多路数据采集与分析系统的设计及应用外文文献外文翻译英文文献范本

附录五中英文资料Multi-channeldatacollectionandanalysisofthedesignandapplicationAbstract:ThePapermainlyintroducesamultichanneldataacquisitionandanalysissystemcomposedofonePCandonemeasuringinstrument.Thesystemcantesteightproductsparallelly.Itreducesthetestcostandimprovesworkefficiency.Thepaperalsogivesthehardwarestructureandsoftwareflowdiagramofthesystem.Theapplicationinthegyrotestisalsointroducedbriefly.Keywords:communicationprot;dataacquisition;gyro;testWiththedevelopmentofcomputertechnologyandthedigitalmeasuringinstrument,usuallybycomputerandmeasuringinstrumentstocommunicatewitheachotherinreal-timedatacollectionanduseofcomputerpowerfulcomputingcapabilitytoconducttheanalysisofthedataprocessing.Particularlyinthelargevolumeofdata,measuringthelengthoftimeoccasions,suchastheGyro-tilttest,usingcomputerforautomaticcontrolofmeasuringinstruments,automaticdataacquisitionandanalysisitisparticularlyimportant,cansavealotofmanpowerandmaterialresourcestoimproveworkefficiency,reducecosts,Theconventionalmethodoftestingisusuallyameasuringinstrumentatthesametimecanonlytestaproduct,namelyacomputerandameasuringinstrumenttestsystemcanonlybecomposedofserialtesting.Totestmultipleproductsatthesametime,theyneedmultiplesystems,testingproductsinlargevolume,lowefficiency,suchasthecompositionofseveralsetsoftestsystem,anincreaseofcost.FirstonamachinewithaPCandameasuringinstrumentconsistingof8-waydatacollectionandanalysiswordsystem,whichcancarryoutmultiplesetsofproducttesting,atnoadditionalcostonthebasisofacomputergivefullplaytotheadvantagesofautomatictest,Improveworkefficiency.1 PrincipleThesystemhardwareandsoftwaresystem.APCthroughaRS232portandameasuringinstrumentconnected,PC-parallelport(LPT)andan8-waychannelselectorattachedtoa8-wayconnectorwillchannelselectorwereconnectedwithanumberoftestproducts.TheworkingprincipleasshowninFigure1.Thecourseoftesting,computerthroughtheparallelport8-waycontrolchannelselection,wereopendifferentchannels,eachchannelfordatatransmissionbychoosingtomeasuringinstruments,measuringinstrumentsthroughtheRS232porttothecomputerdatasenttosave,Acompletecycleofallchannelsofdatacollection,andthishasalsotestedanumberofproductfeatures.Figure1 systemblockdiagramofworkwordThroughoutthecourseoftesting,allthecontroloperationshavecompletedthesoftwareautomatically,withouthumanintervention.2 