第四讲数据采集与信号调理

数据采集的概念及应用• 数据采集 (Data Acquisition, 简称 DAQ)

– 自动从布置于工厂、实验室、或现场的传感器、仪器、设备等收集获取数据的过程

– 狭义的数据采集主要是模拟输入 (AI) ，其目的是为了测量某种电信号或物理信号，如电压、电流、温度、压力、加速度、声强等

– 广义的数据采集还包括模拟输出、数字 I/O 等• 例如 , 目前市面上的多功能数据采集设备通常包括模拟输入、模拟输出、数字

I/O 、计数器 / 定时器等功能，如 NI的 M 系列多功能 DAQ 卡• 现在一些传感器 / 变送器已经集成了 A/D 转换功能，直接通过数字接口读取数据，

从而不需要模拟输入采集

– 数据采集的应用十分广泛，几乎涵盖所有工程专业和科学研究方向• 电子、电气、机械、车辆工程、海洋工程、环境、化工、生物医学、土木工程、

能源电力、高能物理…

数据采集系统概述

信号调理

传感器/ 信号

数据采集硬件

I/O 数据采集软件总线

传感器

• 将物理现象转换为可以测量的电信号

信号物理现象

传感器

常见的部分传感器

典型的数据采集系统硬件架构

数据采集硬件可以将 PC 变为一个自动化系统

部分常用的数据采集设备类型• 实验室、工业环境使用

– 基于 PCI/PXI 接口– 往往需要外接端子和线缆

• 便携式 / 远距离– USB， Ethernet 接口

• 教学实验与学生练习– 如 ELVIS 、 myDAQ– 除了数据采集硬件电路之外还集

成了其他一些功能，如数字万用表、可编程电源等

举例 : 基于 PXI 平台的数据采集

PXI 控制器及机箱( 可大致理解为 PC)

接线端（前面凸出部分）信号调理与数据采集（接线端后面）

举例 : 用于教学实验的 NI ELVIS

• 一种集成了 12 种仪器的教学实验设备– 安装 NI-ELVIS 驱动后可通过 ELVIS 软面板实现这些功能

• 同时也可看做是一种基于 USB 总线的多功能数据采集设备– 用于学习虚拟仪器（尤其是数据采集）的相关编程技术

USB 总线（注意 : 不是前面所说的传输电缆）

接线端 + 传输线缆 +数据采集设备

PC

数据采集设备的构成

• 数据传输总线• 同步总线• DAQ Circuitry

– 时钟 / 定时电路– 板载 FIFO– 信号路由– 内部校准电路

• 前端电路– 模拟输入 / 模拟输出 / 数字 IO/ 计数器– 注意 : 模拟输入可能通过复用器共用一个 ADC ，模拟输出通常是

每通道专用 DAC

选择数据采集设备时的考虑因素

• 通道数• 总线

– 带宽是否足够数据传输速度的需求• 最高采样率

– 根据乃奎斯特定律，采样率应为最高频率分量的两倍以上，实际上最好能做到 5-10倍

• 分辨率– 够用就好，不一定越高越好

• 输入范围• 对于动态信号，还应关注动态范围

– 如麦克风 / 加速度计等信号的采集

分辨率并不完全反映精度• 影响精度的因素

– ADC 和放大器件的偏移和增益误差等– 噪声等因素

• 举例– 某 16位 ADC 的采集卡，选择 ±2 V 输入范围– 理论上，最低位所反映的电压量为

– 板卡手册查得的精度为 ±410 μV

2 – (-2)

216= 61μV

数据采集软件以 LabVIEW作为开发环境为例

软件准备

• 驱动程序– NI 的数据采集设备采用统一的驱动 NI-DAQmx (NI-ELVIS 驱动

已包含 NI-DAQmx ，因此可只安装 NI-ELVIS)– 更换设备时相同的程序几乎无需修改

• 开发环境– 本课程采用 NI LabVIEW– 亦可采用其他开发环境或一些无需编程的配置环境 (如 NI

SignalExpress)– 安装顺序 : 先安装开发环境再安装设备驱动程序 ( 即先

LabVIEW再 NI-DAQmx)

