总第２１８期 舰船电子工程 Ｖｏ１．３２ Ｎｏ．８ ２０１２年第８期 Ｓｈｉｐ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ １２５ 基于Ｌａｂｖｉｅｗ的鱼雷发射试验数据采集系统设计 周兆军 叶慧娟 王昕晔。 （１＿海军７０２厂上海２００４３４）（２．海军工程大学兵器新技术应用研究所武汉４３００３３）（３．海军工程大学科研部武汉４３００３３） 摘要Ｌａｂｖｉｅｗ是一种基于图形程序的虚拟仪器编程语言，应用领域广泛。为了对鱼雷发射试验数据进行采集，采用ＵＳＢ数据采集 卡进行数据采集，利用Ｌａｂｖｉｅｗ调用动态链接库ＤＬＬ文件读取ＵＳＢ接口的数据，并编制了数据的分析处理程序。文章的设计为鱼雷发射 试验数据采集及分析提供了一种简单、有效的方法。 关键词Ｌａｂｖｉｅｗ；鱼雷发射；数据采集；设计 中图分类号ＴＪ６３０．２ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｔｅｓｔ ｏｆ Ｔｏｒｐｅｄｏ Ｌａｕｎｃｈｉｎｇ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｌａｂｖｉｅｗ ＺＨＯＵ Ｚｈａｏｊｕｎ ＹＥ Ｈｕｉｊｕａｎ ＷＡＮＧ Ｘｉｎｙｅ。 （１．Ｔｈｅ ７０２ Ｎａｖａｌ Ｆａｃｔｏｒｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００４３４） （２．Ｎａｖａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｎｅｗ Ｗｅａｐｏｎｒｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，Ｎａｖａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ ４３００３３） （３．Ｔｈｅ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｎａｖａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ ４３００３３） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｌａｂｖｉｅｗ ｉｓ ａ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ １ａｎｇｕａｇｅ ｏｆ ｖｉｒｔｕａｌ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｈａｒｔ ｐｒｏｇｒａｍ，ｉｔ ｉｓ ｕｓｅｄ ｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｘｑｕｉｓｉｔｅ ｔｈｅ ｄａｔａ ｏｆ ｔｅｓｔ ｆｏｒ ｔｏｒｐｅｄｏ ｌａｕｎｃｈｉｎｇ，ｔｈｅ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｃａｒｄ ｏｆ ＵＳＢ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，ａｎｄ ｔｈｅ ｄａｔａ ｏｆ ＵＳＢ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｗａｓ ａｃ— ｑｕｉｒｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ Ｌａｂｖｉｅｗ ｃａｌｌ ｆｏｒ ＤＬＬ ｆｉｌｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｄａｔａ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｐｒｏｇｒａｍ ｗａｓ ｆｉｎｉｓｈｅｄ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｐｐｌｉｅｄ ａ ｓｉｍｐｌｅ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｗａｙ ｆｏｒ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｅｓｔ ｆｏｒ ｔｏｒｐｅｄｏ ｌａｕｎｃｈｉｎｇ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ Ｌａｂｖｉｅｗ，ｔｏｒｐｅｄｏ ｌａｕｎｃｈｉｎｇ，ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，ｄｅｓｉｇｎ Ｃｌａｓｓ Ｎｕｍｂｅｒ ＴＩ６３０．２ １ 引言 口的数据，并编制了数据 的分析处理程序，本文的 在鱼雷发射装置试验过程中，为了对发射装置性能进 设计为鱼雷发射试验数 行分析，需要对发射管内的压强及假雷的内弹道参数进行 据采集及分析提供了一 数据采集工作，发射试验系统框图如图１。单片机控制电 图１发射试验系统框图 种简单、有效的方法。 路主要是为了控制发射阀的开关，当发射阀打开，发射气瓶 中的高压空气按规律进入发射管，作用在假雷尾部，推动假 ２ 系统组成与工作原理 雷运动，数据采集系统通过传感器可采集到发射管内的实 时压力和假雷的运动参数。 鱼雷发射试验数据采集系统工作原理如图２。ＵＳＢ数 Ｌａｂｖｉｅｗ是一种基于图形程序的虚拟仪器编程语言， 据采集卡包含信号放大、调理电路，Ａ／Ｄ转换电路及串口转 在测试与测量、数据采集、仪器控制、数字信号分析、工厂自 ＵＳＢ接口电路 。传感器测量信号首先通过信号放大、调 动化等领域获得了广泛的应用¨１￣７］。Ｌａｂｖｉｅｗ对数据采集 理电路进入采集卡的Ａ／Ｄ转换通道，转换后的数字信号通 和处理的传统方法是采用数据采集卡，但是这些数据采集 觥篓蝰捂 皇堕ｌ堡旦一堡旦Ｌ＝：：： ：ｌ 过串口转ＵＳＢ接口电 路，通过ＵＳＢ接口传输 设备存在安装不便、价格昂贵、受计算机插槽数量、地址、中 数据采集部分数据处理部分 给ＰＣ机，最后由Ｌａｂ— 断资源的限制，可扩展性差，同时在一些电磁干扰性强的测 试现场，可能无法专门对其做电磁屏蔽从而导致采集的数 图２基于ＵＳＢ接口和Ｌａｂｖｉｅｗ ｖｉｅｗ软件对数据进行分 据失真。在Ｌａｂｖｉｅｗ下使用ＵｓＢ总线，可以同样实现数据 的数据采集原理框图 析处理。 采集，并且弥补了采集卡的不足。本文根据鱼雷发射试验 数据采集的实际需要，采用ＵＳＢ数据采集卡进行数据采 ３数据采集系统的硬件选择 集，利用Ｌａｂｖｉｅｗ调用动态链接库ＤＬＬ文件读取ＵＳＢ接 目前，ＵＳＢ数据采集卡有两种类型，一种是循环采集各 ＊收稿日期：２０１２年２月１０ Ｆｔ，修回日期：２０１２年３月１９日 作者简介：周兆军，男，硕士，工程师，研究方向：指挥自动化。叶慧娟，女，硕士，副教授，研究方向：武器系统与运用。王昕哗，男，硕 士，讲师，研究方向：武器系统与运用。 １２６ 周兆军等：基于Ｌａｂｖｉｅｗ的鱼雷发射试验数据采集系统设计 总第２１８期 通道数据的循环采集卡，另一种是同时采集各通道数据的 同步采集卡 ” 。由于循环采集卡循环采集各通道数 据，所以采集的各通道数据所对应的ｍ－ｔ￣Ｊ存在一个较小的 时间差，但是这种采集卡成本较低。因此，选择何种ＵＳＢ 数据采集卡取决于系统对数据采集精度的需要。 对ＵＳＢ数据采集卡的选择还需要考虑采样通道数和采 样精度指标。这些需要根据实际采集数据的需要进行选择 ４基于Ｉ ａｂｖｉｅｗ的系统软件设计 ｇａｂｖｉｅｗ系统软件功能包括：数据采集、数据显示、数 据存储、数据分析和在线帮助功能，它可以很好地将分析和 数据采集结合起来。 在Ｌａｂｖｉｅｗ中调用Ｄｕ 与ＵＳＢ设备 通信安装驱动 后，ＵＳＢ数据采集卡与主机实现连接，但Ｌａｂｖｉｅｗ软件不直 接支持非ＮＩ公司的数据采集设备，因此本系统采用调用动 态链接库来实现Ｌａｂｖｉｅｗ与采集设备的连通。 Ｌａｂｖｉｅｗ可以通过调用库函数节点实现对动态链接库 中函数的调用。在程序框中的互连接口，选择调用库函数 节点（Ｃａｌｌ ＬｉｂｒａｒｙＦｕｎｃｔｉｏｎ Ｎｏｄｅ），双击左键出现调用库函 数对话框。根据Ｌａｂｖｉｅｗ与ＤＬＬ的参数对应关系填写好 ＤＬＩ 文件的路径、被调用函数名、参数的类型及返回类型。 