数据采集论文精选(九篇)

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第1篇：数据采集论文范文

CC2530射频模块通过外引24个引脚，包括普通IO引脚P00-P24和电源、复位引脚，实现与电路的连接。电路包括复位电路、开关电路、传感器接口电路、按键指示电路、通信调试电路、电源供电电路。主要电路功能介绍如下：按键指示电路：节点包括Led和蜂鸣器指示电路，用于本节点的指示功能；支持按键功能，进行节点工作模式的转换。开关电路：由三极管电路组成，用于实现传感器供电的通断。通信调试电路：由串口电路和JTAG调试接口组成；串口负责与PC上位机软件的连接，方便修改节点的参数；JTAG接口方便上位机集成环境IAR等调试用。电源供电电路：基本供电由外部USB接口电源5V通过AMS1117转3.3V以及直接电池3.3V供电组成；传感器可由内部3.3V供电，而大于3.3V则由外部电源直接提供。传感器接口电路：包括危化品物流车辆常见的几种信号（0-5V、4-20mA、开关量、数字量）采集电路，可同时接四种类型的传感器。其中数字量主要是DS18B20、DHT11温湿度传感器的输出信号；0-5V主要是气体泄露检测、光敏、真空度传感器的输出信号；4-20mA主要是压力、液位传感器的输出信号；开关量主要是红外、门开关、倾斜传感器的输出信号；信号接入后进行了信号隔离和二极管钳位保护电路。

2节点软件

2.1节点软件架构软件设计部分主要是基于TI公司的Z-stack协议栈进行应用程序的开发。Z-stack协议栈是一款稳定性强的Zigbee开发协议栈，是对Zigbee标准的具体实现。协议栈APL（应用层）包含了主要的API函数接口，方便进行应用开发，从而实现对CC2530芯片硬件资源的控制功能。具体软件框架设计如图4所示。应用层软件主要包括节点间数据的接收/发送、节点内应用层与底层的交互。应用层的数据经过应用层数据帧格式进行封装传给底层继续封装并发送出去；接收数据则由底层先进行解释，再由应用层进行解释，然后进行数据的计算、更新参数等步骤。应用层还可通过API控制接口对底层进行控制与信号、参数获取。

2.2数据帧格式Zigbee采集节点和主节点模块的数据传输格式采用字符串形式进行数据的发送/接收。由于是采用字符进行数据传输，所以可以利用上位机现有的字符串处理函数，很容易校验数据正确性，并从数据帧中提取有效信息，避免因帧长度判断引起的错误。另外，基于Zigbee传输速率较低、传感器数据量小、刷新速度慢的需求等特点尽量减小和限制了协议中各数据域的占位宽度，保证传输效率。具体数据格式如表1所示。帧头：本协议节点间的应用层交互主要有命令帧和数据帧。帧头是辨别命令帧和数据帧而设立的。帧头包括：Set、Get、Ack、Data4种。Set指的是主节点对采集节点进行参数设定，为命令帧，是主节点需要对子节点进行参数配置的时候发送的，子节点收到此类型帧后，发回Ack帧，说明参数设置成功与否；Get指的是其他节点需要获取本节点信息，为命令帧，本节点收到此类型帧后，发送数据帧；Ack指的是节点间通信应答状态帧，SUCC为成功、FAIL为失败；Data指的是数据帧，携带节点参数、传感器采集数据。如表2所示。目的地址：目的地址指的是Zigbee网络中的设备唯一标识的网络ID。为十六进制0X0000-0XFFFF之间值。其中有几个地址值有特殊的含义，0XFFFF表示广播地址；0XFFFE表示所有接收功能打开的设备；0XFFFC表示所有路由设备；其余地址为单一设备的网络地址。网络地址的获得过程是：主节点设备启动成功后，自设定为Zigbee网络的主网络ID0X0000，子节点设备在申请加入成功后获得一个网络身份标志ID。帧类型：在帧头为Set、Get、Data时，此帧位置都有意义，分别代表设置、获取、携带相应类型的节点信息。这些类型包括，传感器数据(Sensor)、节点网络地址(NAdr)、节点网络类型(NType)、采集周期(Cycle)、产品信息(Info)、发送方式(SWay)、功率模式(PMode)、信道选择(Channel)、AD参考电压(ADMode)、默认发送地址(DSAdr)。信道数据：DataChannel796F800\r\n(第11（0x0B）无线信号通道)载荷：载荷是整个通信帧中最重要的部分，包括了通信的主要内容。载荷的具体内容需要根据帧类型来确定。描述如下：（1）帧类型为传感器数据：此时载荷部分包括传感器类型、传感器ID、传感器值。传感器类型包括危化品物流车辆常见信号：1.温度、2.门开关、3.真空度、4.液位、5.压力、6.电压、7.湿度、8.气体、9.红外10.光敏、11.倾斜。传感器ID从0开始分配，表示同种类传感器的使用编号。（2）帧类型为非传感器数据：此时载荷部分携带网络地址、采集周期、发送地址等值。结尾符：本协议结尾符为字符“\r\n”，加上字符串结束符‘\0’,固定为3个字节。结尾符是一帧数据的界定符，上位机软件可以根据此结尾符很快能判定帧的长度，避免一些数据长度判读错误的发生。

2.3软件处理流程Z-stack协议栈基于轮询机制，事件是最小处理单元，每个事件都有相应的处理函数，当事件管理数据结构相应的位置位时，协议栈通过轮询机制就能发现并跳入相对应处理函数进行处理步骤，处理完再返回轮询大循环。这里主要设置了3个事件，分别是串口事件、无线事件和采集事件。串口事件主要处理与上位机的通信；包括根据上位机命令修改本节点参数、接收发送数据等；无线事件主要处理数据的无线发送和接收；采集事件主要处理传感器的数据读入、封装、发送或者接收、解析、转发等。处理流程图如图5所示。

2.4上位机配置软件Zigbee设备逻辑类型包括3种，分别是主节点、路由节点、终端节点。对于不同设备类型的具体处理流程，本设计编写了统一的参数配置服务函数，可通过上位机软件方便进行配置。比如，终端节点配置成具有传感器数据的采集功能，可选择无线和串口两种发送方式，而对于路由器或者协调器，基于功耗考虑，则配置成不具有传感器数据采集功能。通过设计节点上位机配置软件ZigConfig来实现参数的配置，简单的界面操作就能通过串口以上述数据格式下载到节点，并烧写到CC2530的flash中永久保存起来，节点下一次启动将以新的参数启动。上位机配置软件介绍如下：（1）配置软件由QtCreator开发。QtCreator是Qt被Nokia收购后推出的一款新的轻量级跨平台集成开发环境（IDE）。支持的系统包括Linux（32位及64位）、MacOSX以及Windows。开发人员能利用该应用程序框架更快速及轻易地完成开发任务。（2）该配置软件完成节点的设备类型、接口采集逻辑、入网参数等的配置。可直接通过串口线与待配置节点连接，也可以通过一个中间节点对待配置节点进行无线配置，中间节点通过串口线与上位机连接。操作界面如图6所示。（3）如图7，图8所示，通过上位机配置软件S1（实物图如图6所示）可方便地对待配置节点S2进行参数配置。对于待配置设备，如果是终端设备，配置前需先按下配置按键，指示灯亮后，装置即进入配置模式；而如果是路由设备或协调器设备则无需此步骤。（4）有线配置如图6所示：上位机通过串口线连接待配置设备，然后配置软件上收到待配置节点S2发送过来的设备信息，并显示在界面上，然后点击配置按钮，即发送配置帧到节点S2，点击读取配置按钮，则将节点S2各项参数显示在界面上，如果节点S2是数据透传模块，则可以直接接收数据或填写目标地址发送数据。配置完后再按一下按键，指示灯不亮，表示配置完成。可以配置设备类型为Zigbee终端设备、路由设备、协调器设备和点对点透传设备；可以配置入网参数，比如PANID值、信道、网络模型、网络层次等；可以配置传感器发送周期，使各传感器通道数据可以同一周期发送，也可以不相同周期发送等。（5）无线配置如图8所示，采用一个节点作为数据中转与上位机有线连接，通过这个节点无线发送指令到待配置节点进行配置，配置过程中的操作步骤与有线时类似。