NI 数据采集软件方面的一些术语• NI-DAQmx

– 驱动层软件– 可以检测到数据采集硬件– 在 LabVIEW中安装 NI-DAQmx函数

• Measurement & Automation Explorer– 简称 MAX ，随 NI-DAQmx 或任何其他 NI 驱动软件安装– 配置或检测数据采集硬件

• DAQ Assistant (DAQ助手 )– 用于开发数据采集应用的 Express VI ，基于配置

• DAQmx API– 一系列用于数据采集应用开发的 API函数

在 MAX中配置并检测数据采集硬件

数据采集助手

• 两种调用方式– 在 MAX中的“数据邻居”中创建任务

– 通过 LabVIEW 中的 Express

VI

• 基于配置，无需编程– 在 LabVIEW 中可自动转化

为调用 NI-DAQmx 底层 API

VI 的程序，可自定义修改

模拟输入 (Analog Input)

• 数据采集一词狭义即指模拟输入– 即通过 A/D 转换将模拟信号采样为数字信号，从而可被计算

机设备进一步处理• 常用于实现传感器信号的采集以及电信号的采集

一个最简单的模拟输入电压采集程序

• 单点电压采集• 分别用 DAQ助手和 DAQmx底层 VI 实现

软件定时

DAQmx 数据采集程序的基本架构

配置任务 采集数据 清除任务创建任务 开始任务

共用放大器和 ADC– 成本较低– 如 NI M 系列多功能数

据采集卡及部分 X 系列多功能数采卡，以及 NI ELVIS

每通道独立放大器及ADC– 成本较高– 如 NI S 系列数采

卡、 CompactDAQ 数据采集平台、及部分X 系列数采卡

MUX ADCAMP

Channel 0

Channel n

多路复用采样架构

同步采样架构

AMP

ADCAMP

Channel 0

Channel n

ADC

模拟采集 (AI) 硬件架构

输入范围

• 仪器放大器– 为了尽量用满 ADC位数，模拟采集通道配有仪器放大器– 通过合理设置输入最大值和最小值参数，可以使 DAQ 设备

自动配置最合适的仪器放大器增益，从而尽量用满 ADC位数

AMP ADC

采样术语 (针对硬件定时 )

• 采样率– 单一通道每秒采样点数

• 采样时钟– 速率等于采样率

• AI 转换时钟– 直接产生 A/D 转换的时钟– 通道之间会有延时– 同步采样架构相对多路复用采样架构来说，可认为通道之间

的转换时钟是同步的

AI Convert Clock

0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3

Sample Clock

硬件定时的采集需要通过 Buffer• 有限点采集 (Finite) 和 连续采集 (Continuous)

总线 ( 如 PCI / USB)

RAM

ADE (Application)Memory

PC缓存

输入速率

数据

板载 FIFO

转移速率

ASIC

LabVIEW

• PC缓存必须够大 (至少需超过一次传递的数据量 )• 连续采集中 , 如果要使两处缓存一直不溢出 , 必须保证总线的数据转移速率大于数据的输入速率，同时程序必须尽快读取 PC缓存中的数据

有限点数据采集的 LabVIEW 程序

读取多个采样采样率设置

采样点数设置

连续数据采集的 LabVIEW 程序

• 驱动会根据采样率设置自动选择合适的 RAM Buffer 大小

程序每次从 PC RAM 读取的采样数

采样率设置

采样率 缓存0-100 S/s 1 kS

100-10,000 S/s 10 kS

10,000–1,000,000 S/s 100 kS

> 1,000,000 S/s 1 MS

理解连续数据采集时 PC Buffer

通过总线来自于采集设备的数据

1PC Buffer

LabVIEW 程序从 PC Buffer读取数据进入 LabVIEW Buffer

2PC Buffer

LabVIEW Buffer

3PC Buffer

LabVIEW Buffer

PC Buffer

LabVIEW Buffer

4

连续采集时可能的数据传输异常

RAM

PCBuffer

ADE (Application)Memory

输入速率

DATA

板载 FIFO

总线传输速率

ASIC

板载内存 Overflow解决办法 : 1.提高总线带宽2.选择板载 FIFO较大的板卡3.降低采样速率 ( 如果允许 )

