X系列 用于采集、分析及数据记录

无论是验证新的硬件设计，检测工厂场地环境，或是记录科学实验中的温度变化，您都需要进行测量及显示数据。目前市场上有很多商业测量工具可以实现您所需的测量，但这些工具的功能往往由生产商来决定，用户无法实现自定义。然而通过多功能数据采集硬件及PC，您可以通过图形化编程软件来创建用户定义的测量系统，从而实现信号采集，并快速将测量结果可视化。基于PC的数据采集设备可以由软件来定义仪器。

您可以通过X系列数据采集(DAQ)设备采集各种各样的数据，包括各类模拟或数字信号。这些设备得益于现代PCI Express及PXI Express总线，具有低延时、高吞吐量的测量及输出特性。X系列设备包括易用的NI-DAQmx驱动软件，还提供免费的LabVIEW SignalExpress LE基础版数据记录软件。您可以通过NI LabVIEW图形化开发环境，轻松地在应用程序中添加更多高级分析功能以及创建自定义的用户界面。

LabVIEW图形化编程软件提供易用的应用程序开发环境，专门针对工程师及科学家的需求而设计。您无需太多的编程经验即可配置硬件、进行测量、分析数据、并显示结果。LabVIEW的应用程序被称为虚拟仪器(VI)，这是由于您可以使用旋钮、按钮、刻度盘、图表等对象自定义软件前面板，从而改进传统仪器的控制面板。

最常用的数据采集设备特性是模拟输入，借助丰富的传感器我们可以测量包括温度、应力、加速度等信号。常见的一种测量是使用压力传感器将压力变化转化为电压的变化，通常范围在0至10 V。您可以通过NI-DAQmx轻松地将原始数据转化到工程单位，如帕斯卡或磅每平方英寸等。X系列提供了用于连接传感器的接线盒，其中包括了常见的BNC连接或螺栓端子连接等。

信号的快速验证可通过测量及自动化管理器(MAX)中的测试面板来完成，它会与NI-DAQmx一同安装。通过测试面板，您可以验证信号是否连接正确，实时显示信号大小，并测试DAQ设备的各项功能。 在下图的这个例子中，您能够通过改变设置来检查模拟输入，并确认接受信号的完整性。

图1. 您可以通过MAX测试面板来检查模拟输入。

编程

更多的自定义分析、显示及数据记录，您可以使用LabVIEW来完成。在LabVIEW中创建软件定义的虚拟仪器只需通过两个主要步骤：

1. 在程序框图中定义所需的功能
2. 在前面板上创建用户界面

您可以通过启动LabVIEW，并打开空白VI来创建新的LabVIEW程序。

图2. 使用空白LabVIEW虚拟仪器(VI)来创建新的LabVIEW程序。

您可以在白色窗口（程序框图）中拖曳DAQ助手，它是一个针对NI-DAQmx设备的配置向导。

图3. DAQ 助手是NI-DAQmx设备的配置向导。

DAQ 助手提供实现常见测量类型的具体步骤指导。

图4. DAQ 助手与电压选择。

完成测量类型（上例中为电压）及NI-DAQmx设备的选择后，最终配置窗口提供了电压测量任务所需的所有参数。

图5. 通过DAQ 助手分配所有电压测量任务配置参数。

从DAQ 助手获得的测量数据可与图形输出控件连接，并显示在前面板上。至此，虚拟仪器的基本功能已经完成，点击运行箭头后将在图表中显示测量的结果。

图6. 基本虚拟仪器显示仿真的数据。

在完成了上述工作之后，您可以在框图中添加其它的功能，如数据记录或信号处理；也可以自定义程序的前面板，使用户可以通过按钮及显示控件来与应用程序交互。

通过各类内置控件，您还可以在这些函数周围添加更多的逻辑功能，如实现只有在点击了前面板按钮时才启动数据记录。您可以轻松自定义前面板，创建最适合数据显示风格及习惯的用户界面，并提供最大的可操控度。

添加分析及数据记录功能

您可以通过添加函数在您的虚拟仪器中集成信号处理及分析功能。例如，通过信号分析选板添加频谱测量函数。类似DAQ 助手，当频谱测量函数被拖曳至框图中时，同样会打开一个配置窗口。结果配置窗口如图7所示。

图7. 频谱测量函数打开的配置窗口。

您可以在原始信号边上绘制经过分析的信号。此外，您可以通过分支连接不同VI来实现各种类型的处理。LabVIEW在执行应用程序时将最大程度地发挥多线程处理器的优势。

图8. 这是一个包含仿真信号功率谱的新建VI 。

处理数据的实时显示很有用处，但同时往往需要将结果数据保存到磁盘，以便用于后续分析或报告生成。LabVIEW提供了多个保存数据的选项，其中包括写入测量文件函数，如图10所示。

图9. 通过写入测量文件函数将测量数据保存至磁盘。

存储在磁盘上存储的数据，仅当其可以做到按需访问以及正确解读时才有价值。往往在数据保存时，数据本身没有描述性的属性，且格式不统一，并分布在不同的计算机上，这样使得我们很难找到所需的数据集并从中获得需要的结果。然而，您可以通过选择合适的文件类型及存储介质来确保正确的数据存储，不但能符合您的应用程序需求，同时节省成本及时间。

对于最基本的.csv或.txt文件，可以通过最常见的文字处理及电子数据表格软件来进行读取，提供快速的小规模数据集访问及简单数据的显示，使用LabVIEW可以轻松地做到这一切。然而这种方法使得数据检索变得更困难，且增加了数据丢失的风险性。

对于连续高速多通道测量的数据采集应用，TDM流 (TDMS)能够提供最佳的性能。您可以在数据挖掘工具中加载TDMS文件，如NI DIAdem，或常见的电子数据表格应用程序如Excel以及OpenOffice，从而实现数据的共享。