3节点测试

3.1信号强度RSSI(ReceivedSignalStrengthIndication)是接收端的信号强度指示，可用来判定链接质量。实际应用中，普遍采用简化后的Shadowing模型，即如下公式计算RSSI值。其中Pr（d）为接收端接收信号强度，Pr（d0）为参考处接收端接收信号强度，d为接收端与发送端实际距离，d0为接收端与发送端参考距离，n为路径损耗指数，通常取2~4。取d0=1m，实测得Pr（d0）的值代入，并取n=3代入公式（1）得新的计算公式。实际测试中取两个节点，分别设为协调器节点和终端节点。将协调器节点固定，令终端节点远离，终端节点加入协调器节点网络后，每隔1s发送一次数据到协调器节点。协调器接收到数据包后，从TI协议栈Z-Stack的数据结构afIncom-ingMSGPacket_t中提取RSSI值记录下来。100M范围每隔5M记录一次RSSI值，每次记录100个值，然后取100个中的随机值和平均值分别作为本次终值绘制曲线。

3.1.1空旷环境下测得Pr（d0）=-28dbm，按照公式(2)与实际数据，绘制对比曲线。从图9和图10对比曲线可以看出，随着两节点间距离增大，RSSI值会逐渐衰减，符合一般规律。0-20m范围内，RSSI衰减较快，之后较为平缓。40m后信号质量普遍较理论值平缓，可能是受硬件条件影响，误差增大。图9由于每次记录取的随机值，存在较大误差，图10每次记录取100个数据的平均值，曲线较为平缓。误差因素包括硬件设计、周边环境影响等。

3.1.2危化品物流车辆环境下采用深圳市中集集团液化气罐(空罐)危化品物流车辆进行实地测试，测试车辆长度14m，宽度2.5m。将协调器节点放置在车驾驶座，终端节点自由放置于车厢体内部，加入网络并发送数据到协调器节点。测得Pr（d0）=-44dbm，根据公式（2）和实际数据的结果曲线如下：由图11和图12可以看出，在车辆环境下，节点信号普遍较空旷环境下差，这主要是因为接收节点被放进车辆箱体内部，信号一定程度上受到厢体衰减。大于40m距离后信号变得不稳定，通信断续和重连情况发生频繁，此时RSSI值普遍>82dbm，80m后多次测试接收端均接收不到数据。

3．2数据传输将协调器节点放置在车驾驶座，终端节点自由放置于车辆厢体内部，加入网络并发送数据到协调器节点。在协调器端统计接收数据包个数，并计算丢包情况和最大稳定通信距离(即数据通信情况良好，极少发生重连情况)，结果如下。由表3可以看出，主节点在车驾驶室情况下，车正前方和侧面信号要好于车后方信号，节点丢包率较低，通信距离>=25M，满足一般危化品物流车辆要求。另外，通信的最大稳定传输RSSI值是极少断网重连情况发生下的统计值，所以普遍低于信号强度曲线中的极限值。随着距离增大，节点间的网络传输也会变得不稳定，常常发生断网重连，甚至无法重连状况。实际数据包传输受节点间不同阻挡物、不同车型、车体电磁干扰、程序执行等因素影响。

3．3功耗通过万用表、示波器和在程序中设计测试模块的结合进行功耗测试，测试结果如下。从表4的测试结果可以看出，节点满足低功耗要求，休眠情况下，节点功耗低至0.33uA。

4结语

第2篇：数据采集论文范文

加速加载试验条件下，选定的主要动态力学技术指标需要考虑路面结构设计中设计指标及其对路面结构疲劳和永久变形的控制作用。下面从技术指标的选择、传感器选型和埋设原则与数据采集等方面进行讨论。

1．1技术指标的选择依据在加速加载试验过程中，监测的动力学指标主要包括如下4项:(1)面层底部弯拉应变对通车初期的沥青路面，路面结构整体刚度较大，层间结合良好，此时在重复荷载的作用下，沥青面层以受弯拉应变作用为主而呈现出明显的拉压应变交替状态，监测面层底部的弯拉应变将贯穿于整个加速加载试验过程，进而作为评价沥青路面发生疲劳损伤的标志性力学指标之一。(2)基层顶部竖向压应变用于评价沥青路面车辙变形的力学指标。(3)面层底部水平横/纵向剪应变对于半刚性基层沥青路面来说，面层与基层的层间黏结性能较差，面层底部的水平横纵向剪应变可以破坏面层和基层的联结导致面层失去基层的水平约束，成为滑动状态，此时不但增加面层底部的弯拉应变，减小疲劳寿命而且增大沥青混凝土的流动性，容易形成裂纹等多种破坏形式。(4)面层/基层中间水平横/纵向最大剪应变在横/纵向剪应变的作用下，沥青混凝土和水泥稳定类材料产生横/纵向流动变形，此项指标用于评价面层和基层因材料的流动变形导致的各种破坏。

1．2传感器选型的基本原则传感器的选择受到传感器测量原理、封装材料、工作条件规格等因素的限制，成为了系统设计至关重要且颇具难度的问题。选择沥青路面结构力学响应监测的传感器应考虑的问题包括如下3方面:(1)传感器的结构和尺寸规格不能影响道路的使用性能J．RichardWillis在总结美国路面加速加载试验中路面内部参数采集的实践经验时认为结构内部的参数采集对于加速加载试验的成功具有重要意义，因埋设传感器造成压实度不足，有可能引起路面结构产生早期损坏［1］。引起传感器附近压实度不足的原因，一是因为传感器封装材料不耐热、不耐压，需要施工后埋设，进而导致埋设传感器位置的混合料与周围路面混合料存在着明显的离解面，二是因为传感器的结构和尺寸规格超出了沥青面层或基层的厚度限制，影响了压实的均匀性。(2)传感器需具有较高的成活率、准确性和重复性Sebaaly等从传感器选型、安装、检测的角度认为，传感器的自身成活率、结果准确性、重复性、稳定性、成本等是选择传感器的标准;对于施工过程中埋设和工后钻芯埋设两种方法，认为工后钻芯埋设的方法，由于采用了树脂作为粘结剂，明显增大了结构强度，造成测量结果不准确。

