摘 要

压力传感器是一个非常的设备，它的功能非常得强大，可以相对准确地测量出一个地方收到压力的具体大小，在我国以及世界的工业中占据着非常重要的地位，为什么呢，因为它的不可或缺的精准测量的功能，压力传感器广泛地应用于各种行业当中。

在实际测量中，我们想要达到测量子弹冲击靶子的压力，这种测量需要光纤F-P腔高速相位解调的相关信息，在这里我们应用了Lab View软件来进行一种模拟，这种模拟通过对研华NI-PCI5105高速数据采集卡的各种功能的掌握以及截取相关数据。同时我们还需要了解F-P腔三波长激光激励线性相位高速解调原理，以便于我们对数据的采集和处理分析。

在国际上，Lab View软件是唯一的编译型图形化编程语言，它是美国National Instruments(简称NI)公司推出的一个图形化软件开发环境，对于测控系统的开发，这个软件拥有极大的优势，因为它收录了世界上绝大部分的信号处理函数以及现代很多的信号分析的工具，对于我们这一次的设计，它更重要的是内部的程序还非常容易和各种数据采集硬件集成，在这里可以和我们采用的研华NI-PCI5105高速数据采集卡进行一些联系。我们的最终目标是用LabVIEW软件对NI-PCI-5105高速数据采集卡存储的三种数据格式文件进行读写操作，并按照高速相位线性解调原理，编写相应的数据处理、显示软件。

在这里，我们需要进行的工作是利用这款NI公司的Labview软件完成光纤F-P腔高速线性相位解调算法的软件的编制，其中详细的内容还包括数据读取操作、算法的实现以及处理和采集数据的显示。掌握研华NI-PCI5105高速数据采集卡的各种功能。掌握F-P腔三波长激光激励线性相位高速解调原理。用LabVIEW软件对NI-PCI-5105高速数据采集卡存储的三种数据格式文件进行读写操作，并按照高速相位线性解调原理，编写相应的数据处理、显示软件。我们需要研究的内容有研究高速数据采集卡的各种功能，掌握F-P腔三波长激光激励线性相形高速解调原理，了解Labview的基本用法，并使用它编译软件。

要知道，虚拟仪器是一种非常优秀的可以用于工业化商业化甚至是军事化领域也要经常应用到的一种实用性非常高适用性也很强的技术，虚拟仪器可以通过在计算机上模拟实际的器械或者仪器，通过调整参数和各种意外的情况，来达到模拟实际场景中的模样。由于计算机当中优秀的计算量与数据库，使得计算机优秀的软件和硬件能力得以被应用，大大地突破了传统仪器的缺点，比如说是分析、处理、表达、传递和存储等方面的限制，使得成本得以节约，效率可以大大提高，如果技术成熟甚至是可以达到自动化的一种应用，拥有传统仪器所无法达到的一种效果。在这里，我们将使用虚拟仪器的功能对我们的数据采集卡进行一系列的调整与尝试。

本题目的最终结果用示波器显示.csv电子文档，并将滤波后的图形也显示出来。

关键词：虚拟仪器，LabView，数据采集卡，数据采集处理，F-P

Abstract

Pressure sensor is a very of equipment, it of function very have powerful, can relative accurate to measurement out a place received pressure of specific size, in China and world of industrial in the occupy with very important of status, for what does, because it of indispensable of precision measurement of function, pressure sensor widely to application Yu various industrial control environment, involved water hydropower, and railway traffic, and intelligent building, and production control, and aviation space, and military, and petrochemical, and wells, and power, and ship, and machine, and pipeline and so on industry among. In actual measurements, we want to measure the bullet hit the target pressure, which need information on high-speed phase demodulation of optical fiber f-p cavity where we use a Simulation Lab software to View, this simulation based on the Advantech NI-PCI5105 high-speed data acquisition card for various functions of the master as well as the interception of data.

We also need to know about f-p cavity three-wavelength laser-excited linear phase demodulation at high speed, so that data collection and processing in our analysis. In international Shang, Lab View software is only of compiled type graphics of programming language, it is American National Instruments (referred to NI) company launched of a graphics of software development environment, for control system of development, this software has great of advantage, because it included has world Shang most of signal processing function and modern many of signal analysis of tool, for we this once of design, It's more internal procedures but also very easy integration and data acquisition hardware, where can we use some contact Advantech NI-PCI5105 high speed data acquisition card.

