一個(gè)完整的信號(hào)分析系統(tǒng)通常由3部分組成：信號(hào)的獲取與采集、信號(hào)的分析與處理和結(jié)果的輸出與顯示。傳統(tǒng)的測(cè)試儀器基本上是以硬件或固化的軟件形式存在，儀器由生產(chǎn)廠家來(lái)定義、制造。傳統(tǒng)儀器的設(shè)計(jì)較復(fù)雜，靈活性差，沒(méi)有擺脫獨(dú)立使用，手工操作的模式,整個(gè)測(cè)試過(guò)程幾乎僅限于簡(jiǎn)單的模仿人工測(cè)試的步驟，不適于一些較為復(fù)雜及測(cè)試參數(shù)較多的場(chǎng)合[1]。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器（Virtual Instrument）具有高效、開(kāi)放、易用靈活、功能強(qiáng)大、性?xún)r(jià)比高、可操作性好等明顯優(yōu)點(diǎn)，具體表現(xiàn)為：智能化程度高，處理能力強(qiáng)，復(fù)用性強(qiáng)，系統(tǒng)費(fèi)用低，可操作性強(qiáng)等[2]�；�于虛擬儀器的優(yōu)點(diǎn)，利用PCI9846和LabVIEW設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，用于汽車(chē)NVH分析。

1 系統(tǒng)組成

    虛擬儀器正在成為當(dāng)今世界流行的一種儀器構(gòu)成方案。虛擬儀器以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ),結(jié)合相應(yīng)的硬件和軟件,完成數(shù)據(jù)的采集和處理。其結(jié)構(gòu)是開(kāi)放式的，它把計(jì)算機(jī)平臺(tái)與具有標(biāo)準(zhǔn)接口的硬件模塊以及與開(kāi)發(fā)測(cè)試軟件結(jié)合起來(lái)構(gòu)成儀器系統(tǒng)，這種系統(tǒng)具有通用性、靈活性，便于開(kāi)發(fā)測(cè)試應(yīng)用。

1.1 硬件構(gòu)成

        硬件系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)為主體,以插入其中的數(shù)據(jù)采集卡為主要功能部件。被測(cè)信號(hào)由數(shù)據(jù)采集卡接收后,傳入計(jì)算機(jī)內(nèi)部,由相應(yīng)的軟件進(jìn)行后續(xù)的分析處理工作，因此數(shù)據(jù)采集卡是虛擬儀器能否成功設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在[3]。

        本系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)采集卡是凌華科技生產(chǎn)的PCI9846。PCI9846是凌華科技的一款具有4通道，采樣精度達(dá)到16位，采樣頻率達(dá)到40MS/s的高速數(shù)字化儀，提供高精度、低噪音及高動(dòng)態(tài)范圍性能，高密度且高精準(zhǔn)度，專(zhuān)為輸入信號(hào)頻率高達(dá)20MHz的高頻和高動(dòng)態(tài)范圍的信號(hào)而設(shè)計(jì)。模擬輸入范圍可以通過(guò)編程設(shè)置為±1V/±0.2V或±5V/±0.4V。配備了容量高達(dá)512MB的板載內(nèi)存的PCI9846，擺脫了PCI總線的約束，使之能儲(chǔ)存更長(zhǎng)時(shí)間的波形[4]。

1.2 軟件平臺(tái)

        軟件部分是虛擬儀器的心臟，目前，應(yīng)用較廣泛的基于虛擬儀器的圖形化編程軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)主要是美國(guó)國(guó)家儀器公司NI (National Instrument)開(kāi)發(fā)的LabVIEW （Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench,實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程平臺(tái)）。LabVIEW是一種基于G（Graphic）語(yǔ)言的圖形編程開(kāi)發(fā)環(huán)境，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，用作開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、儀器控制軟件和分析軟件的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言，使用這種語(yǔ)言編程時(shí)，基本上不寫(xiě)程序代碼，對(duì)于科學(xué)研究和工程應(yīng)用來(lái)說(shuō)是很理想的語(yǔ)言。它盡可能利用了技術(shù)人員、科學(xué)家、工程師所熟悉的術(shù)語(yǔ)、圖標(biāo)和概念，因此，LabVIEW是一個(gè)面向較終用戶的工具。LabVIEW集成了與滿足GPIB、VXI、RS-232和RS-485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。它還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/IP、ActiveX等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)函數(shù)[5]。這是一個(gè)功能強(qiáng)大且靈活的軟件，利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過(guò)程都生動(dòng)有趣。它可以增強(qiáng)構(gòu)建使用者的科學(xué)和工程系統(tǒng)的能力，提供了實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。使用它進(jìn)行原理研究、設(shè)計(jì)、測(cè)試并實(shí)現(xiàn)儀器系統(tǒng)時(shí)，可以大大提高工作效率。

        LabVIEW含有種類(lèi)豐富的函數(shù)庫(kù)，在很大程度上縮短了開(kāi)發(fā)周期,而且開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序易于維護(hù)和擴(kuò)展功能。應(yīng)用LabVIEW開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與分析應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā),將數(shù)據(jù)采集卡PCI9846和靈活方便的應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)LabVIEW結(jié)合起來(lái)，可以降低開(kāi)發(fā)成本，又可以縮短開(kāi)發(fā)周期,使開(kāi)發(fā)變得方便高效。

1.3 LabVIEW控制采集卡

PCI9846提供了LabVIEW驅(qū)動(dòng)，安裝驅(qū)動(dòng)時(shí)會(huì)自動(dòng)查找LabVIEW目錄，然后將必要的文件復(fù)制到相應(yīng)的文件夾中去，如果系統(tǒng)中沒(méi)有安裝LabVIEW或者其版本低于6.0，驅(qū)動(dòng)安裝程序會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框提示更新LabVIEW的版本。LabVIEW驅(qū)動(dòng)程序安裝完成后，在就可以在LabVIEW中使用PCI9846來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集了[4]。

LabVIEW驅(qū)動(dòng)安裝完成后，在函數(shù)選板會(huì)增加如圖1所示相應(yīng)的項(xiàng)，在本文中直接使用其中的“DAQPilotExpressVI”，根據(jù)提示完成相應(yīng)設(shè)置后即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集（圖2）。

 

圖1 LabVIEW 函數(shù)選板新增項(xiàng)