1．3FBG传感器在路面动力监测中的应用FBG传感技术是十多年来发展最为迅速的传感技术，具有灵敏度高、体积小、防水、抗电磁干扰、能进行长期实时在线监测、易于集成形成传感网络等特点，目前在土木工程、航空航天等领域得到了广泛的应用。王川基于PP－OFBG传感元件［2］，通过设计PP树脂基体模量与沥青混凝土模量相当，研制开发出主要针对于沥青路面应变监测的PP－OFBG埋入式应变传感器，并进行了传感性能试验研究。通过进行沥青混凝土梁的四点弯曲静载及动载试验并与理论计算进行了对比研究，发现这种传感器能够很好地反映出沥青混凝土的变形特征。刘艳萍针对传统的光纤光栅传感器模量大、尺寸大，直接拿来用于沥青路面的测试，不能反映沥青路面的真实应变的缺点，研发了一种橡胶封装FBG竖向应变传感器用于测量沥青路面的竖向应变［3］。结果表明，橡胶封装FBG应变传感器的自身的传感性能良好，但是用于实际沥青混凝土路面的埋设工艺还有待进一步研究。通过对近几十年来国内外路面内部检测手段的调研发现，在路面结构内部埋设传感器来监控路面内部的工作状态是路面领域一种经典的研究手段，测量结果可用于标定路面响应模型、进行施工质量监控、养护政策制定、新型结构与材料评价等。测量结果的代表性与准确性对后续工作有着决定性的影响。

1．4FBG动力响应监测系统基于FBG传感器灵敏度高、体积小、防水以及测值稳定、能进行长期实时在线监测等优点，本文选用FBG力学传感器监测沥青路面的动态力学响应。项目搭建的FBG动态力学响应监测系统如图2所示。系统由数据采集仪、通道扩展模块和传感器组成，其中传感器包括FBG水平、竖向应变传感器和FBG土压力传感器。

1．5传感器的布设和埋置设计传感器布设方案所遵循的原则如下:(1)选用的传感器需全面反映路面结构各层位敏感位置(结构层底部和中部)各项力学性质;(2)埋设传感器的数量需考虑传感器成活率，以同方向、多断面方式布设多组传感器以保证成活率;(3)考虑路面结构各层位相似位置的动态力学特性的比较，传感器的埋设在深度方向上需按相同平面位置布设。依据上述原则，传感器布设方案示意图如图3所示。由图3可见，在路面结构内部共计布设3层、8个断面的力学传感器，分别安置于面层底、基层底和垫层底三个位置，其中面层底部和基层底部包括压应变传感器、水平横向传感器和水平竖向传感器，垫层底部包括压应变传感器和土压力计。按此传感器布设方案埋设传感器，在路面施工完成后，还需要检测传感器的成活率。

1．6弯沉数据的采集由于FWD的应用较为广泛且较为成熟，国内外对于FWD的测量均有相关的操作规程或规范予以规定，因而在加速加载数据采集过程中无需特殊考虑FWD检测如何与加速加载试验的配合，但是需要注意的是:(1)FWD测点在加载内需均匀分布并且沿着加载带的纵向中轴线排布，测点数量不易较多，一般取6～8个为宜;(2)FWD侧点的位置需避开结构内部力学传感器的位置，以免结构内部的力学传感器影响FWD的测量精度;(3)为了考虑FWD数据的后续处理中对温度影响的修正，除了在加载段内排布测点外，还需在加载带外设置测点，测点数量取3～4个为宜;(4)对弯沉数据的处理需要进行反算模量的转换，为此FWD需要具有9个传感器。按照上述FWD测量需要考虑的问题，辽宁省半刚性基层路面的FWD测点设置如图4所示。FWD的测量按照《公路工程路基路面现场测试规程(JTGE60－2008)》的规定实施。通常，试验过程中，每加载10万次测量1次弯沉，有时可根据实际需要增加测量频次。

2表面服务功能数据采集

表面服务功能的评价指标，包括摆值、构造深度、渗水系数和车辙深度，这些技术指标的检测方法均按照《公路路基路面现场测试规程(JTGE60－2008)》相关规定实施。各项技术指标的测量要求和测量频次具体如下所述。

2．1车辙断面的测量试验记录的车辙断面形态如图5所示。采用MLS66开展加速加载试验，将抗车辙能力测试与抗疲劳和水损害测试分别选取两个加载段。为了研究路面全寿命周期内车辙深度的发展变化规律，在抗车辙能力测试和抗疲劳测试过程中都需要检测不同加载阶段的路面车辙断面。在抗疲劳测试过程中，无横向轮迹分布的情况下，加载位置固定，在两个加载轮的轮迹处的路面易于形成凸起，由此影响车辙深度的计算，因此，需根据实际情况选绝对车辙深度和车辙深度作为抗车辙能力的评价指标。试验按照《公路路基路面现场测试规程(JTGE60－2008)》中的方法测量车辙断面，选择的断面位置应遵循在有效轮迹带内均匀排布的原则，选取2～3个断面位置，每加载10～20万次测量1次，取各断面车辙深度计算结果的平均值作为最后的测量结果。

2．2抗滑和防水性能的测量测量方法按照《公路工程路基路面现场测试规程(JTGE60－2008)》的规定，每加载10～20万次测量1次，均匀选取轮迹带内4个位置，取各测点测量结果的平均值作为最终测量结果。

3路面工作条件

路面工作条件是指自然环境条件和行车荷载。加速加载试验条件下，通过加热和降水装置实现自然环境对路面作用的模拟。进行动载条件下路面性能分析需要考虑路面结构内部温湿度的分布状态，因此，试验过程中需要定期监测路面结构内部的温湿度数据。同时，试验过程中，需经常确认加载轴载是否稳定在预设轴载及其误差范围之内，路面工作条件检测还包括对加载轮轴载的实时监测。

4结论与展望

第3篇：数据采集论文范文

在信息采集处理的过程中，需要有海量的RFID标签和读写器。读写器自动采集RFID标签的数据信息，这些原始数据信息与真实数据之间存在较大误差，需要经过预处理在交付给应用软件进行分析处理。原始数据的经RFID中间件预处理过滤后，再交给相应的上位机RFID服务器应用管理系统，RFID中间件是连接RFID系统和上位机管理系统的一层软件[2]。传统的RFID中间件一般运行在工控机或PC机上，由于RFID标签需要识别大量的目标对象，数据采集点数目较多，这样，RFID标签在布置上就失去灵活性。若将RFID中间件集成在微型智能计算机系统上，为RFID标签的应用带来便利。

2基于嵌入式平台RFID数据采集终端

基于嵌入式平台RFID采集终端体积小，集成度高，可便携，具有强大的数据实时处理能力，与PC机完全兼容，支持多种数据空间传输标准，并在读写器之间建立统一的应用级接口，可以直接读取读写器上的数据。当存在大量的RFID识别标签时，读写器将会扫描到海量数据信息，RFID采集终端将简化信息的传输流程。同时，运行在RFID数据采集终端的中间件把上位机的管理软件程序从硬件设备接口分拣出来并按照统一的标准进行封装，这样，使上层的应用软件具有统一恒定的数据控制接口。

3嵌入式RFID数据采集终端的硬件设计

读写器获取RFID标签数据后，通过专有的适配器接口，比如串口、CAN口等连接方式，将原始数据交付给嵌入式数据采集终端。流行的嵌入式设备采用模块化架构，功能各异的模块板卡通过插槽嵌入到ARM微处理器芯片核心板上，通过核心板上的总线与CPU及其他模块板卡建立通信。各模块之间相互独立，简化了硬件电路的设计，降低开发周期。在硬件平台设计中，嵌入式微处理器的选择直接制约着嵌入式RFID数据采集终端的性能。为了满足应用的需求，该终端选用基于精简指令集的32位ARM9微处理器。处理终端的硬件平台包括ARM9微处理器，电源复位电路，存储器，串口，以太网接口。ARM9微处理器内置存储器的容量较小，需扩充存储器以满足应用的需求[3]。电源复位电路和存储器的设计是硬件平台设计的关键。