PC 内存 Overwrite解决办法 :1.增加程序循环读取速度 ( 不要在采集循环里放太多处理工作 )2.选用更快的 CPU3.增大 PC RAM ，并通过编程指定更大的 Buffer4.降低采样速率 ( 如果允许 )

触发 (Trigger)

• 触发的概念– 每个动作需要一个“激励”或“原因”– 动作 : 比如开始采集信号后产生波形输出

• 触发的分类– 开始触发、参考触发、停止触发（按动作结果来分）– 模拟触发、数字触发（依照触发“激励”信号来分）– 不同的设备不一定支持所有触发方式，可参阅相关手册

开始触发

时钟

开始采集 停止采集

1 2 3 4 5

LabVIEW中对触发的编程

• 在任务种增加 DAQmx Trigger.vi并作相应配置

数据采集中的接地问题

测量系统信号源+

VS

-

VM

接地信号源

+

_Vs

+

_Vs

浮地信号源

接线方式 1：差分 (Differential)

• 可以抑制共模电压和共模噪声

VM

ACH +

ACH -

+

_

仪器放大器

+

_

+

_

AISENSE

AIGND

测量系统

VS

接线方式 2：参考单端（ RSE ）

• 测量基于对地参考• 不能抑制共模噪声

VM

ACH +

ACH -

+

_

仪器放大器

+

_

VS

+

AISENSE

AIGND_

测量系统

接线方式 3：非参考单端 (NRSE)

• 测量基于对 AISENSE 端的参考• 但是多个通道测量时， AISENSE 是共用的

– 不能抑制共模电压

VS

VM

ACH +

ACH -

+

_

仪器放大器

+

_

+

_ AISENSE

AIGND

测量系统

对于接地信号源的测量

RSE

NRSE

Differential

最好+ 抑制共模电压– 可用通道数减少一半

不推荐– 两个地之间的电压 Vg会产生接地回路 ,

所产生的电流有可能损坏设备

可以+ 所有的通道都可以使用– 不能抑制共模电压

+

_Vs

对于浮地信号源的测量 +

_Vs

RSE

NRSE

Differential

最好+ 抑制共模电压– 可用通道数减少一半– 需要偏置电阻

好+ 所有的通道都可以使用+ 不需要偏置电阻– 不能抑制共模电压

可以+ 所有的通道都可以使用– 需要偏置电阻–不能抑制共模电压

AISENSE

偏置电阻

• 浮地信号源采用差分或 NRSE 方式时需要• 通过偏置电阻为偏置电流提供入地通道

– 推荐值 10 k and 100 k

信号源 测量系统

+

-R1

R2

仪器放大器会产生偏置电流

+-

AIGND

信号调理• 为了正确（或更精确地）测量某些传感器的输出或信号，有时

需要信号调理• 不同的传感器需要不同的信号调理

信号调理

传感器/ 信号

数据采集硬件

I/O 数据采集软件总线

信号调理设备

• 外置式– 如 NI SCXI– 需要再连接数据采集设备

• 与数据采集设备相结合– 如 NI CompactDAQ 平台以及基于 PXI Express的 SC Express 等– 模块中已经集成了数据采集（ A/D 转换）功能

