基于LabVIEW的紅外感應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計

谷宇航 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院

引言：紅外檢測是檢測紅外線光譜，感應(yīng)紅外光線輻射，在大自然中，無論什么物體，只要它的穩(wěn)定性在絕對零度以上的話，都會對外界產(chǎn)生一種紅外線輻射的能力[1]。所以對紅外信號進(jìn)行采集，可以廣泛地應(yīng)用在遠(yuǎn)距離遙控、無人機(jī)避障、醫(yī)療、安防、軍工等領(lǐng)域[2～3]。本文設(shè)計了一套應(yīng)用紅外傳感器進(jìn)行信號采集的系統(tǒng)，從信號采集到信號的顯示和處理、保存，系統(tǒng)體積小巧，便攜，采集速度快，精度高，可作為一款采用虛擬儀器技術(shù)的信號采集系統(tǒng)學(xué)習(xí)套件。

1 系統(tǒng)的硬件組成

系統(tǒng)的硬件組成包括信號采集卡以及傳感器。采集卡的供電方式為USB接口供電，AI模擬量接口有兩路，DI數(shù)字量接口兩路，DO數(shù)字量接線口兩路，5V電源輸出口兩路，采樣率最高可達(dá)20kHZ。

紅外傳感器可以感應(yīng)到周圍的紅外線是否有微弱變化，并且通過電壓變化顯示在采集界面。傳感器用3.3V～5V直流電源，即用杜邦線連接采集卡，對紅外傳感器模塊供電。傳感器小巧便于攜帶，3.2cm*1.4cm的尺寸適用于多種場合。

2 紅外感應(yīng)系統(tǒng)的軟件設(shè)計

采集系統(tǒng)的界面是基于LabVIEW的軟件編程環(huán)境下完成的。LabVIEW依靠圖形化編程建立各模塊之間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)采集的底層，即信號的放大、A/D轉(zhuǎn)換等，則主要依靠LabVIEW編程環(huán)境下的動態(tài)的鏈接庫進(jìn)行編程。

該平臺由前面板和程序框圖兩部分組成。前面板是系統(tǒng)運(yùn)行時的操作界面，程序框圖是系統(tǒng)的源代碼編程區(qū)域。該系統(tǒng)可完成紅外原始信號的實(shí)時顯示、濾波分段、快速傅里葉變換、分通道的選擇、數(shù)據(jù)的保存、讀取等功能。

圖3-1 200Hz數(shù)據(jù)波形的顯示結(jié)果圖

波形的變化是基于紅外感應(yīng)模塊在感受到外界的紅外線強(qiáng)度變化后，經(jīng)過信號的調(diào)理、放大以及A/D轉(zhuǎn)換后，以電壓信號顯示在波形圖中。此外，還可以通過設(shè)置濾波頻段，將原始波形進(jìn)行濾波處理，觀察不同頻率下的時域波形。

系統(tǒng)能夠?qū)⒉杉降募t外信號以文本格式保存在計算機(jī)中，以備下一次調(diào)用。LabVIEW軟件可以提供多方位的文件存儲形式，主要能實(shí)現(xiàn)高層文件操作存儲和底層文件存儲形式[4]。在本文主要運(yùn)用了底層文件的存儲形式，該存儲形式需要選取需要保存的路徑，如果路徑不存在，需要另外添加正確的路徑，再增加新的函數(shù)選版，最后在文件末尾加上存儲的格式，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲。

3 結(jié)束語

本篇論文是基于虛擬儀器的紅外線感應(yīng)系統(tǒng)，是利用軟件開發(fā)平臺LabVIEW設(shè)計出一款紅外傳感器的集信息采集、分析、存儲等功能于一體的小型模擬模塊。把以往傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集接口不通用的情況，信號采集保存文件與計算機(jī)系統(tǒng)不匹配的情況都逐步的解決了。從而使設(shè)計的過程變得簡單快捷，極大的降低了工作的繁瑣程度。

通過對虛擬儀器的學(xué)習(xí)和對LabVIEW軟件開發(fā)信號采集平臺的設(shè)計和研究，在該軟件現(xiàn)行基礎(chǔ)上，利用了紅外傳感器和USB ADIO迷你信號采集卡的硬件設(shè)施，提出了基于虛擬儀器的紅外感應(yīng)系統(tǒng)課題的研究，使其能達(dá)到信息的采集、調(diào)試、存儲等功能的設(shè)計，可以作為虛擬儀器領(lǐng)域信號采集的學(xué)習(xí)系統(tǒng)套件，使學(xué)生們更深刻地領(lǐng)會在線監(jiān)測的意義。