信号采集系统中的数据传输、显示与处理

随着科学技术的进步，对测量技术的要求越来越高。电子测量技术在各个 领域得到越来越广泛的应用，传统的电子测量仪器由于其功能单一，体积庞大， 已经很难满足实际工作的需要。集成电路和计算机技术的迅猛发展使电子测量 仪器逐渐向数字化、智能化方向发展，与传统仪器相比表现为：功能更强、处 理速度更快、频带更宽、用途更广、操作更简单、体积更小、可扩充性更好。 微型计算机的普及程度和性能不断提高，使得基于PC平台的虚拟仪器系统应运 而生。虚拟仪器可以充分利用计算机的运算、存储和显示功能，因而在降低仪 器成本的同时使仪器的灵活性和数据处理能力大大提高，可以很好地满足学校 科研和教学改革的需要。 本文论述了基于虚拟仪器概念的信号采集系统的实现方案。使用自主开发 的数据采集卡，最终实现了基于PC平台的，具有频率计和频谱分析仪功能的 数字存储示波器系统。由于使用了LabVIEW进行系统的软件开发，使得本系 统具有很好的通用性和灵活性。本文主要讨论在信号采集过程中的数据传输、 显示和处理的方法以及实现过程中的关键技术。 数据传输是虚拟仪器系统中首先要解决的问题，本文使用基于动态链接库 的LabVIEW驱动程序，实现了在LabVIWE中对仪器硬件的控制和对采样数据 的传输。采样方式决定数字存储示波器的有效带宽，本文采用实时采样和等效 采样相结合的方法，对高频周期性信号采用NT±△T等效采样法，有效地扩展 了示波器的带宽。本文提出一种确定波形显示起始点的算法——最小均方误差 法，解决了波形刷新时的同步问题。本文介绍了在软件面板中实现频谱仪的方 法。最后，讨论了系统中可能出现的干扰和噪声并采取了相应的解决方法。