流程。采集模塊主要包括硬件配置、數(shù)據(jù)讀取、數(shù)據(jù)顯示和保存，如圖4所示。限于篇幅，圖4省略了72通道中的部分通道。
硬件配置時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：
(1)DAQmx物理通道的選擇，橋信息、應(yīng)變計(jì)信息的設(shè)置要與傳感器和數(shù)據(jù)采集卡的參數(shù)一致，避免采集的信號(hào)產(chǎn)生畸變。
(2)選擇合理的采樣頻牢。為了能夠較好地再現(xiàn)原始信號(hào)，不產(chǎn)生波形失真，采樣頻率必須足夠高，但過高的采樣頻率又會(huì)加重機(jī)器的負(fù)擔(dān)，根據(jù)奈奎斯特理論，采樣頻率至少足原信號(hào)的2倍，但實(shí)際中，一般都需要5～10倍。通過運(yùn)用Matlab軟件對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析和長期實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的積累，設(shè)定程序的采樣頻率為500～1 000Hz。
(3)DAQmx讀取時(shí)，每個(gè)通道的采樣數(shù)要小于或等于采樣頻率，否則可能會(huì)因?yàn)閿?shù)據(jù)溢出而影響程序的正常執(zhí)行。
將讀取到的數(shù)據(jù)乘以傳感器的靈敏度系數(shù)矩陣(解耦系數(shù)矩陣的逆矩陣)，通過三維數(shù)組后，在波形圖中顯示出來，每個(gè)波形圖顯示一個(gè)傳感器采集到的三維接觸反力。點(diǎn)擊前面板中的保存按鈕執(zhí)行數(shù)據(jù)保存功能，可以按照指定的保存路徑和文件名完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，保存格式為txt文本文件。由于系統(tǒng)以500～1000 Hz的采樣頻率采集72通道的數(shù)據(jù)，將產(chǎn)生大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，所以需要有足夠的存貯容量。
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