hardwaredesignThesystemismainlytousethecomputeronboardRS232communicationportsanddigitalmeasuringinstrumentofcommunicationportconnectingcommunications,re-useLPTparallelportona8-waychannelselectorforaccesscontrol.8-waychannelofchoiceforan8-electedoneofanalogswitchesandrelatedcircuit,thecontrolsignalsfromthecomputer'sparallelporttoprovideandmeetshownintable1.Table1TherelationbetweenchannelselectionandportoutputCommunicationsportoutputBinarycodeChannelselectionselectchannel00001100122010330114410055101661107711188-waychannelselectorindustrycanusetheSCM,subjecttoadditionalcontrols,selectRS232serialportasdatatransmission,becausetheRS232portisthecomputerandmeasuringinstrumentsonthestandardconfiguration,communicatewitheachotherwithoutadditionalhardware,Easytouse.Inaddition,aserialcommunication-onlyabit,withonlyastandarddata-voltagepotential,hencemoredifficultindataerrors.Inaparallelporttotransferdata8-bit,datatransmissionspeed,butthedatavulnerabletointerference.Transmissiondistanceinashorteramountofdatatransmissionlargercircumstances,maybeparallelport(suchasGPIB,LPT,etc.)tocommunicate.Inaddition,sinceLPTparallelportmaysignaltransmission,channelselectionissuitableforthecontrolport.Systeminthecourseofwork,goodaccesscontrolmodulesanddataacquisitionmodulesynchronizationisparticularlyimportantbecausedifferentchannelsofdatawordstorageneedsofthecorrespondingdatabufferpool,whichiscontrolledbysoftware.3 softwaredesignThewholesystemsoftwaredesignisthemostimportantpart.Softwaresystemfromthebottomofthecommunicationprotocolcanbedividedintofunctionalthree-tiermoduleanduserinterface.Softwaredesignintheuseofmulti-threadedWindowstechnology,thetechnologyfordatacollectionprocedurescaneffectivelyacceleratethereactiontimeandincreasetheefficiencyofimplementation.Theproceduresusedinaseparatethreadfordatacollection,sotheguaranteedmaximumenergycollectionofreal-time;usinganotherthreadatthesametimedataprocessing,suchprocedurestoavoidasingle-threadedthesametimeonlytheimplementationofafunctionaldeficiencies.Especiallywhentheamountofdatacollection,dataprocessingtask,usingmulti-threadedtechnologywillgreatlyimprovetheefficiencyofthesystemasawhole.3.1 DataAcquisitionModuleDataacquisitionmodulestoeightchannelsofdatainacycleofalltheacquisitiontothecomputer,andsavethechannel,andthecorrespondingdatainthebuffer.ItsproceduresdiagramshowninFigure2.wordFig2 FlowdiagramofdataacquisitionAtthebeginningofprocedures,withthechoiceofcontrolandstoredatabufferatthesametimetoswitchtothesamechannel,8-waydatacollectioncycleandcommandjudgement,intheendnotreceivedorders,hasrecyclingcollectiontodo.Multi-channeldataacquisitionprocessthedatavulnerabletointerference,especiallyinthefast-channelswitching,thedatavulnerabletofluctuations,asshowninFigure3.Atthistimeifthedatacollection,willbecollectingthewrongdata,theneedtoaddsomesoftwarealgorithmstopreventthisfromhappening.Ifwedeveloptheautomateddatatrackingalgorithmtoautomaticallytrackeachchanneldatatodeterminewhetherthechannelinastablestate,andonlythestabilityofdatawordacquisition,thevolatilityofotherdata.Inaddition,thesoftwarecanalsoaddsomefilteringalgorithm(suchaslimitingfilter,etc.)tofilteroutman-madeinterferenceorotherfactorscausedbythemutationdata.Limitingfilterfor（1）Figure3 