基于labview的信号采集与频率计算3

CSDN话题挑战赛第2期
参赛话题：学习笔记

频域的方法：实现FFT法的VI程序框图如图所示，可以看出，利用该程序得到的是当前幅值最大的频率点。如果当被测信号中含有直流分量，且直流分量的幅值大于基波的幅值时，那利用该程序无法测到基波的频率。对此种情况，有两种解决思路，一种是对该程序进行修正，修正后的VI的程序框图如图所示，它去除了直流分量；
FFT法VI的程序框图

另一种思路是在调用上图所示的VI之前，先从被测信号中去除直流分量，本文章提供的VI将采用后一种思路实现。
FFT法VI的程序框图（去除直流分量）

FFT矩形窗校正VI的程序框图

FFT汉宁窗校正VI的程序框图

截至目前，共给出了10种算法。其中时域方法共6种：①过零比较法；②过零多周期平均法；③过零插值法；④峰值多周期平均法；⑤三点法；⑥脉冲测量法。频率方法共4种：⑦FFT；⑧FFT矩形窗校正；⑨FFT汉宁窗校正；⑩提取单频信息函数。其中“脉冲测量法”和“提取单频信息”函数直接利用了LabVIEW自带的函数。

调用上述各种测量频率的算法VI，相应的程序框图如图

为了减小噪声对时域方法的影响，在这里，将先对被测信号进行三次自相关运算，再调用时域算法对自相关后的信号波形进行测量，编写的VI程序框图如图

数据采集系统的基本构成
不同的数据采集系统根据高低端需求不同，虽然具有不同的配置，但其各个组成单元的构成基本是一致的，一个数据采集系统的硬件部分，主要由传感器和变换器、信号调理设备、数据采集设备和计算机四部分组成。

感器和变换器是数据采集系统的“耳目”，其主要功能是将系统外部各种类型的物理量转换为电信号，供数据采集系统进行采集和处理。
在构建数据采集系统时应根据不同的采集对象和采集需求选择传感器和变换器，某些传感器还需要有电压或电流激励源。

传感器或变换器将外部物理量转换得到的电信号往往比较微弱或者含有较多噪声，不符合直接采集的要求。因此，需要使用信号调理设备对信号进行放大、滤波、隔离、线性化、比例调节等调理措施，使得信号易于被数据采集设备读取。但是如果信号本身已经满足采集要求，则信号调理步骤并不是必需的。
数据采集设备的功能是将数据转换为计算机可处理的数字信号，并传递到计算机中。至今，根据采集需求和应用场合的不同，数据采集设备已经发展为许多不同种类，最常见的是插入式数据采集卡，直接插到普通台式机的PCI插槽上后，就可作为一个外部设备使用，方便易用，此外，基于PXI规范的数据采集设备也比较常用，其内部可以插入多个数据采集卡。
除了插入式的设备外，还有许多通过各种总线（如串口、并口、USB口、PCMCIA口等）与计算机进行外置式连接的数据采集设备，这样没有PCI插槽的计算机（如笔记本电脑）也可以通过外置方式构建数据采集系统，这在需要赴现场工作时，或者进行远程操作和控制时尤为有用。
数据采集系统所使用的计算机性能将密切关系整个数据采集系统的运行性能，用户最需要关注的是计算机所支持的总线方式、硬盘性能和处理器速度。
总线方式决定了计算机的数据传送能力和连续采集数据的最大速度，最常见的是PCI总线、PXI/CompactPCI总线、USB总线、串口、并口、IEEE1394（火线）总线及ISA总线。目前大多数台式计算机的标准配置中已经包含了PCI插槽和USB接口，而ISA插槽已经越来越少用。
对于使用RS-232或RS-485串口通信的数据采集系统，串口通信的速率往往会使数据吞吐量受到限制。但随着PCMCIA、USB和IEEE1394等总线的出现，可以提供较高的数据传送速度和更灵活的使用方法（如USB的即插即用特点），为基于PC的数据采集系统提供了更为灵活的选择。
在选择总线方式时，应根据数据采集设备、计算机的支持类型和系统数据传输特点，选择恰当的方式。
在采集大量甚至海量数据时需要考虑计算机的硬盘容量和读写速度，否则会影响到数据采集速率和最大存储容量。需要采集快速变化的高频信号时，需要配置高速硬盘，并保证有连续的硬盘空间来存储数据。否则普通的中低端硬盘就可满足一般情况下的采集需求。
计算机的处理器速度影响到对信号的计算和分析速度。一般情况下，对于那些只需一秒内采集和分析一次或数次的普通数据采集系统，使用中低端的处理器就可满足要求。而需要实时处理高频信号，或需要承担大型计算任务时，就需要使用32位的高速处理器及协处理器，或者专用的数字信号处理器（DSP）。

虚拟仪器的一大特色是“软件即仪器”，所以数据采集系统的软件也代替了仪器的部分功能，可以实现对硬件设备的驱动及对数据的采集和分析等功能。
根据应用层次的不同，基于虚拟仪器的数据采集系统的软件部分一般可由驱动程序、应用程序编程接口和虚拟仪器开发工具三部分组成。

驱动程序提供对底层硬件设备的驱动功能，如NI-DAQmx、Traditional NI-DAQ、NI-VISA等；应用程序编程接口（Application Programming Interface，简称API）将常用的采集步骤封装为一系列子VI或者子函数供用户使用，使得用户可以不必关心驱动程序的细节，熟悉API的使用方法后直接调用即可；而虚拟仪器开发工具，如LabVIEW、LabWindows/CVI、Measurement Studio等，作为顶层软件开发平台，可提供强大而灵活的开发功能，方便用户快速搭建数据采集和测量应用程序。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-469820.html

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