4嵌入式RFID数据采集终端的软件设计

操作系统的开发非常复查而且成本较高，一般不自主设计。选用Lin-ux操作系统作为软件开发环境，并编写硬件接口驱动程序及应用程序。RFID中间件软件采用模块化结构设计，运行在Linux操作系统下。可以分为硬件接口驱动模块，数据处理分析模块，数据统一管理模块。硬件接口驱动模块的指令用于读取读写器上的数据信息。数据处理分析模块对被识物体的数据进行预处理、解析。数据管理控制模块将分析后的数据信息通过无线网络交付给上位机RFID服务器的应用管理系统，负责指令的上传下达，并控制嵌入式RFID数据采集终端的全局工作。

5结束语

第4篇：数据采集论文范文

关键词：数据采集PCI总线焊缝缺陷VXD

焊缝缺陷自动超声检测系统是一种重要的无损探伤设备，可用于检测平板、管道、容器等的纵、横焊缝以及接管角焊缝缺陷。与手工检测方法相比，该系统具有运行平稳、漏检率低、显示直观等优点。

在焊缝缺陷自动超声检测系统中，缺陷回波信号通常为宽度约10ns～100ns、幅值在几十μV到几十mV之间的窄脉冲。为满足缺陷回波信号的检测要求，研制了一种基于PCI总线的高速数据采集卡，它是面向超声检测应用而设计的：该卡采用转换速率为60MHz的八位高速A／D以满足数据采集的要求；为缓存A／D芯片输出的高速数据并充分利用PCI总线带宽，加入32KB的高速FIFO缓存组；同时，为满足多通道探伤的要求，设计了通道选择电路以实现通道之间的切换；此外，为调理缺陷回波信号，卡上还配有高增益高带宽放大电路。

1高速数据采集卡的工作原理

焊缝缺陷自动超声检测系统的信号采集框图如图1所示。系统的工作原理是：首先由高压脉冲发生电路发射高压脉冲；高压脉冲经换能器形成超声波信号，遇到缺陷或杂质时产生反射波，经换能器转换为电压信号，该信号经放大调理、A／D转换后，形成数字量，写入高速FIFO存储器中。最后，由PCI接口芯片将FIFO中的数据适时地写入内存。

2数据采集电路的硬件设计

2．1高增益高带宽放大电路

采用带触发的直流逆变电路产生高压脉冲，采用多路模拟通道选择电路实现通道切换以满足多通道探伤要求。模拟信号经五级放大、滤波后，作为A／D转换电路的输入。放大电路采用最高增益为80dB、带宽为15MHz且分辨率为1dB的放大器，并且采用数字电位器实现放大增益的动态调整。

2．2A／D转换电路

A／D转换电路采用美国BB公司的ADS830。该芯片的信噪比高、功耗低、非线性畸变小，广泛应用于图像处理、数字通信和视频测试系统中。ADS830的精度为八位，最高采样频率为60MHz，可满足焊缝缺陷自动超声检测系统对数据采集精度和采样频率的要求。它有共模和差模两种信号输入方式，且输出的数字量可直接与5V或3．3V芯片接口。

2．3高速FIFO存储器

高速缓存是保证高速数据不丢失的关键，确保了数据的真实性。同时，高速FIFO缓存使A／D芯片不必工作在PCI同步时钟下，提高了A／D芯片的利用率。IDT公司的存储器性能优良，且同系列存储器一般可以做到管脚级兼容，容易实现硬件设计的模块化。为方便读写数据，选择先进先出式（FIFO）的缓冲存储器IDT7205L15。其访问时间为15ns，每片容量为8K×9位。支持异步读写，并提供诸如满、半满、空等用于位扩展和深度扩展的信号。高速数据采集卡为实现8位A／D和32位PCI总线的宽度匹配，采用了位扩展技术。为加深FIFO的缓冲深度，将外加FIFO缓存与PCI接口芯片内部的FIFO相级连。

2．4基于CPLD的控制逻辑

基于CPLD的控制逻辑是高速数据采集卡的核心，它为PCI接口芯片提供满足时序要求的读写信号，同时选择模拟信号的输入通道、控制高压脉冲发生逻辑并设定放大电路的增益。此外，CPLD还能利用高速FIFO缓存的空、满标志位，配合PCI接口芯片实现DMA写操作，完成高速数据传输。Xilinx公司的XC9572XL－VQ64芯片的脚到脚延迟最大为10ns，可满足PCI总线接口时序的要求。单片XC9572XL－VQ64能满足焊缝缺陷自动超声检测系统逻辑控制的要求，且具有体积小、可靠性高、调试方便等突出优点。

图2是基于有限状态机FSM（FiniteStateMachine）方法设计的控制逻辑状态转换图。其中，RST和IRQ是由PCI接口芯片S5933输出的可由程序任意控制的两个信号，它们的高低状态同高速FIFO缓存的空、满信号一起决定了控制逻辑的六个可能的状态，图中以椭圆表示。计算机上电时，控制逻辑处于RST＝IRQ＝1的状态。值得一提的是，RST和IRQ信号都有适当的上拉电阻，所以不会出现高阻浮空的状态，使控制逻辑能够稳定地工作。实线是控制逻辑采用的状态转移路线，而虚线是可能的但不采用的状态转移路线。在各状态之间进行切换是很容易的，只需通过程序使RST或IRQ信号出现高或低跳变。状态转移时伴随着的电路动作见转换线旁的注释。

2．5PCI接口芯片

PCI总线协议2．1版出现以后，集成芯片商们纷纷推出了与其兼容的总线接口芯片。其中，AMCC（AppliedMicroCircuitCorperation）公司的S5933接口方便、控制灵活，软件配置简单，在高速网络接口、数字通信、高速成像等领域有着广泛应用2。S5933最突出的优点是能够作为PCI主控设备发起DMA操作，即S5933完全具备双字DMA控制器的功能。

图3是结合系统应用而绘制的S5933结构框图。由图3可知，S5933内部具有配置寄存器组和操作寄存器组，配置寄存器组用于控制S5933在PCI总线系统中的运作方式（访问延迟、能否发起主控DMA操作等）以及记录系统分配给S5933的资源信息（如中断引脚、I／O等）3，而PCI总线和外加电路之间的数据交换则通过操作寄存器组实现。以I／O资源为例，计算机上电后，系统将分配给S5933的I／O资源首地址填入基地址寄存器，此值决定了操作寄存器组在I／O空间中的映射位置（S5933的操作寄存器组缺省地映射到I／O地址空间，便于软件操作），见图3。之后，CPU只需执行简单的I／O操作就可以读写操作寄存器组，隐含的地址译码工作由S5933完成。外加电路控制逻辑则保证操作寄存器组与外加电路的正常通信。S5933提供了三种形式的外加电路接口，高速数据采集卡使用信箱（Mailbox）寄存器实现双字输出，用FIFO方式实现高速DMA写操作。

图3S5933的结构框图

3高速数据采集卡的软件设计

3．1虚拟设备驱动程序的设计

系统的控制软件工作在WINDOWS98操作系统下，为此开发了高速数据采集卡的虚拟设备驱动程序（VXD）。由S5933的结构可知，VXD需要实现双字I／O操作和物理内存管理。双字I／O的操作相对简单，调用虚拟机管理器（VMM）的SIMULATE＿VM＿IO例程即可，较困难的是物理内存管理。由于S5933发起的DMA操作需要物理内存的起始地址，因此必须涉及页面级的物理内存操作，故采用下述内存管理策略：

