- LabVIEW 和 cDAQ 简介
1.1 LabVIEW 简介
LabVIEW 是一种图形化编程语言，由 National Instruments（NI）开发。它的核心特点是"虚拟仪器"（VI），用户可以通过拖放图形化控件和函数来构建程序，而无需编写传统的文本代码。LabVIEW 广泛应用于数据采集、仪器控制、自动化测试和工业控制等领域。
1.2 cDAQ 简介
cDAQ（CompactDAQ）是 NI 推出的一款模块化数据采集系统，适用于各种传感器和信号类型的测量。cDAQ 系统由机箱和模块组成：
机箱：负责与计算机通信，提供电源和信号调理功能。
模块：负责具体的信号采集任务，如模拟输入、模拟输出、数字输入/输出、温度测量等。
cDAQ 的优势：
模块化设计：用户可以根据需求选择不同的模块，灵活配置系统。
高精度：支持高分辨率和高采样率的信号采集。
易于扩展：通过增加模块或机箱，可以轻松扩展系统功能。
-
硬件准备
2.1 cDAQ 机箱
cDAQ 机箱是系统的核心，负责连接计算机和模块。常见的 cDAQ 机箱型号包括：
cDAQ-9171：单槽 USB 机箱，适合简单的数据采集任务。
cDAQ-9174：四槽 USB 机箱，适合中等规模的数据采集任务。
cDAQ-9178：八槽 USB 机箱，适合大规模的数据采集任务。
选择机箱的注意事项：
槽位数：根据模块数量选择合适的机箱。
通信接口：USB 是最常见的接口，也有以太网和 Wi-Fi 接口的机箱。
电源需求：确保机箱的电源适配器满足模块的功耗需求。
2.2 cDAQ 模块
cDAQ 模块负责具体的信号采集任务，常见的模块类型包括：
模拟输入模块：用于采集电压、电流等模拟信号（如 NI 9205）。
模拟输出模块：用于生成电压、电流等模拟信号（如 NI 9263）。
数字输入/输出模块：用于采集或生成数字信号（如 NI 9401）。
温度测量模块：用于采集热电偶、RTD 等温度信号（如 NI 9211）。
选择模块的注意事项：
信号类型：根据传感器或信号源的类型选择合适的模块。
采样率：根据信号频率选择合适的采样率。
输入范围：确保模块的输入范围覆盖信号的最大值。
2.3 传感器和信号源
根据实验需求，准备相应的传感器和信号源。例如：
温度传感器：热电偶、RTD 用于温度测量。
加速度传感器：用于振动测量。
电压源、电流源：用于模拟信号输出。
连接传感器的注意事项：
信号调理：某些传感器需要信号调理电路（如放大、滤波）。
接线方式：确保传感器的接线方式（差分、单端）与模块兼容。
2.4 连接线缆
确保所有传感器和信号源与 cDAQ 模块之间的连接线缆正确无误。常见的线缆类型包括：
以cDAQ-9174、NI-9216和NI-9252为例，将电源线和USB连接线进行连接，USB连接线一端接在cDAQ机箱，另一端接在电脑USB接口，将NI模块插入插槽后上电即可。
BNC 线缆：用于连接模拟信号。
端子块：用于连接数字信号或温度传感器。
-
软件安装与配置
3.1 安装 LabVIEW
下载安装包：从 NI 官网下载 LabVIEW 安装包。
运行安装程序：双击安装包，选择"完整安装"以确保所有必要的组件都被安装。
激活许可证：输入许可证密钥或选择试用模式。
重启计算机：安装完成后，重启计算机以完成配置。
3.2 安装 NI-DAQmx 驱动
下载驱动：从 NI 官网下载 NI-DAQmx 驱动。
运行安装程序：双击安装包，按照提示完成安装。
安装ni-daqmx驱动。
重启计算机：安装完成后，重启计算机以完成配置。
3.3 配置 MAX（Measurement & Automation Explorer）
打开 MAX：在开始菜单中搜索"NI MAX"并打开。
识别设备：在 MAX 中，确保 cDAQ 机箱和模块被正确识别。
测试设备：在 MAX 中，右键点击设备，选择"测试面板"以验证设备是否正常工作。
-
创建第一个 LabVIEW 项目
4.1 启动 LabVIEW
打开 LabVIEW：在开始菜单中搜索"LabVIEW"并打开。
新建项目：选择"新建项目"，在弹出的对话框中选择"空白 VI"并点击"确定"。
4.2 了解 LabVIEW 界面
前面板（Front Panel）：用户界面，用于显示输入控件和输出指示器。
程序框图（Block Diagram）：编程界面，用于编写程序逻辑。
4.3 添加控件和指示器
添加数值输入控件：在前面板中，右键点击空白区域，选择"数值" -> "数值输入控件"。
添加波形图表：在前面板中，右键点击空白区域，选择"图形" -> "波形图表"。
-
配置 cDAQ 硬件
5.1 在 LabVIEW 中配置 cDAQ
创建通道：在程序框图中，右键点击空白区域，选择"测量 I/O" -> "NI-DAQmx" -> "创建通道"。
选择信号类型：在弹出的对话框中，选择"模拟输入" -> "电压"。
选择设备：选择正确的 cDAQ 机箱和模块。
配置通道参数：设置采样率、输入范围等参数。
5.2 配置任务定时
添加定时节点：在程序框图中，右键点击空白区域，选择"测量 I/O" -> "NI-DAQmx" -> "定时"。
选择采样时钟：设置采样率和采样模式（连续采样或有限采样）。
-
编写简单的数据采集程序
6.1 连接程序框图
连接通道和定时节点：将创建的通道和定时节点连接起来。
添加读取节点：添加"DAQmx 读取"节点，并将其输出连接到波形图表。
6.2 运行程序
点击运行按钮：点击前面板上的"运行"按钮，开始数据采集。
观察波形图表：确保数据正确显示。
-
数据存储与分析
7.1 数据存储
添加写入节点：在程序框图中，添加"写入测量文件"节点。
配置文件路径：设置文件路径和存储格式（如 TDMS 文件）。
7.2 数据分析
添加信号处理节点：在程序框图中，添加"FFT"节点进行频谱分析。
查看分析结果：将分析结果连接到波形图表或数值指示器。
-
调试与优化
8.1 调试技巧
使用探针：在程序框图中，右键点击连线，选择"探针"以检查数据。
高亮执行：点击"高亮执行"按钮，查看数据流。
8.2 优化建议
合理设置采样率：根据信号频率设置合适的采样率。
使用并行循环：将不同的任务分配到不同的循环中，提高程序效率。
-
常见问题与解决方案
9.1 设备未识别
检查连接：确保 USB 线缆连接正确。
重新启动 MAX：在 MAX 中重新扫描设备。
9.2 数据采集不稳定
检查传感器：确保传感器和信号源连接正确。
调整采样率：增加采样率以提高数据稳定性。
9.3 程序运行缓慢
优化程序框图：减少不必要的节点和连线。
使用多线程：将任务分配到多个线程中执行。