电子产品世界

3 软件实现方案
系统软件在LabVIEW 8．5的环境下编写，采用DAQmx取代了传统DAQ。相比传统DAQ，在许多应用中，DAQmx都可以提高应用程序的性能，因为DAQmx在驱动体系结构上作出了很多改进，比如多线程操作、更好地控制各种驱动操作和内置的硬件定时单点操作等。图3是系统的LabVIFW采集程序前面板，采集程序主要有四个步骤：空采集(Space Acquisition)、初始化(Initialization)、果集(Acquisition)和停止(Termination)。空采集时，程序将符个通道实际采集到的信号以数据图线的形式在前面板上显示出来，不做处理和保存，从中可以检查各个传感器和测试系统是否正常工作；初始化的作用是采集一定量的传感器阵列空载时的初始数据，然后求出每个通道采集到的数据平均值，作为该通道的零点输出值；进入采集模块后，实验人员通过观察动物的运动情况和视频的回放决定是否保存数据；点击停止后，数据采集过程结束。

LabVIEW程序使用条件结构(Case Structure)执行空采集(0)、初始化(1)、采集(2)和停止(3)程序，同时用While循环控制每个具体程序的执行，为防止发生意外情况，程序最外层的While循环可以随时终止程序。下面以程序的核心部分采集模块为例，说明程序的流程。采集模块主要包括硬件配置、数据读取、数据显示和保存，如图4所示。限于篇幅，图4省略了72通道中的部分通道。

硬件配置时要注意以下几点：
(1)DAQmx物理通道的选择，桥信息、应变计信息的设置要与传感器和数据采集卡的参数一致，避免采集的信号产生畸变。
(2)选择合理的采样频牢。为了能够较好地再现原始信号，不产生波形失真，采样频率必须足够高，但过高的采样频率又会加重机器的负担，根据奈奎斯特理论，采样频率至少足原信号的2倍，但实际中，一般都需要5～10倍。通过运用Matlab软件对实验数据进行频谱分析和长期实验经验的积累，设定程序的采样频率为500～1 000Hz。
(3)DAQmx读取时，每个通道的采样数要小于或等于采样频率，否则可能会因为数据溢出而影响程序的正常执行。
将读取到的数据乘以传感器的灵敏度系数矩阵(解耦系数矩阵的逆矩阵)，通过三维数组后，在波形图中显示出来，每个波形图显示一个传感器采集到的三维接触反力。点击前面板中的保存按钮执行数据保存功能，可以按照指定的保存路径和文件名完成数据的存储，保存格式为txt文本文件。由于系统以500～1000 Hz的采样频率采集72通道的数据，将产生大量的实验数据，所以需要有足够的存贮容量。

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关键词： LabVIEW PXIe 动力学 数据采集系统