·应用程序加载VXD；

·加载成功后发送申请缓冲区的事件给VXD；

·VXD使用PAGEALLOCATE例程得到地址连续的适当长度（如四页即16K字节）的物理内存；

·锁定缓冲区并将物理地址逆映射为线性地址；

·将物理首地址填入S5933的写RAM地址寄存器；

·允许S5933进行主控DMA传输；

·传输完毕时，应用程序请求VXD释放上述物理内存。

3．2应用VXD设计数据采集程序

将VXD放在应用程序的同级目录下，则以下VC＋＋代码就能动态加载（VXDVIEWER可验证）一个VXD：

HANDLEhDEVICE＝CreateFile“＼＼＼＼．＼＼pathname”00NULL0FILE＿FLAG＿DELETE＿ON＿CLOSENULL；

编好的VXD为应用程序提供了若干服务例程，应用程序执行下面的代码即可调用服务例程ZHC1：

DeviceIoControlHDEVICEZHC1lpinbufferninsizelpoutbuffernoutsizeNULLNULL；

数据采集算法如下：

DO{读取写RAM字节计数器；

再次读取写RAM字节计数器；

IF计数器内容为零THEN

跳出循环进行后续数据处理；

ELSEIF两次读取的结果不同THEN

不做任何处理而进入下一次循环；

ELSE

清相应的状态标志并设置有关寄存器以从断点处续传；

ENDIF

}

第5篇：数据采集论文范文

关键词：USB软件狗加解密技术反破解

在工业生产和科学技术研究过程的各行业中，常常要对各种数据进行采集，现在常用的采集方式是在PC机或工控机内安装数据采集卡，如A/D卡及422卡、485卡、采集卡不仅安装麻烦，易受机箱内环境的影响，而且由于受计算机插槽数量和地址、中断资源的限制，不可能挂接很多设备；而用串行总线USB（UniversalSerialBus）能很发地解决以上这些冲突。

利用89C51设计基于USB总线的数据采集设备，还可与MAX485结合起来实现数据的远程采集。该系统具有可靠性高、性价比高和多点采集等优点。

1系统硬件设计

USB数据采集系统硬件模块主要由串行A/D转换器、89C51芯片、USB接口芯片和多路模拟开关等组成。硬件总体结构框图如图1所示。

USB接口芯片采用NationalSemiconductor公司的一种专用芯片USBN9602。该芯片内部集成微处理器接口、FIFO存储器、时钟发生器、串行接口引擎（SIE）、收发器和电压转换器，支持DMA和微波接口。

多路模拟输入信号经多路模拟开关控制将其中的一路接入串行A/D转换器，A/D转换器经光电隔离后串行输出到移位寄存器，移位寄存器将此结果转为8位并行数据。89C51系统通过8位的并行接口传送A/D转换器采集的数据，存储在FIFO存储器中；一旦FIFO存满，SIE立刻对数据进行处理，然后89C51系统将数据从FIFO存储器中读出，由收发器通过数据线（D+、D-）送至主机。USBN9602与89C51的具体接口电路如图2所示。图中USBN9602的CLKOUT与89C51的XTAL1相连，即USBN9602的时钟输出为89C51提供时钟输入。USBN9602的复位端接RC电路，以保证复位电路可靠地工作。由于晶振频率较高，结合USBN9602内部网络，在XOUT端串接100μF电容及470μF电感，起稳定内部振荡频率的作用。

2系统软件设计

系统软件包括设备固件、USB设备驱动程序和应用程序。

2.1设备固件（firmaware）设计

此处固件是指固化到89C51Flash中的程序。其主要功能是：①控制A/D转换器的采样；②控制芯片USBN9602接受并处理USB驱动程序的请求及应用程序的控制指令。现主要介绍89C51系统如何控制USB控制器（USBN9602）与主机的通信。

89C51系统对USB控制器的操作是严格按照USB协议1.1进行的。按照USB协议1.1的规定，USB传输方式分为4种：控制传输、块传输、同步传输和中断传输。在实际开发中使用了控制传输和块传输。控制传输主要完成主机对设备的各种控制操作，也就是实现位于主机上的USB总线驱动程序（USBD.SYS）以及编写的功能驱动程序对设备的各种控制操作。块传输主要完成主机和设备间的大指数据传输以及对传输数据进行错误检测（若发生错误，它支持“重传”功能）。

89C51系统控制USB控制器的工作工程可以简单地概括为：当USB控制器从USB总线检测到主机启动的某一传输请求后，USB控制器通过中断方式将此请求通知89C51系统；89C51系统通过访问USB控制器的状态寄存器和数据寄存器，获得与此次传输有关的各种参数，并根据具体的传输参数，对USB控制器的控制寄存器和数据寄存器进行相应的操作，以完成主机的传输请求。理解了以上的工作过程就可以进行相应的固件设计。

2.2USB设备驱动程序设计

USB系统驱动程序的设计是基于驱动程序模型WDM（WindowDriverModel）的。WDM采用分层驱动程序模型：较高级的USB设备驱动程序和较低级的USB函数层。其中USB函数层由两部分组成：较高级的通用串行总线模块（USBD）和较低级的主控制器驱动程序模块（HCD）。

目前，Windwos98提供了多种USB设备驱动程序，但并不针对数据采集设备，因此需用DDK（设备驱动程序开发包）开发工具设计专用的USB设备驱动程序。目前，写USB驱动程序的软件也很多，它们均提供用于生成USB驱动的代码生成器，用户按照提示可以定义设备的配置和功能，然后做功能的修改即可。利用软件中提供的例子进行修改也是一个比较好的捷径。可以把USB设备驱动程序的功能划分成4个不同的模块来实现：初始化模块、即插即用管理模块、电源管理模块以及I/O功能实现模块。

初始化模块提供1个入口函数DriverEntry()，整个驱动程序的入口点为DriverEntry例程。在DriverEntry中，需要提供一个AddDevice例程，把驱动程序添加到驱动程序堆栈中去。另外，所有对各种IRP（I/O请求包，如：IRP_MJ_CREATE，IRP_MJ_WRITE，IRP_MJ_CLOSE，IRP_MJ_READ，IRP_MJ_DEVICE_CONTROL等）的处理例程都在此入口函数中作为定义，如：

DriverEntry(INPDRIVER_OBJECTDriverObject,…)//驱动程序入口

{

DriverObject->DriverExtension->AddDevice=USBAddDevice;

DriverObject->DriverUnload=USBUnload;

DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_READ]=USBRead;

DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_WRITE]=USBWrite；

…

}

图2USBN9602与89C51接口电路

即插即用管理模块用来实现USB设备的热插拔及动态配置。当硬件检测到有USB设备接入时，Windows98查找响应的驱动程序，并调用它的DriverEntry例程。PnP（即插即用）管理器调用驱动程序的AddDevice例程，告诉它添加了一个设备。在此处理过程中，驱动程序收到一个设备启动请求（IRP_MN_START_DEVICE）的IRP。同理，当要拔除时，PnP管理器会发出一个设备删除请求（IRP_MN_REMOVE_DEVICE）的IRP，由驱动程序进行处理。通过对这些PnP请求的处理，可支持设备的热插拔和即插即用功能。