Our ultimate goal is to use LabVIEW software to three data formats NI-PCI-5105 high-speed data acquisition card file for read and write operations, and in accordance with the high speed phase linear demodulation, write the data processing and display software. Here, we need work is done using the NI Labview software optical fiber f-p high speed linear phase demodulation algorithm for software programming, which also includes data read operations, algorithms of processing and gathering data is displayed. Mastering Advantech NI-PCI5105 high speed data acquisition card functionality. Master f-p cavity three-wavelength laser-excited linear phase demodulation at high speed. Use LabVIEW software on three data formats NI-PCI-5105 high-speed data acquisition card file for read and write operations, and in accordance with the high speed phase linear demodulation, write the data processing and display software. We need to examine the contents of research of high speed data acquisition card features three wave master F-P cavity...

Key Words：Lab VIEW; NI-PCI-5105; Pressure sensor; virtual instrument

目 录

摘 要 I

Abstract III

目 录 V

第1章 绪论 1

1.1 虚拟仪器的概念 1

1.2 虚拟仪器的大概构造 2

1.3 虚拟仪器和LabView 2

1.4 研华-PCI5105高速数据采集卡 3

1.5 光纤传感技术 3

1.6 调制与解调 4

1.7 光纤法珀 4

1.8 高速相位线性解调 5

1.9 F-P腔原理 5

第2章 设计思路 6

2.1 设计目标 6

2.2 所需环境 6

2.3 整体流程 6

2.4 系统流程图 7

2.5 整体电路 7

2.6 数据处理电路 8

2.7 系统实物框图 8

第3章 LVM格式数据文件 10

3.1 LVM的概念 10

3.2 LVM文件的打开和读取 10

3.3 for循环和读取电子表格文件VI 10

3.4 索引文件 12

3.5 索引两端的算法 13

3.6 行列转置 14

3.7 索引数组 15

3.8 多光束算法 15

3.9 捆绑以及调函数 16

第4章 CSV格式数据文件 20

4.1 CSV的概念 20

第5章 内部核心算法 22

5.1 F-P腔高速线性相位解调 22

5.2 LabView算法的实现 22

第6章 最终界面 25

6.1 前面板的设计和参数 25

第7章 软件程序测试 27

7.1 整体功能以及详细测试 27

7.2 算法结果对比 29

7.3 多光束算法处理函数 30

第8章 结论 35

8.1 结果分析 35

参考文献 36

致谢 37

第1章 绪论

讲道理，你都不知道现在科技有多发达，知道了之后你会觉得头皮发麻，我们对光纤研究的特别地深刻，深刻到什么程度呢，我跟你说啊,我们发现外界信号可对光纤中传播的光波进行调制,由此诞生了光纤传感技术，目前啊，就这种光纤传感器已经被太多人看好了，被很多大公司甚至是国家都用着呢, 在各种各样的奇葩方面有着极为广泛的应用。我们知道啊，就算是光纤，也是有很多类别的，怎么分的呢，根据他们的独特性能分的。有一种东西叫做光相位，用这种东西做的传感器啊，性能很好，哪里好呢，首先是比较灵敏吧，也因为这个事而在这几年得到了很多资金，有了资金很顶就发育好啊。在这篇文章里，我将把光纤传感压力测量虚拟模拟的部分展现出来。

1.1 虚拟仪器的概念

虚拟仪器是一个很宏观的东西，如今电子测量仪器大体可以分为4代，分别是模拟仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器，当然啦，肯定是晚出来的厉害点嘛。虚拟仪器是我们的标题，肯定是重头戏啊，它因为有资金，肯定有好背景呗，背景好硬件条件自然好的多了，再和各种计算机一顿整合，各种软件也苟且到一起，飞速发育，自然是受人欢迎啊，通过合作得来的经验再去发展，肯定越来越好的，甚至可以达到自动化仪器的标准。NI公司的LabView在1986年问世之后，世界各国的技术性学者和专家工程师等等人才已经将这种新型方便的图形化开发工具使用在各个行业的各个环节，希望能够达到一个改善产品质量，缩短开发时间，减少产品瑕疵的效果，从而提升产品的开发和生产效率。我们这边有非常先进的仪器，不差钱，当然牛和现实相连，分析数据，几乎就跟真的似的，再来进行共享信息成果，某种程度上算是投资的反哺了，大大的回收资本。虚拟仪器合作得来的各种工具我们要啥几乎都有啊，至少平时实验不是个事是吧^[1]。

从20世纪80年代中期微软公司Windows操作系统的出现开始，电脑就开始厉害起来了，真的是让你头皮发麻。1986年啊，NI公司就红眼了，赶紧就紧随着时代的脚步，不甘人后的推出了Lab VIEW，这个真的厉害，都是图形的东西，这件事情是一个大标志，让我们体验到了被虚拟仪器支配的恐惧。国际上从1988年开始，名为虚拟仪器的魔王开始前往世界。