利用LabVIEW實現(xiàn)同步測量

定時和同步技術(shù)可以關(guān)聯(lián)或協(xié)調(diào)事件發(fā)生的時間。將事件同步到一個已知的標準，例如數(shù)據(jù)采集設(shè)備上的采樣時鐘，即為相對于一個事件為另外一個事件計時，或者說對一個事件做出響應。定時和同步事件是測試、控制和設(shè)計應用時的重要基本元素，并在任何系統(tǒng)中都需謹慎考慮。

所有的National Instruments 數(shù)據(jù)采集 (DAQ)設(shè)備均配備NI-DAQmx。NI-DAQmx是一個靈活的硬件驅(qū)動程序，可以用來在多種語言中編程，包括LabVIEW程序。其任務包括獲取、分析和保存數(shù)據(jù)所需要的所有信息。如圖1所示，一個NI- DAQmx的任務通常包括：

1. 在你的DAQ設(shè)備中設(shè)定一個虛擬通道。使用虛擬通道，你可以調(diào)整縮放系數(shù)、設(shè)定輸入范圍和挑選設(shè)備上的物理通道。

2. 為任務設(shè)置定時。選擇采樣時鐘和采樣速率等特性。

3. 設(shè)定觸發(fā)。你可以將任務設(shè)定為在某個通道收到一個激發(fā)信號后再開始。

4. 開始任務。

5. 讀寫數(shù)據(jù)并繪圖或?qū)?shù)據(jù)保存到一個文件當中。這個函數(shù)將被重復調(diào)用，以連續(xù)地采集或生成信號。

6. 停止或清除任務。

7. 處理任何錯誤。

圖1.使用 LabVIEW數(shù)據(jù)流編程，一個數(shù)據(jù)采集任務為物理通道配置定時和同步參數(shù)。

許多應用程序需要在多個物理通道或長距離范圍內(nèi)實現(xiàn)同步。你可以使用LabVIEW 2010和NI- DAQmx任務來同步多個通道、設(shè)備和系統(tǒng)。

通道同步

你可以使用直觀的LabVIEW2010編程接口，同步多個通道。如圖2所示，通過在DAQmx創(chuàng)建虛擬通道VI的物理通道輸入中選擇多通道，您可以從一個給定的設(shè)備上的多個模擬輸入通道采集信號。這項任務中的所有通道均使用相同的采樣時鐘，并對同一個觸發(fā)信號作出響應。

圖2.你可以改變DAQmx創(chuàng)建虛擬通道VI的物理通道輸入，從一個DAQ設(shè)備的所有模擬輸入通道采集信號。

NI多功能DAQ設(shè)備可以完成多種數(shù)據(jù)測量和生成任務，包括模擬輸入輸出，數(shù)字輸入輸出和計數(shù)器輸入輸出。

圖3. NI多功能DAQ設(shè)備數(shù)字路由和時鐘生成電路可以與所有的I/O子系統(tǒng)交互。

你可以使用LabVIEW 2010同步不同I/O類型的通道。每種I/O類型有自己的任務，而你只需將定時參數(shù)從一個任務路由到另外一個任務即可。如圖4所示，上面的任務是一個模擬輸入任務，使用默認的板載時鐘作為采樣時鐘。你可以將采樣時鐘(ai/SampleClock)直接連到圖4中的數(shù)字輸入任務的定時輸入端口。當這個程序執(zhí)行時，模擬輸入和數(shù)字輸入任務使用同一個采樣時鐘，所以系統(tǒng)可以從這個兩個子系統(tǒng)中同時采集到信號。

兩個任務同時共享開始觸發(fā)信號(ai/StartTrigger)，所以他們可以精確地同時開始。一旦兩個任務共享同一個采樣時鐘和開始觸發(fā)，他們便實現(xiàn)了完全的同步。

圖4.你可以通過從一個任務連線至另一個任務，實現(xiàn)在多個任務之間共享時鐘和觸發(fā)信號。

設(shè)備同步

當從不同類型的傳感器采集數(shù)據(jù)，或在具有很多通道的系統(tǒng)中，你也許會需要同步多個設(shè)備模塊。NI CompactDAQ和PXI平臺為DAQ模塊提供插槽和背板，其中含有定時和觸發(fā)線，可以用來同步機箱中的所有模塊。

圖5. NI CompactDAQ (左) 和 PXI (右)機箱通過使用共同的背板時鐘，在多個I/O模塊之間同步。

無論是在試驗臺、野外還是生產(chǎn)線上，NI CompactDAQ提供了便捷的USB即插即用的I/O測量。它融合了數(shù)據(jù)記錄器的易用性和低成本特性以及模塊化儀器的高性能和靈活的特點，在一個小型簡單且負擔的起的系統(tǒng)上實現(xiàn)快速和準確的測量。

PXI是一個堅固的基于PC的平臺，擴展了PC和筆記本電腦的測量能力。PXI利用標準PCI總線，為你的計算機添加最多18個額外的插槽用于連接I/O模塊。PXI Express 是PXI平臺的最新演進版本。PXI Express背板擁有100MHz差分時鐘，可作為多個設(shè)備采樣時鐘的共同參考時鐘，而無需使用線纜來路由時鐘信號。你可以為每個設(shè)備創(chuàng)建一個任務，然后將采樣時鐘和觸發(fā)信號從一個任務連到另外一個，由此來同步多個設(shè)備，如圖6所示。

圖6.你可以通過在多個任務之間共享時鐘和觸發(fā)，來同步多個設(shè)備。