电源管理模块负责设备的挂起与唤醒。

I/O功能实现模块完成I/O请求的大部分工作。若应用程序想对设备进行I/O操作，它便使用WindowsAPI函数，对WIN32子系统进行WIN32调用。此调用由I/O系统服务接收并通知I/O管理器，I/O管理将此请求构造成一个合适的I/O请求包（IRP）并把它传递给USB设备驱动程序。USB设备驱动程序接收到这个IRP以后，根据IRP中包含的具体操作代码，构造相应的USB请求块并把此URB（USB请求块）放到一个新的IRP中。然后，把此IRP传递到USB总线驱动程序，USB总线驱动程序根据IRP中所含的URB执行相应的操作（如从USB设备读取数据等），并把操作结构通过IRP返还给USB设备驱动程序。USB设备驱动程序接收到此IRP后，将操作结果通过IRP返还给I/O管理器。最后，I/O管理器将此IRP中操作结果返还给应用程序，至此应用程序对USB设备的一次I/O操作完成。

2.3应用程序设计

用户态的应用程序是数据采集系统的中心，其主要功能为：开启或关闭USB设备、检测USB设备、设置USB数据传输管道、设置A/D状态和数据采集端口、实时从USB接口采集数据、显示并分析数据。

由于USBN9602提供的FIFO不超过64字节，当它存满后，USBN9602自动将数据打包即时请求读入数据，由SIE自动发送数据包。另外，当系统启动A/D模块后，便会创建两个线程：采样线程和显示存盘线程。采样线程负责将采集数据写到应用程序提交的内存；而显示存盘线程负责给应用程序发送显示和存盘消息。当应用程序接收到此消息后，便从它提交的内存读取数据并显示和存盘。此处需要注意的是，采样线程和显示存盘线程在读写应用程序提交的内存时要保持同步。

3远程数据采集系统设计

传输距离是限制USB在工业现场应用的一个障碍，即使增加了中继或Hub，USB传输距离通常也不超过几十m，这对工业现场而言显然太短了。现在，工业现场有大量采用RS-485传输数据的采集设备，其优点主要为传输距离可达到1200m以上，并且可以挂接多个设备；但传输速度慢，且需要板卡支持，安装麻烦。将RS-485与USB结合起来，可以优势互补，产生一种快速、可靠、低成本的远程数据采集系统。

设计这样一个系统的关键设备是RS-485～USB转换器，可以采用USBN9602+89C51+MAX485实现这一功能。整个系统的基本思想是：将传感器采集到的模拟量数字化以后，利用RS-485协议将数据上传。RS-485～USB转换器在主机端接收485的数据。并通过USB接口传输到主机处理；而主机向USB发送数据时，数据通过RS-485～USB转换口转换为485协议向远端输送，从而实现远程数据的双向传输如图3所示。软件方面的设计与上面所述类似。

第6篇：数据采集论文范文

关键词：数据采集技术；课程；实践教学

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）07-0128-02

1背景

数据采集与处理是电子信息科学的一个重要分支，是以传感器、信号的测量与处理、计算机等先进技术为基础而形成的一门综合应用技术。作为获取信息的工具，数据采集在科学研究和国民经济的各个领域，如通信、雷达、核电、冶金、航空航天等方面有着非常重要的地位。掌握数据采集与处理相关理论与技术对学生综合运用多学科知识和从事相关领域工作的能力培养具有重要意义。

《数据采集技术》是甘肃农业大学信息科学技术学院针对电子信息工程专业大三学生开设的一门专业选修课程，该课程主要讲述数据采集系统构成，模拟信号的数字化处理，模拟多路开关，测量放大器，采样/保持器、模/数转换器、数/模转换器、数据的接口板卡采集、数字信号的采集、采样数据的预处理等内容。

为了提高教学质量，本文开展《数据采集技术》仿真实验和实践教学实验相结合，以期通过具体的实例，让学生对数据采集技术章节有一个更深的认识；同时，使学生综合运用所学理论知识，解决实际问题，能够根据实际需求，设计合适的数据采集系统，并对采集到的数据进行分析和处理。

2《数据采集技术》实验教学内容

2.1模拟多路开关

多路模拟开关由于在proteus仿真软件中没有仿真模型，因此可以使用实验设备进行实验，采用本人开发的“基于凌阳SPCE061A的实验设备”，模拟多路开关型号CIN501进行实验。

2.2测量放大器

测量放大器是一种带有精密差动电压增益的器件。被z测的物理量经过传感器变换成模拟电信号，往往是很微弱的微伏级信号，需要用放大器加以放大。测量放大器型号AD620是一款低功耗、廉价的测量放大器，具有放大倍数1到1000可调，电压范围（±2.3 Vto+18 v）。采用proteus仿真软件，可以进行仿真实验，这里对模拟信号放大了10倍，仿真结果如图1所示。

2.3采样/保持器

采样/保持器型号LF398是一款通用采样/保持器，电压范围在±5V到±18V，由于在proteus中没有采样保持器LF398的仿真模型，故采用“基于凌阳SPCE061A的实验设备”进行实验，LF398与凌阳SPCE061A单片机相连，使用示波器观察LF398采样阶段和保持阶段的波形完成实验。

2.4模/数转换器

模/数转换器芯片ADC0809，ADC0809是一款8通道8位模/数转换器，没有零点和满量程调整要求，可以通过proteus仿真软件进行仿真，ADC0809与单片机AT89C51相连，输出结果用LED数码管显示，仿真结果如图2所示。

2.5数/模转换器

数/模转换器芯片DAC0832，也可以通过proteus仿真软件进行仿真实验，仿真时与单片机AT89C51相连，限于篇幅，这里不再上图。

2.6数字信号采集

数字信号采集内容有8255A，DSl8820，RS-232串口实验。

8255A是可编程接口芯片，在proteus中可以与单片机AT89C51连接进行仿真实验，输出通过LED数码管显示，仿真结果如图3所示。

DS18820数字式温度传感器，可以通过proteus进行仿真，采用AT89C51单片机与DS18E20相连，使用数码管显示温度，采集程序已经有相应的程序直接调用即可，不需要编写采集程序，这里也不再上图。

串口RS-232接口可以通过proteus软件进行仿真，使用串口调试工具和RS-232相配合进行仿真实验，这里也不再上图。

2.7数字滤波

数字滤波方法有：平均值滤波法、中值滤波法、加权平均滤波法、惯性滤波法。数字滤波可以通过proteus和keil软件相结合，在keil中编写滤波方法，然后在proteus中显示结果，也可以采用MATLAB软件进行编程，完成数字滤波实验。

第7篇：数据采集论文范文

大数据在招标采购管理中的应用分为四个主要步骤，分别是:历史采购诊断、提出大数据应用方向、对大数据应用点进行分析、提出大数据在招标采购管理中的具体实施方案。本文主要针对大数据在物资招标采购管理中的应用进行细致分析。

关键词:

大数据;物资;招标;采购管理;应用;分析;研究

1具体研究思路

由于对大数据在物资管理中的研究尚且处于初级阶段，很多的应用理论都比较缺乏，再加上现有的知识体系达不到招标采购大数据的应用需求，所以主要根据当前招标采购管理业务的一些特点和趋势，将大数据招标采购管理应用细化，分为以下几个步骤。第一点是对之前历史保留下来的采购数据进行重新的整合与诊断，对于一些有利用价值的信息要进行充分的挖掘，并对之前那些杂乱的数据信息进行统一整理。第二点就是根据招标采购业务的实际特点，结合实际业务需求的基础上，提出大数据今后的应用方向。并从这一应用方向中选择大数据的实际应用点，将其与招标采购业务流程进行实时的连接。第三点是对选择出来的大数据应用点进行分析，找出其中存在的问题和难点，集中对这些问题和难点进行分析和研究，并对最终研究出来的结果进行评估。第四点是针对当前我国招标采购大数据，对其应用点进行细致的区分和规划，并根据数据的使用状况提出大数据在招标采购管理中的具体实施方案。以业务流程分析为主要的辅助依据，以大数据的实际应用为具体导向。

