电子产品世界

2．1．2 信号调理与数据采集模块
信号调理与数据采集模块是数据采集系统中最重要的部分，其关键硬件是数据采集卡。NI公司的产品拥有高效的软件、模块化I／O硬件和用于集成的软硬件平台，充分发挥了虚拟仪器技术性能高，扩展性强，开发时间少，以及出色的集成等优势。因此该系统选用NI公司的PXIe数据采集模块。
该模块的数据采集卡集信号调理与模／数转换于一体，包含8个独立的通道，每个通道配有独立的模／数转换器，采样率达到25．6 kS／s，分辨率为24 b，精度可达0．02％。其桥接输入模块能够进行1／4，1／2和全桥的自动同步测量，可用于测试高性能应变、载荷、力值与力矩等。8通道桥接输入模块可在单个机箱中扩展到136通道，在多机箱同步时可扩展到数千条通道。
系统需要以较高的采样率采集72组通道的数据，该数据采集系统提供足够高的采样率和独立的通道，使72组通道的数据采集快速、精确，而且互不干扰。传感器阵列的数据通过前置接线端子传送到数据采集卡，前置接线端子可以自动检测到信号，支持热拔插，安装方便。数据采集卡封装在18槽3U的机箱中，提高了系统的抗干扰能力。在同步采集时，单片机发送触发信号给PXIe的时钟卡实现外部触发。早期使用的基于PCI总线的数据采集系统，采用单独的信号调理模块和采集模块，只有一个模／数转换器，通过多路复用实现多通道的数据采集。相比之下，PXIe系统集信号调理与数据采集于一体，不需要外接电脑，实现了整个实验装置一体化，可以方便地进行360°旋转(模拟动物在空间不同倾斜表面的运动)；每个通道配有独立的模／数转换器，实现了多通道数据的同步采集；安装和调试方便，操作简单。从实际应用情况看，PXIc系统精度高，稳定性好，可以方便地进行多通道拓展。
2．2 行为数据采集
2．2．1 高速摄像虮
高速摄像机型号为Olympus i-SPEED 3，其提供了高分辨率、超低光照灵敏度和高达150 000 f／s的录制速度。在2000 f／s以下，分辨率为1 280×1024，具有多种触发方式(如前触发、中间触发和后触发等)，通过CF卡可以无限扩展容量。实验时，单片机发送触发信号给高速摄像机，实现图像数据和力学数据的同步采集。根据图像资料，可以更加精确地判断动物脚掌和传感器的接触情况，并且能够掌握动物不同运动姿态时脚掌的三维接触力学信息。
2．2．2 冷光源
冷光源是继白炽灯、LCD、LFD等光源产品之后出现的新型光源，发光原理是在电场作用下，产生电子碰撞激发荧光材料产生发光现象，具有十分优良的光学特性。当高速摄像机采用较高的帧数进行拍摄时，调节冷光源的位置和角度，提高光照强度，冷光源的不发热特性避免了影响实验动物和系统。

关键词： LabVIEW PXIe 动力学 数据采集系统