• 在软件方面，使用同样的 DAQmx 驱动– 正确配置系统和参数之后，用户编程时只需关心数据采集部分

针对电压信号测量的信号调理• 放大

– 针对小信号，为了尽可能用满 ADC位数，提高信噪比（ SNR ）• 衰减

– 针对大信号，为了使测量信号范围在模拟输入通道范围之内• 隔离

– 通过电磁、光耦等方式使测量信号源与测量仪器没有直接电路相连

– 可以抑制共模信号、解决接地回路问题、并保护仪器• 滤波

– 减小噪声、滤除干扰频率– 这里指的是前端硬件滤波，不同于后端数字滤波或软件滤波

LabVIEW中的电压信号调理设置

• 与普通的数据采集程序基本无异– 只需配置并选择相应的信号调理设备通道，并正确设置电压范围以便驱动自动设定合适的增益

温度信号测量中的信号调理

• 常见的温度传感器– 热电偶– RTD热电阻– 热敏电阻

热电偶 RTD 热敏电阻温度范围 -267°C to 2316°C -260°C to 850°C -100°C to 500°C

精确度 一般 最好 一般线性度 好 最好 一般灵敏度 一般 好 最好

热电偶测量原理

• 两种不同的金属结合在一起– 由于塞贝克效应，不同金属结合部会产生随温度变化的电压差– J1: “热” 端 , THJ

– J2 & J3: “冷” 端 , TCJ

到 DAQ 设备 J- 型热电偶

热电偶测量原理

• 在测量范围内，热电偶两端电压与热端温度成正比• 但是需要信号调理，以补偿冷端产生的电压差

V (mV)

Temp Diff (F)

200 600 1000 1400 1800 2200 2600 3000 3400

60

50

40

30

20

10

0

E

JK

R

热电偶测量

• 热电偶信号调理模块– 自动冷端补偿功能 : 许多热电偶信号调理模块带有直接读取传感

器，可以自动读取冷端补偿温度，并自动对热电偶测量结果进行补偿计算

– 热点偶模块通常还集成了滤波、放大、隔离等信号调理功能• LabVIEW 程序

– 程序中只需在创建通道时做相应设置

RTD 与热敏电阻

• 被动式的温度测量传感器– 需要来自外部源的电流或电压激励– 利用金属或金属氧化物的电阻与温度有关的原理– 测量时有不同的接线方式 : 2- 线、 3- 线、 4- 线– 除了激励之外对 RTD 与热敏电阻的信号调理还包括滤波和放大

应变

• 应变是物体受到外力时产生的形变量• 应变 () 以长度的微小变化定义，如下图所示

应变测量原理

• 应变片的 Z 字形结构• 有形变时，电阻变化

– 应变计因子 (GF): 电阻变化比例与长度变化比例（应变）的比值– 关键是电阻的精确测量

R

R

LLR

RGF

应变测量电路

• 惠斯通电桥– 测量电阻的微小变化

EXo VRR

R

RR

RV

21

2

43

3

如果所有电阻阻值相等，电压读数值为 0

如果有一个或多个电阻阻值改变，将返回电压读数

应变测量电路• 应变片接入惠斯通电桥的接法

– 有 1/4桥、半桥、全桥等不同方法– 具体参见 http://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/10636 及相关资料