2研究方法和过程

2.1历史采购数据的挖掘和诊断

研究人员会根据招标采购业务流程中可能会涉及的业务环节进行详细的分析，由于每一项业务之间所涵盖的数据信息都非常丰富，这也为数据采集工作奠定了基础。将所有历史采购的数据进行整合，并将零散的物资供应链条分成若干类别。对数据的质量进行系统的分析，这样做也是为了大数据应用点的提出创建坚实的基础。

2.2大数据在招标采购中的具体应用

随着整体业务流程场景化的不断应用，招标采购业务管理的实际水平也会得到极大的提升。除此之外，还可以采用调查分析法来对其进行分析。由于招标采购业务的流程主要包括四个主要范畴。而研究人员选择其中的几个大数据的应用点，并将其分为事前和事后两个时间段来进行分析。在事前阶段，研究人员主要通过对大数据的分析，为物资的采购提供相应的数据参考，然后通过对采购物资的分析来不断优化完善物资的分类方法，再将物资分析与招标分析方法进行有机的整合。除此之外，在对物资的类别和采购方式进行分析之后，就可以让每个物资品类都可以找到与之相对应的采购方式。在事后阶段，研究人员会通过对一系列大数据的分析，先总结出物资采购的相关规律特点，并通过对一些相对比较重点的物资进行报价处理，在了解报价的范围之后，总结出重点物资的报价规律，最后判断他们是否存在违规等现象。

2.3大数据应用点评估

研究人员在对大数据进行定性评估分析时，大数据的分析点都是不同的，所以要求研究人员要充分的了解业务的流程以及数据的梳理情况，从数据分析等多个角度对大数据进行实时评估。在综合考虑了实际的应用价值之后，再将大数据的分析点进行等级评估。

2.4大数据在招标采购管理中的实施方案

研究人员通过对大数据应用点的分析，分析之后确定大数据应用的设施方案。然后根据优先级的划分，将大数据的应用分为三个主要实施阶段。在对大数据的实际应用中，首先要关注的目标就是第一优先级中应用价值高、可行性强的分析点，研究人员就可以以这一分析点作为主要的切入点，这样就能够在较短的时间之内实现物资业务管理的水平。而且随着这一分析点的不断提升，其业务管理的水平也会有相应的提升。其次需要关注的就是第二优先级中可行性较强的大数据应用点，这一应用点不仅可行性强，而且运用难度也比较适中，适合大范围使用。而中长期目标就是第三、第四应用点中难度大，运用难度高的大数据应用点。

3结语

大数据在当前社会的发展中所占的比重越来越大。大数据现已成为推动社会经济发展和产业竞争的主要因素。随着我国信息化城市建设的不断发展，对全新能源的开发，使得招标采购管理对大数据应用的需求也是越来越大，大数据理论的应用可以创造社会价值，能够促进招标采购业务管理的水平，这也是为我国实施大数据战略提供了坚实的后盾。

作者：李悦 单位：哈尔滨市轨道交通建设办公室

参考文献:

［1］苏榕生，李进亮.浅谈集中招标采购发挥作用的条件［C］//福建省卫生经济学会第五届会员代表大会暨第四次年会论文集.2005.

［2］姚再进.国有企业招标采购操作策略［C］//创新装备技术给力地方经济———第三届全国地方机械工程学会学术年会暨海峡两岸机械科技论坛论文集.2013.

［3］杨琳.招标采购实践与思考［C］//中华医学会第十三次全国医学科学研究管理学学术会议暨2012第四届全国医学科研管理论坛论文集.2012.

［4］王楠，陆晓和，陈巧云，等.集中招标采购工作的体会［C］//2004年中华医院管理学会学术年会论文集.2004.

第8篇：数据采集论文范文

关键词：LabVIEW SQL；Server2008；LabSQL心电数据库

中图分类号：R318 文献标识码：A

1引言

传统的心电图诊断系统主要由三大功能模块组成：心电信号的记录、分析和诊断结果表述。在以往的临床经验中，这三大功能通常由手工完成，并完全依靠医生的临床经验[1]。随着虚拟仪器技术的发展，人们可以通过虚拟仪器来实现心电图的信号处理、结果表达，从而解决传统心电图诊断方法中数据处理、表达、传输、存储等方面的问题。LabVIEW作为虚拟仪器技术常用的应用开发软件，能够充分利用计算机的软硬件资源，具有编程简单、结果直观等特点，与数据采集卡结合可以建立良好的数据采集系统[2，3]。随着心电采集技术的发展，很多对采集系统的拓展工作已经可以实现心电数据的处理和应用，包括诊断系统的开发以及通过与网络技术结合实现远程心电监护等方面[4-6]。但是，这些拓展应用中，主要侧重于心电数据的采集、处理、网络传输等，较少关注心电数据的存储技术与管理。

数据的存储与管理、维护是信号采集系统的重要组成部分，数据库技术与LabVIEW虚拟仪器的结合，一方面可以利用数据库强大的数据管理能力，另一方面可以发挥LabVIEW在信号采集上的优势，从而实现大规模心电数据的有效管理和维护。目前，四大权威心电数据库[7]均为欧美国家建立，国内在基于大规模人群的心血管流行病学调查分析方面同样开展了相关研究工作，致力于构建国人自己的心电数据库[8-10]。大规模心电数据库的建立离不开工程实现技术，在虚拟仪器技术与心电信号采集系统结合的趋势下，基于虚拟仪器技术平台设计心电数据库在工程实践上有很重要的意义。

本文介绍基于LabVIEW心电信号采集平台的心电数据库设计。在LabVIEW环境下，搭建了基于LabSQL与SQL Server的心电数据库系统，一方面利用LabSQL建立LabVIEW和SQL Server数据库管理系统之间的连接，实现LabVIEW与SQL Server之间的心电数据传输，方便心电数据的存储，另一方面设计了心电数据库基础表及数据表间关系，为心电数据的管理提供了便利。该系统已成功用在基于LabVIEW的心电数据采集系统研发中。基于LabSQL和SQL Server的数据库设计方法具有通用性，可方便地推广到与LabVIEW结合的数据采集和管理系统中，具有良好的工程应用价值。

2基于LabSQL的数据库连接

2.1基于LabVIEW的心电采集系统简介

速度快、性价比高等优点[13]。SQL Server在电子商务、数据仓库和数据库解决方案等应用中起着重要的作用，能针对数据库中的数据提供有效的管理，并有效地保证数据的完整性和安全性。

3.1数据库设计

临床实践中，心电图可以作为诊断心脏类疾病检测的主要手段。心脏类疾病的发生与病人的年龄、性别、个人史、其他疾病等有关[10]。因此，病人的基本情况是心电数据库中重要的一部分。作为基于LabVIEW心电采集系统的一部分，心电数据库主要数据表的设计需要满足采集系统需求。同时，数据表的设计还需要参考标准心电数据库PTB（PhysikalischTechnische Bundesanstalt）中病历的临床摘要。PTB数据库是心电研究中常用的标准心电数据库，具有十分重要的参考价值。