channelswitching,thedatavolatilityWhenthenewcollecteddataandthedatabeforeadifferencetotheabsolutevalueofmorethanonesetofvaluesthatthedataisinvalid,andthepreviousdatafromthecurrentdata.3.2 DataAnalysisModuleInthedataanalysismodulecanbeaddedifthealgorithmanalysis,graphicsdisplayandprintoutput,andotherusefulfeatures,suchasgyroscopesandstabilityinthestandarddeviationalgorithmcanfunctioninthecourseoftestingreal-timecalculationofzerostability,andthroughchartshows.Zerostabilitycalculationformulaasfollows:（2）Accordingtofirst-(2)toprepareanalgorithmfunction,andthencallintheanalysismodule.AnalysismodulediagramoftheprocedureshowninFigure4.wordFigure4 dataanalysisprocessflowchartBecausethesystemusesmulti-threadedtechnology,inthecycleofoperationandwillnotaffecttheacquisitionmodule'soperation.Themodulealsoinitsalgorithminthefunctionofanyexpansion,formingaalgorithmtoadapttodifferentproceduresfordataanalysis.Inaddition,softwaredesign,afriendlyuserinterfaceisnecessaryintheprocessofthefunctionsfromthepackage,throughaunifiedinterfacetousers,toreduceoperatingdifficultiesandenhanceefficiency.4 systemtestresultsFigure5to8intheanalysisofdataacquisitionsystems,atthesametimetwothree-axisgyroandasingleaxisgyroscopetotalofsevenroadtestdataofthewordsituation.Itsprecisedatacollection,dataanalysiscanbeconductedatthesametime,andthroughreal-timecharts,user-friendly,easytooperate.Figure5 8DataCollectionandAnalysisSystem5 ConclusionMulti-channeldataacquisitionandanalysissystemforthehardwarerequirementssimple,easytosetup,canbeappliedtovarioustestsoccasions,itcanalsotestmultipleproducts,therebyreducingthecostandenhanceefficiency.Asaresultofamulti-threadedtechnology,thespeedofdataacquisitionsystemsandhardwareonly(instrument)andtheresponsespeedofthespeedofCommunication.Withthecollectionandanalysissoftwarealgorithmhasnothingtodo.PADprogrammingtoolscanbeusedtodevelopadatacollection,dataanalysis,graphicsdisplayandprintoutput,andotherpowerfulfeaturesandfriendlyuserinterfaceofoursoftware.Softwaremodulardesignandeasytocarryoutexpansion,accordingtodifferentalgorithmfordataanalysisattherequestofupgrades,andhardwarecanremainthesame.Thesystemgivefullplaytotheuseofcomputersandmeasuringinstrumentsofmutualcommunication,automationandtestadvantage.word多路数据采集与分析系统的设计及应用摘要：介绍了用一台PC机和一台测量仪表组成的 8路数据采集与分析系统。