需要注意的是，当调用多个函数时要分别填写参数的 个数和对应的类型，而且在调用过程中应保持数据位的一 致。填好单击ＯＫ按钮后，Ｌａｂｖｉｅｗ将自动生成各参数的入 口及出口状态，这样就实现了Ｌａｂｖｉｅｗ与ＤＬＩ 的调用。 在实现采集前，需要调用一些库函数对系统进行一些 设置，通过调用函数可以得到设备的描述和ＵＳＢ接口的运 行状态以及实现对ＵＳＢ接口的读写操作。具体的函数设 置可以参照数据采集卡动态链接库的参考文档。 根据设计需求，依次调用所需的函数实现对采集系统 的设置。此外，根据设计的采样速率，需要在上位机建立一 个缓存。数据采集系统要实现多通道数据采集，因此采用 数组的读写方式，如图３。 各通道数据存储后需要编写数据转换程序，将采样值 转换成具有物理意义的数据，如图４。 鱼雷发射试验数据采集系统主要采集发射管中压力数 据和假雷的运动数据，在上位机中基于Ｌａｂｖｉｅｗ软件环境 结合鱼雷发射试验的具体要求编写了数据采集程序。 图３多通道数据的存储 图４ ＵＳＢ２３８２采集卡的 数据转换程序 ５系统测试实例 测试系统主要由压力传感器、测速仪、单片机控制电 路，数据采集卡及采集软件等组成。进行数据采集时，发射 气瓶充满气体，发射水舱充满水且与发射管连通，各测试组 件准备好后即可试验。 试验时单片机发出开启指令，发射阀开始工作，发动机 运转带动混流泵转动，泵把水压到发射管中推动假雷运动。 同时各种测量仪器工作，并将相应的测量参数经数据采集 传到计算机进行存储和处理。在一次测试的试验中，对 四个通道信号进行数据采集，其结果如图５所示。 图５鱼雪发射试验数据采集界面 从图中可以清楚地观察到各个参数的变化，测试数据 保存在二进制文件中，数据还可以生成Ｅｘｃｅｌ报表文件以 便用户参考分析。四通道多参数测试软件通过了系统的联 合调试，成功地实现了数据的接收、显示、处理、存储、回放 等功能。 ６结语 本文设计的数据采集系统能够满足鱼雷发射试验数据 采集的需要，解决了科研中的实际问题。对于其它类似系 统的设计有一定的参照价值。 参考文献 ［１］杨继志，郭敬．基于ｇａｂｖｉｅｗ的阀门试验数据采集系统［Ｊ］．机 电产品开发与创新，２０１１，２４（５）：７７—７９． Ｅ２］杨磊，马铁华，崔敏，等．基于ｇａｂＶＩＥＷ的四通道多参数测试系 统软件设计＿Ｊ］．软件技术，２０１ｌ（６）：６４—６７． ［３］谢宽，梁述海，谭智海．基于ＬａｂＶＩＥＷ的柴油机状态监测数据 库系统Ｉ－Ｊ］．舰船电子工程，２００９（１１）：１４７—１４９． Ｉ－４］刘爱军，尹明，韦春玲．基于ＬａｂＶＩＥＷ的超声波检测仪设计 －１Ｊ］．舰船电子工程，２００９（１２）：１９９—２０１． ［５］董翰川，郭勇，李文杰．ＬａｂＶＩＥＷ串口通信在数据采集中的应 用ＥＪ］．网络与通信，２０１１（３３）：６５—６８． Ｅ６］胡宝权，赵荣珍，马再超．基于ＬａｂＶＩＥＷ的数据采集与反馈控 制通讯系统［Ｊ］．仪表技术与传感器，２０１１（１２）：３ｌ一３４． ［７］吴爱平，阳俊，张星．基于ＬａｂＶＩＥＷ的油水界面检测系统［Ｊ］． 仪表技术与传感器，２０１１（１２）：４６—４８． Ｅ８］廖传书，黄道斌，孙旦，等．Ｌａｂｖｉｅｗ与ＵＳＢ的直接数据通信 ｌＪ］．仪器与仪表，２００７（２Ｏ）：３－５． －１９］吴仁涛，姜云海，左建勇．基于Ｌａｂｖｉｅｗ平台的ＵＳＥ，视频采集 方法与应用＿Ｊ］．工业仪表与自动化装置，２０１１（３）：８０—８３． －１１０］陈国亮，张素君．利用动态链接库（ＤＩ Ｌ）实现ＬａｂＶｉｅｗ与 ＵＳＢ设备的数据通信［Ｊ］．福建电脑，２００５（７）：１４９—１５１． ［１１］孔鹏，方源达，柯富茗，等．基于ＬａｂＶＩＥＷ的无线分布式数据 采集系统ＩＪ］．计算机与数字工程，２００９，３７（１１）． ［１２］解辉，徐玉斌，李建伟，等．基于ｓｑｌｉｔｅ的嵌入式数据采集系统 的研究与设计＿Ｊ］．计算机与数字工程，２００８，３６（６）． ［１３］吴桂生，沈括，左雷．高速数据采集系统的设计与实现［Ｊ］．计 算机与数字工程，２０１１，３９（１２）． Ｅ１４］初华，李长兵．Ｌａｂｖｉｅｗ基于ＵＳＢ２．０的数据采集及处理［Ｊ］． 仪表技术，２０１０（５）：２２—２５．