• 应变测量中的信号调理– 桥接电路及激励– 负载端电压采样– 失调清零– 分流校准– 放大 /滤波

例 : 半桥 I 型接法

负载端电压采样

• 如电桥电路远离信号调理器和激励源，连接激励源和电桥的导线上的电压降可能导致误差

• 通过负载端电压采样补偿此误差

失调清零

• 确保无应变时读数为零，偏移量清零• 本质上为偏置校准• 可在硬件或软件中完成，补偿内在的电桥失衡• 硬件失调清零校准中使用粗调和细调电位器

分流校准

• 目的– 验证应变计测量系统的输出与已知的机械输入或应变的比较• 过程– 将已知阻值的电阻引入电路中，并将应变测量值与期望值比较，在

后续读数中加入修正因子

• 分流电阻与某个电桥电阻并联• 开关关闭（程序控制）时，启用分流电路

应变测量 LabVIEW 程序举例

• 配置电桥信息和应变计信息• 可选进行失调清零和分流校准

负载、压力和扭矩测量

• 负载（称重）– 使用一组应变计测量结构的形变，该形变与力成比例

• 压力传感器– 使用固定在隔板的应变计测量隔板的形变，该形变与压力成比例

• 扭矩传感器– 使用附加在扭杆的应变计测量扭杆的剪应力，该剪应力与扭矩成比例

声音与振动测量

• 典型应用– 噪声、振动与舒适度检测（ NVH ）

• 例 : 用麦克风阵列进行噪声源定位– 声学测试

• 例 : 音箱声音品质测试– 机器故障监测与诊断

• 例 : 旋转机械的故障诊断

• 传感器– 声压传感器（麦克风）：测量升压– 加速度传感器： 根据压电理论测量加速度

声音与振动测量中的信号调理及程序

• 信号调理– 电流激励（ IEPE激励）– AC耦合可消除 DC偏置– 针对不同信号范围的灵活增益设置

• 声音与振动信号的动态范围较大– 低通滤波器消除噪声和防止混叠• 采集程序与普通输入采集程序几乎无差别– 只需对信号调理选项做相应配置（如 AC/DC耦合、 IEPE 电流激励设置等）

NI ELVIS 平台的模拟数据采集部分

• 模拟输入通道– 已直接通过插板引出相关端子，不需要外置端子盒– 支持差分输入、参考单端输入、非参考单端输入– 差分输入通道一共 8 路 （相当于 16 路单端输入）– 复用 ADC结构

• 数据采集功能– 没有集成信号调理– 可在面包板上自行搭建简单的信号调理电路– 普通模拟电压信号不需要额外的信号调理

NI ELVIS 平台的模拟数据采集部分

• 通道数– 8 路差分或 16 路单端

• ADC位数 16• 采样率

– 单通道最高 1.25MS/s– 多通道 1MS/s ( 所有通道合计 )

• 输入范围– ±10 V, ±5 V, ±2 V, ±1 V, ±0.5 V,

±0.2 V, ±0.1 V

模拟输出

• 大多数多功能 DAQ设备的每个模拟输出通道有一个 DAC (同步更新 )

• 与模拟输入的同步采集类似

DAC

通道 0

通道 1

DAC 通道 0

通道 1

输出操作的数据传输

输出频率

ASICPCI总线

RAM

PC缓冲区

应用程序内存

板载 FIFO传输速率

LabVIEW

数据

软件定时的模拟输出

• 软件定时– 速率决定于操作系统或程序（在生成循环中添加延时）

• 硬件定时– 设备上的时钟控制定时，比软件定时更快更精确

带缓冲的波形生成

• 生成波形频率取决于下列三个因素– 更新率 ( 每秒多少个更新点 )– 缓冲区中的数据点– 缓冲区中的周期数

信号频率 ＝ 更新率

缓冲区中的数据点 缓冲区中的周期数 ×

缓冲区大小 ＝ 1000点缓冲区中的周期数 ＝ 2更新率 ＝ 1000 点 /秒则 , 信号频率 ＝ 2 Hz

使用采样时钟的连续波形生成

• 硬件定时

基于时钟的硬件定时

写入生成数据

开始生成任务

与模拟采集不同 , 循环在这里起的作用仅仅是不断检查任务状态 , 而非不断写入数据

NI ELVIS 平台的模拟输出部分

• 通道数 :2• DAC位数 : 16• 最高更新速率

– 单通道 2.8MS/s– 双通道 2.0MS/s

• 最大输出范围– ±10 V, ±5 V

• 最高驱动电流 : ±5 mA

数字 I/O

• 按照电平标准和电流驱动能力分类– TTL– LVTTL(低电压 )– LVDS (利用差分技术 )– 工业数字 I/O (如 12V, 24V, 48V等 )

