基于LabVIEW的数据采集与信号处理系统_肖丰霞

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基于LabVIEW的数据采集与信号处理系统

肖丰霞 闫廷光 XIAO Feng-xia YAN Ting-guang

摘 要 介绍了在Windows环境下利用虚拟仪器开发工具LabVIEW开发的信号采集、处理系统的软件结构、功能

和特点。应用虚拟仪器技术开发信号处理分析系统，界面友好，有很大的扩展性，使用者可以根据需要

修改软件系统来增加所需的功能，可大大提高开发效率。

关键词 LabVIEW 信号处理 数据采集

doi：10. 3969/j. issn. 1672 - 9528. 2014. 12 .47

LabVIEW是一种用来虚拟化实际仪器的虚拟设备，是目前用途最为广泛的虚拟仪器。随着我国技术水平的提升，对虚拟测试仪器的应用越来越广泛，尤其在科研院校和高新技术企业中，LabVIEW被广泛使用在测控应用中。而且，随着微机技术的进步，传统的测试技术必将被取代。因此，虚拟仪器技术开展和应用是21世纪电子测试技术方向的一个重要议题。

基于LabVIEW的数据采集与信号处理系统的优点在于它的智能化平台和对用户开放性的界面。相信在不久的将来，虚拟仪器能够彻底的取代传统测试仪器，在各大科研院校以及科研企业中发挥重要的作用。LabVIEW是由NI公司研制并开发，是目前用途最为广泛的的虚拟仪器之一，它是基于一种图形化的编程方式，通过G语言的编译及运行，开发出系统要求的的虚拟测试仪器。不仅在测试方面，LabVIEW更在数字信号处理，数据分析以及数据的采集方面发挥着重要的作用。1 系统设计思路

根据系统的逻辑功能，将系统划分为各个模块，如图1所示。由图1可以知道，从系统的深度层次来分，整个系统可以分为三个层级：第一个层级是系统主页，第二个层级是包含了信号源选择、信号分析模块和帮助菜单的选项菜单，第三个层级相当于第二个层级的分菜单。整个系统如果按照平行划分的方式划分的话，可以分为多个功能模块，这些模块存在着互相调用以及重复调用的关系，因此采用模块化的编程思想十分必要，否则会使得整个系统逻辑混乱以及一些重复性

* 山东水利职业学院 山东 日照 276826

的工作，最终降低了工作效率以及系统后期的调试和扩充的繁琐。因此，在对整个系统进行编程的过程必须要使用模块化的思想。

LabVIEW中已经内置许多功能强大的测试函数，用户调用这些测试函数进而实现自身需要的测试系统。通过对测试仪器进行模块化的实现具有很高的系统灵活性以及测试精度，并且在数据测试量上也有着明显的优势。总之，模块化编程不仅可以提高系统编码的效率、系统结构的清晰度、方便了系统的调试及修改，更便于集成式的系统模块开发、系统功能的扩展和程序性能的完善。

图1 系统功能模块图

2 系统的实现

如果按照系统的功能来区分的话，整个系统可以分为3个父模块和6个子模块。在系统设计过程中，三个父模块仅实现了功能的接口，也就是说在实现父模块的时候不需要实现菜单的功能，只需要留下调用实际功能的入口足矣，具体的功能由子模块实现。这样，

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系统的设计显得十分清晰，也会使各个部分之间耦合度明显降低，下面介绍各个模块的功能。

（1）实时采集信号模块。该模块的作用是对实际的数据进行采集，并且将采集的数据存入数据存储空间。（2）历史重载信号模块。该模块的作用是通过调用本地的参数设置文件或者保存过的数据文件，进行快速的参数设置以及历史数据读取和分析。（3）仿真信号模块。该模块的作用是通过设置波形的类型从而得到我们所需要的对应波形，例如频率时间函数或者幅度时间函数等。（4）时域分析模块。该模块的作用是对时域参数的测量，例如时间、电压等，进而通过显示屏显示出具体数值。（5）频域分析模块。该模块的主要作用是对被测试系统的频域效应进行分析。（6）辅助模块的作用是一些其他的辅助功能。

基于LabVIEW的信号采集和信号分析系统的核心是软件的编程，通过对程序定制以及硬件（采集卡）上的依附从而实现特定的虚拟测试功能。按照系统软件的工作流程可以讲系统软件逻辑功能表示如下图2所示。外部的数据通过计算机的声卡采集到计算机缓存内，进而传输到计算机中预先安装的LabVIEW软件平台。通过对LabVIEW的编程实现数据采集以及处理的功能，并且能够将采集到的数据显示到仪器面板。其中，LabVIEW平台中的应用程序可以由多个LabVIEW子模块组成，进而通过各个子模块所组成的应用程序对数据进行分析及显示，不仅提供了良好的人机交互界面，更提供了强大的数据分析功能。

参考文献：3 结论

首页时将看到如图3所示的系统首页，该系统首页上显示了该系统的软件版本、开发的单位和日期，通过单击“进入系统”就可以进入系统的下一步系统层级，从而调用系统的主模块，通过单击“退出系统”则退出系统主页。此外，主页面还显示了“信号源选择”“信号分析处理”“帮助”和“退出”四个菜单选项。

图3 系统主页面程序框图

本文设计了基于LabVIEW数据采集与信号处理系统的方案。该系统的实现应用了声卡传感器、数据采集、LabVIEW图形化编程软件开发等技术。该系统集成了数据采集和信号处理，构建了一个功能完整虚拟测试环境，可以完成对数据的采集以及处理并且包括数据可视化显示。

[1] 刘君华.虚拟仪器图形化编程语言 LabVIEW 教

程[M].西安：西安电子科技大学出版社,2000.[2] 陈锡辉,张银鸿.LabVIEW8.20 程序设计从入门

到精通[M].北京：清华大学出版社，2007.[3] 刘刚,王立香,张连俊.LabVIEW 8.20 中文版

编程及应用[M].北京：电子工业出版社，2008.[4] 李文涛,曹彦红,卜旭芳.LabVIEW数据库U;问

技术的实现和应用[J].工矿自动化,2012（3）: 69-72.

[5] 吴建盛.模式识别技术在生物医学信号处现屮

的应用研究[J].计算机工程应用技术,2012（5）:139-140.

图2 信号采集分析系统软件结构

系统首页设计框图如图3所示。当用户点开系统

（收稿日期：2014-11-07）