摘要：虚拟仪器技术以其开发、投入成本低等优点，在动态测试及控制领域应用越来越广泛。文中基于虚拟仪器技术设计的的高速多通道信号采集系统，用于爆炸应力波测试，能够同时测试64通道的测点数据，每通道采样速率为1MSPS。进行现场实验，取得了有效数据。
关键词：
虚拟仪器；LabVIEW；PCI66-18A132SSC1M；高速；多通道
1986年，美国国家仪器公司首先提出虚拟仪器的概念。虚拟仪器通过软件将计算机硬件资源（如微处理器、内存、显示器等）与仪器硬件（如A／D、D／A、数字I／O、定时器、信号调理等）有机的融合为一体，大大缩小了仪器硬件的成本和体积，并通过软件实现对数据的显示、存储以及分析处理。它的zui大特点是以软件为仪器的主要组成部分，因此NI提出了“软件就是仪器”的概念。这是虚拟仪器技术核心强调的测试理念。
爆炸应力波测试要求系统同时测试64通道爆炸应力波数据，爆炸应力波频率高，数据量大，并且需要多通道数据处理分析，其中多路并行的数据采集系统和*的信号预处理技术是测试的关键技术。通过对传统的测试仪器调研，这些仪器不仅可测试的通道数少，采样点数少，而且购买这些仪器的费用较高，不能满足本项目测试技术要求。采用基于计算机、A／D采集卡和LabVIEW软件的虚拟仪器测试系统，能进行多通道高速同时采样分析，不仅降低了投入成本，而且系统开发速度快，大大降低了测试系统的开发周期。对于特殊要求的科学实验用测试系统，虚拟仪器技术以其开发性能和较低的成本投入，充分体现了其优势和价值。
1、系统组成及工作原理
系统主要由计算机、信号采集卡、电荷放大器、传感器、低噪声电缆和测试软件等组成。系统工作原理如下：传感器拾取爆炸应力波信号，经由低噪声电缆传送至电荷放大器，微弱的振动信号经电荷放大器转换、放大成电压信号，经由电缆传送至AD采集卡，经AD卡转化为数字信号，测试软件控制进行数据采集、数据记录、数据分析和处理。系统工作原理图如图1所示。
为了保证采集信号的性和完整性，设置系统工作在信号触发方式，并进行采集信号预存储。为了保证采集信号的可靠性，采用低噪声电缆进行信号传输，并增加了模拟信号和数字信号的滤波处理。
2、信号采集卡
General Standards Corporation是专业研发和生产高性能，基于PMC、PCI、VME等总线技术的模拟量I／O、数字量I／O和串口I／O。其新研发的PCI66-18A132SSC1M模拟I／O卡，具有32个模拟输入通道，可同时工作，每通道1M的采样速率。采集卡功能结构图如图2所示。
采集卡技术指标如下：32个模拟量输入通道，每通道1MSPS，18位的ADC；所有通道同时采样，zui小的数据扫描时间：每通道采样速率0～1MSPS（总计32MSPS采样速率）；差分输入，使信号噪声和系统干扰zui小；输入量程范围±10V、±5V、±2．5V，软件可选；256k采样FIFO数据缓冲区；SAR（逐次逼近法）ADC支持准确的同步采样，没有zui小的采样速率限制；兼容66／33MHzPCI，采样常用的5／3．3号；2通道的DMA引擎，支持批量和查询方式的DMA传送；采样可以由内部速率发生器、软件或外部控制；连续、脉冲和单一采样时钟模式；可以通过前面板或内部端口进行多块板硬件I／O同步操作；所有通道内部自校准；*软件可配置，无需区域跳线；也可以采用16位分辨率，从而降低成本。
采用两块PCI66-18A132SSC1M模拟信号采集卡，设置两块卡进行同时信号采集，实现系统同时测试64通道信号数据。采集卡配有LabVIEW的开发包，对采集卡的所有操作都可在开发包的基础上进行修改，大大简化了软件编制的难度。
3、测试软件设计
LabVIEW（Laboratory Virtualinstrument Engineering Workbench）是一种图形化的编程语言开发环境，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW集成了与满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能，它还内置了便于应用TCP／IP、ActiveX等软件标准的库函数，这是一个功能强大且灵活的软件，利用它可以方便地建立自
己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。
本系统软件采用NI公司的LabVIEW软件编制，编制软件按照功能模块进行，主要功能模块包括参数设置模块（设置触发方式、通道数、触发电平、采样频率、采样时间、触发通道和文件路径等）、数据分析模块（数据滤波、频谱分析和数据计算等）、数据存储显示模块（波形显示、数据存储、历史数据回放、波形缩放和波形打印等）。参数设置功能模块界面如图3所示，参数设置程序如图4所示，数据分析显示界面如图5所示。
4、系统测试实验
系统经过实验室振动标定测试。用在实际矿山生产爆破爆炸应力波测试，测得爆炸应力波波形如图6所示，测试数据和理论计算数据进行对比，数值大体相符。
5、结束语
文中基于LabVIEW软件和P（366-18AI32SSC1M采集卡，设计了高速多通道信号采集系统，用于爆炸应力波测试特殊需求。软件设计采用了多功能、模块化的程序设计方法，系统可以进行多路高速并行数据采集和分析。通过实际的采场生产爆破测试，取得了有效的数据。
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