• 需根据电平标准、驱动能力、所需速率等因素选用不同的数字 I/O 板卡– 大多数多功能数据采集卡上的数字 I/O 通道电平与 TTL兼容– 课程中所用到的 NI ELVIS及 NI myDAQ 上集成的数字 I/O 通道也是与 TTL兼容

数字术语

• 位 数据的最小单位， 每一位为 1或 0

• 字节 包含 8位数据的二进制数

• 线 端口中的一路独立信号，位表示传输的数据，线是“位”在硬件上的表示

• 端口 数字线的集合（通常 4或 8 路）

• 端口宽度 端口的数字线数目（通常 4或 8 ）

DAQ助手 / 数字测试面板

通过 DAQmx API创建数字虚拟通道

• 创建一个端口、线或线集合的数字通道

• 选择如何将数字线编组为一个或多个虚拟通道– 影响 DAQmx 读取 VI 的配置

线格式 每个通道多条线

读取单采样

线 0、 2、 4

线 4、 2、 0

二进制数的显示

数字输出

• 软件定时 (Static Digital I/O)

硬件定时

• 某些 DAQ 设备支持硬件定时的数字 I/O– 与带缓冲的模拟输入输出原理相同– 采样时钟用于硬件定时的数字 I/O (Correlated Digital I/O)– NI ELVIS 的数字 I/O 端口 Port1/Port2支持硬件定时， Port0只支持软件

定时

NI ELVIS 上的数字 I/O

• 24 Static DIO (Port 0)• 15 PFI (Port 1, Port 2)

– 支持硬件定时• 每通道可设置输入 / 输出

计数器

• 两个基本功能 – 基于输入信号（门和源）的比较，进行计数– 基于输入和寄存器值，生成脉冲

• 许多应用由基本计数演变而来– 边沿计数，例如简单边沿计数和时间测量– 脉冲宽度、半周期和周期测量– 频率测量– 单脉冲和脉冲序列生成– 位置和速度测量

输出门

源 计数寄存器

注 : 由于课时限制，本课程中主要介绍 脉冲边沿计数、脉冲宽度测量、固定频率连续脉冲串生成 这三种应用，更多计数器的应用可以参考 DAQmx 帮助及LabVIEW中的范例程序自学

计数器的硬件组成• 计数寄存器

– 保存当前计数值– ELVIS II 有两个 32位的寄存器– 归零前最终计数 ＝ 232 – 1– 可设置每次计数寄存器加 1 或减 1 （向上计数或向下计数）

• 源 (Source)– 相当于计数时钟– 可设置上升沿或下降沿有效

• 门 (Gate)– 相当于使能控制信号

• 输出 (Output)– 用于生成脉冲

Gate

Source

Output

计数寄存器

最简单的边沿计数

0 1 2 3 0TC-1 TC

计数器就绪

源

计数

利用 DAQ助手实现最简单的边沿计数

• 利用 DAQ助手可以更直观地看到各种基于计数器应用的原理，同时方便地进行相关配置

• 适合作为参考，鼓励同学们仍然基于 DAQmx

API 实现

自动选择 PFI线

选择计数方向：升值计数减值计数

选择上升沿或下降沿

脉冲测量

• 使用已知频率的时基测量未知信号的特性– ELVIS中计数器自带的时基可选 80 MHz, 20 MHz及 100 kHz

脉冲周期

周期测量

宽度

脉冲宽度测量

源门

源

输出

计数寄存器

测量信号

时基信号

例：单脉冲宽度测量

• 理解测量的原理很重要– 实际的程序中， DAQmx 驱动已经帮我们进行了底层的计算，

所以只要选择相应的功能并配置相关参数即可

脉冲生成

• 在计数器的输出引脚上生成 TTL脉冲或脉冲序列

单个脉冲 脉冲序列

单一脉冲或脉冲序列

时基

门

源

输出

计数寄存器

例：连续脉冲生成

计数器引脚与接线• 所有计数器相关应用的接线都是通过 PFI引脚

– 一个 PFI引脚可有多种用途（例如既可以作为计数器的源信号又可以作为模拟采集的触发信号）

– NI ELVIS 的板子上画出了默认的计数器引脚分配

– 可以通过 DAQmx帮助中 Counter 的部分查看针对不同计数器应用的信号连线方式（更方便的方式是在 MAX中建立一个任务， DAQ助手会自动显示默认的正确引脚连线方式）