该系统可并行测多个产品，从而降低测试成本，提高工作效率。给出了系统硬件结构和软件流程图，并介绍了该系统在陀螺测试中应用。关键词：通信端口；数据采集；陀螺；测试随着计算机技术的发展和测量仪表的数字化，通常利用计算机和测量仪表相互通信进行数据的实时采集，并利用计算机强大的运算能力进行数据的分析处理。特别在数据量大、测量时间长的场合，如陀螺零位稳定性测试，利用计算机对测量仪表进行自动控制、自动数据采集分析显得尤为重要，可节省大量人力和物力，提高工作效率，降低成本，常规的测试法通常一台测量仪表在同一时间只能测试一个产品，即一台计算机和一台测量仪表组成的测试系统只能进行串行测试。若要同时测试多个产品，就需多个系统，在测试产品量较大时，工作效率低，如组成多套测试系统，增加了成本。先介绍一个用一台PC机和一台测量仪表组成的8路数据采集与分析系统，可同时进行多套产品的测试，在不增加成本的基础上，充分发挥了计算机自动测试的优势，提高了工作效率。1系统原理该系统有硬件系统和软件系统组成。一台PC机通过RS232端口和一台测量仪表相连接，PC机并行端口（LPT）和一个8路通道选择器相连，一个8路连接头将通道选择器分别与多个测试产品连接。系统的工作原理如图 1所示。测试过程中，计算机通过并行端口控制 8路通道选择器，分别打开不同的通道，各通道数据通过选择器传送到测量仪表中，测量仪表再通过RS232端口把数据发送到计算机中保存，在一个周期内完成所有通道的数据采集，这样就实现了同时测试多个产品的功能。图1系统工作原理框图在整个测试过程中，所有的控制操作都有软件自动完成，不需人为干预。2硬件设计该系统主要是用计算机自带的 RS232通信端口和数字化测量仪表的通信端口连接通信，再利用LPT并行端口对一个8路通道选择器进行通道控制。8路通道选择器利用一个 8选1的模拟开关和相关电路组成，它的控制信号由计算机的并行端口提供，并满足表 1所示。表1通道选择器和通信端口输出的对应关系通信端口输出二进制码通道选择器选择通道0000110012201033011441005510166110771118word8路通道选择器业可使用单片机， 但需额外的控制，选择RS232串口作为数据传输端口，是因为 RS232端口是计算机和测量仪表上的标准配置，相互通信不需额外的硬件，使用方便。另外，串行通信一次只传 1个位，处理的数据电压只有一个标准电位，因此较不易发生数据错误。并行端口可在一次的数据传输中传输8个位，数据传输速度快，但易发生数据干扰。在传输距离较短、传输的数据量较大的情况下，可采用并行端口（如 GPIB、LPT等）进行通信。另外，由于LPT端口可并行传输信号，因此适合用作通道选择器的控制端口。系统工作过程中，通道控制好模块和数据采集模块的同步显得特别重要， 因为不同通道的数据需要存储在对应的数据缓冲池中，这由软件进行控制。3 软件设计软件设计是整个系统中最重要的部分。软件系统从下至上可分为通信协议层、功能模块和用户界面三层。在软件设计中采用Windows多线程技术，此技术进行数据采集可有效加快程序的反应速度，增加执行的效率。该程序中采用一个单独的线程进行数据采集，如此能量最大限度的保证采集的实时性；采用另一个线程同时进行数据处理，这样避免了单线程程序同一时间只能执行一个功能的缺点。尤其当采集的数据量大、数据处理任务重时，采用多线程技术将极大地提高整个系统的工作效率。3.1数据采集模块数据采集模块把8个通道的数据在一个周期内全部采集到计算机中， 并保存在和通道号相应的数据缓冲器中。其程序框图如图 2所示。word图2数据采集程序流程图程序开始时，控制同代选择器和存储数据的缓冲器同时切换到相同的通道号，循环采集8路数据和进行指令判断，在没有接受到结束指令时，一直做循环采集。多通道数据采集过程易发生数据的相互干扰，特别是在通道的快速切换时，数据易发生波动，如图3所示。这时若进行数据采集，将采集到错误的数据，故需在软件中加入一些算法来避免这种情况发生。如我们开发的数据自动跟踪算法能自动跟踪每个通道的数据，判断该通道是否处于稳定状态，且只采集稳定状态的数据，忽略其他的波动数据。另外，还可在软件中加入一些滤波算法（如限幅滤波法等）过滤掉人为或其他干扰因素所造成的突变数据。限幅滤波算法为（1）图3通道快速切换时出现的数据波动当新采集到的数据和前一个数据的差的绝对值超过一个给定的值时 ，认为该数据无效，而取前一个数据为当前数据。数据分析模块在数据分析模块中可以加如算法分析、图表显示和打印输出等有用的功能，如陀螺零位稳定性标准差算法功能就可在测试过程中实时计算零位稳定性，并通过图表显示。零位稳定性计算式为：（2）先根据式（2）编写出一个算法函数，然后在分析模块中调用。分析模块的程序框图如图4所示。word图4数据分析程序流程图由于系统采用了多线程技术，在分析循环运行时并不会影响采集模块的运行。在该模块中还可对其算法功能进行任意的扩充，形成一个算法程序库以适应不同的数据分析。另外，在软件设计中，一个友好的用户界面是必须的，把从程序中的功能封装起来，通过一个统一的界面提供给用户，有利于降低操作难度，提高工作效率。4 系统测试结果图5为8路数据采集于分析系统，同时进行2个三轴陀螺和1个单轴陀螺共7路数据的测试情况。其采集的数据精确，能同时进行数据分析，并通过图表实时显示，界面友好、操作方便。图58路数据采集与分析系统5 结束语多路数据采集与分析系统对硬件的要求简单， 容易组建，可应用在各种测试场合，它可同时测试多个产品，从而降低测试成本，提高工作效率。由于采用了多线程技术，该系统的数据采集速度只与硬件 （测量仪表）的响应速度和不断口通信速度有关。而与软件采集和分析算法无关。利用PAD编程工具可开发出具有数据采集、 数据分析、图表显示及打印输出等强大功能和友好用户界面的配套软件。软件按模块化设计，易进行功能扩充，可根据不同数据分析算法的要求进行升级， 而硬件可保持不变。该系统充分发挥了利用计算机和测量仪表相互通信，进行自动化控