基于上述分析，心电数据库可以划分为三个表。

1）病人基本信息表（Patient）

病人基本信息表如表1，主要用于记录病人的各项基本信息。其主要数据结构和数据项如下：病人的病历号、性别、年龄、检查原因等，其中病人病历号码具有唯一标识性，被选作该表的主键。主键是指在数据表中能唯一标识表中每个数据行的一列或者多列。一个数据表只能有一个主键，并且主键列不允许取空值。SQL Server 会自动为主键创建索引。在使用主键时，该索引可以加快访问速度并有助于实现数据的唯一性。

4结束语

在LabVIEW环境下，利用LabSQL工具包的相关子VI模块，实现了与SQL Server 数据库的连接，并将数据存储在专门设计的心电数据库中，搭建了完整的心电数据采集和管理系统。该系统包含病人的基本信息和心电数据记录，有效地实现了大规模心电数据输入和管理的自动化。该心电采集系统及心电数据库的建立，为心电数据的临床分析和集中研究提供便利。

参考文献

[1]于洁， 李川勇.基于LabVIEW的心电信号采集系统设计[J].生物医学工程与临床，2001，5（3）：121-122.

[2]赵艳辉，赵修良，周超，等.基于LabVIEW的心电信号采集系统[J].电子设计工程.2011，5（19）：30-34.

[3]秦鑫，高凤梅，龙云玲.基于LabVIEW的心电测量系统[J].河南科技学院学报.2008，36（2）：92-94.

[4]赵芳芳.基于LabVIEW的心电自动诊断系统设计[D].秦皇岛：燕山大学工学硕士学位论文，2011.

[5]宋佳瑛.基于LabVIEW和HHT的ECG信号的采集与分析研究[D].昆明：云南大学硕士研究生学位论文，2012.

[6]秦莉娜.基于虚拟仪器的远程心电监护系统的设计[D].长春：长春理工大学硕士研究生学位论文，2006.

[7]李桥，邵庆余，王永，等.心电数据库生成系统[J].山东生物医学工程.1995，14（1）：1-7.

[8]杨啸林，张靖，徐铖，等.基于大规模人群调查的心电数据库的构建[J].中国生物医学工程学报.2010，29（3）：326-330.

[9]徐铖. 心电数据库与网络应用平台的建立及成人心室复极不一致分析[D].北京：北京协和医学院基础学院硕士研究生学位论文，2010.

[10]阴玺.心电远程监护系统的数据库系统设计与数据压缩算法研究[D].重庆：重庆大学硕士学位论文.2007.

[11]靳贺敏.基于LabSQL的LabVIEW数据库访问技术[J].福建电脑，2010，3：62-63.

第9篇：数据采集论文范文

【关键词】传声器阵列;声源定位;广义互相关;时延估计

引言

随着电子技术发展，声源定位的基本原理和设计变化不大，主要是采用各种现代化技术实现自动化、集成电路化，提高了性能。现有的声源定位系统一般用热线，碳粒或电容传声器接受声音信号，用无线电技术或光纤技术传输信号，用点蚀纸带或墨水纸袋记录测量结果，并把记录仪与计算机相连，用计算机处理测量结果。声测基线采用直线，弧线，正方形等多种形式。目前，定位侦察距离可达30km，精度达到1%。

本文将若干个传声器按照一定的几何结构排列，组成传声器阵列，通过阵列信号处理的方法对该阵列接收到的声源信号进行处理，设计开发了一套声源定位系统，并在本实验系统的基础上进行了声源定位实验，根据实验结果分析了系统性能，提出了改进方案，确定出声源的几何位置。

1.定位系统设计

声源定位结果可作为改善环境跟踪录音效果的依据，也可作为军事侦察的手段。声源定位系统硬件结构框：由驻极体电容传声器采集到声音信号后，经过模数转换电路板去噪，数据采集卡得到的数据传回到PC机，计算出每个传声器接收到声音到达时间差值，最后通过声源定位程序得到声源估计位置。

2.定位系统设计

2.1 数据采集

图1为声信号采集电路板实物图。

图1 声信号采集电路板

2.2 时延估计算法

实验采用改进的广义互相关时延估计算法，步骤如下：

（1）将接收信号分别通过频率响应的预滤波器，对其进行预滤波处理;

（2）对预滤波处理后得到的互功率谱密度函数进行加权，得到互功率谱密度函数[3];

（3）对互功率谱密度函数进行反傅里叶变换，得到广义相关函数;

（4）把一路互相关函数做希尔伯特变换，得到其希尔伯特变换，取绝对值，并将其和互相关函数做差值运算，得到：

（5）检测相关函数的峰值所对应的位置，即可得到估计的时延值。

2.3 声源定位方法理论

实验采用基于笛卡尔坐标系的几何定位方式，根据声源和传声器阵列空间分布位置，建立定位算法模型，利用MATLAB强大的计算能力解方程得出声源坐标。

传感器位置及各传感器之间时延可列方程式（1）：

（1）

解方程式可得声源位置。

3.低频声源定位实验验证

为了检验低频声源定位系统的定位性能，选择了在实际环境中的进行试验，通过得到的实验数据，给出了定位实验结果及精度，并对试验误差进行简单分析。

3.1 实验环境

实验是在一间普通的办公室进行，室内空间为。室内并不空旷，有办公桌等办公设备，周围墙壁未经任何处理，噪声强度中等，无风。

图2 各通道声信号波形

3.2 实验理论依据

实验时声源在房间任意位置，阵列和声源的空间几何位置：传声器1为原点，传声器2为X轴，传声器3为Y轴，传声器4为Z轴。最后声源定位的结果为。

3.3 实验结果

传声器2、3、4与传声器1间的距离为0.4m。在实验中，声源的坐标位置为，声源使用普通的哨子，以的采样频率采集声音信号。各通道波形显示如图2所示。

下面是实验中的过程数据，分别对数据进行广义互相关计算所得出的时延和根据声速得出的距离差：

表1 计算中过程量时延与距离差

相 关通 道 时延（s） 距离差（mm）

通道2相对通道1 -0.0001131 -38.455

通道3相对通道1 -0.0011234 -381.97

通道4相对通道1 -0.00018966 -64.483

根据各通道的时延使用基于笛卡尔坐标系的空间几何定位法，得到唯一的声源坐标解。MATLAB计算的声源位置结果为。为适应某些时候传声器阵列的使用，程序根据定位结果产生球坐标结果。

即，。

定位结果，与实际声源坐标相比，较为精确，符合定位精度要求。

3.4 实验误差分析

在实际的声源定位实验中，有很多因素影响着声源定位的结果。

首先各声传感器接收到声音的时间差不准确会影响定位的精度。

其次是多通道数据采集卡的采样速率，PC机的处理速度，数据采集系统本身的测量误差都会对最终的定位结果产生影响。

3.5 结论

由实验所得到的低频声源定位结果可知，在误差允许的范围之内，定位结果可以满足实际需要。

参考文献

[1]王春霞.声源定位系统时延估计算法优化研究[硕士学位论文].河南：河南工程大学，2012.

[2]郭俊成.基于传声器阵列的声源定位技术研究[硕士学位论文].南京：南京航空航天大学，2007.

[3]胡正伟.无源时差定位中时延估计方法的研究[硕士学位论文].甘肃：兰州交通大学，2012.