利用 NI ELVIS 上的计数器

• 集成 2个 32位计数器• 可实现各种基于计数器的测量和生成功能

同步

• 许多数据采集应用中要求同步测量• 概念

– 同时测量• 操作同时发生，但无须严格同步• 无需证明测量在同一时刻发生• 如同发令枪响，同时开始跑，但是步伐不一定一致

– 同步测量• 测量是相关的• 如同“齐步走”，同时开始，步伐也一致

同步原理

• 共享一个主时基和触发信号

• 采样时钟来自于同一个时基– 对于单块板卡，时基总是相同的– 多于多块板卡，必须共享时基以消除相位误差

开始触发

时基

模拟输入 2采样时钟

模拟输入 1采样时钟

同步误差来源

• 抖动 （ Jitter ）– 抖动是时钟周期之间（两次采样之间）的微小差别– 在时钟路径上添加各种元器件均会导致抖动

• 时钟稳定性– 易受温度、老化等变化因素影响– 振荡器产生的频率不是绝对精确的频率– 误差通常用 ppm （百万分之一）和 ppb （十亿分之一）为单位

• 偏度（ Skew ）– 同一时钟信号到达两路不同位置时产生的传输延迟– 受信号路径的距离和阻抗影响

多板卡同步需要同步总线

• PCI 板卡上的 RTSI 总线– 需要外部连线

• PXI背板上的同步总线– 无需外部连线– 同步精度更高– PXI Express 进一 步增强

了同步性能

多系统同步• 例如多个 PXI 系统同步• 方式一 : 共享定时信号

– 共享时基与触发信号– 相对来说同步精度更高

通过物理连线共享时钟和触发信号

多系统同步• 方式二：共享时间信号

– 如通过 GPS或 1588协议同步– 适合远距离同步或分布式应用

• 两种方式都需要专用同步板卡及外部接线

通过 IEEE 1588, GPS, IRIG-B 等协议共享时间基准基于基准生成事件 , 触发和时钟

关于同步的具体编程，在实际应用需要时可参考相关资料及 LabVIEW范例自学

后续实验内容

• ELVIS 的基本使用– 通过软面板熟悉 ELVIS 的基本使用和硬件线路连接– 利用 ELVIS 上集成的任意波形发生器、示波器、数字万用表、

可编程电源等• 利用 ELVIS 学习数据采集

– 通过 ELVIS 上的任意波形发生器产生正弦信号，然后通过LabVIEW 编程实现波形采集

– 通过 ELVIS的 DIO 控制数字输出，并通过 LED显示– 练习使用 ELVIS 上的计数器，实现边沿计数和连续脉冲生成– 选作 : 利用 ELVIS 上的其他硬件资源

• 如通过 ELVIS Express VI 控制可编程电源，并读取 DMM 数据

实验分组安排

作业

• 课后分组基于 myDAQ 实现同样的模拟输入、模拟输出、数字 I/O 等功能– 使用 DAQmx 的底层 API完成– 可参考相关范例程序– 选作：在模拟信号采集之后，尝试增加简单信号分析和处理

功能，例如测算信号峰值、频谱等，为下节课作准备

myDAQ 硬件介绍

集成的数字万用表V, I, Ω, Diode

USB 总线供电不需要外部电源

3.5mm音频输入与输出

8 通道数字输入输出

±15 V +5V 电源输出

双通道差分模拟输入，双通道模拟输出 , 200ks/s

软件驱动 :与 ELVIS 相同，开发的程序也可以直接在 ELVIS 上运行同样可以直接使用软面板

1 个计数器

随时随地实践工程学习与创新

myDAQ 分组借用管理办法