LabVIEW腔衰荡信号在线处理系统
LabVIEW的腔衰荡信号在线处理系统，实现衰荡信号实时采集、平均、拟合等功能，通过实验验证其准确性，为微量气体浓度检测提供可靠方案。
腔衰荡光谱技术（CRDS）凭借高精度、高灵敏度，广泛用于微量气体浓度检测领域，如大气中一氧化碳、氮氧化物、呼吸丙酮气体等痕量气体的实时监测，还可应用于气体液体光谱测量、环境监测及医学诊断等场景。在这些场景中，准确获取衰荡时间是关键， LabVIEW 的在线处理系统，能实时反馈实验装置状态，便于及时调整，满足现场实时检测需求，弥补离线处理无法实时调整的不足。
软件架构
开发平台
LabVIEW 作为功能强大的软件应用开发工具，其文件包含前面板与程序面板。前面板界面简洁直观，方便用户操作；程序面板通过图形化编程控制前面板，简化编程流程，利于系统搭建与测试，降低工程师开发难度。
功能模块
参数设置：主要针对采样参数进行设置，依据奈奎斯特采样定理和系统实际检测结果，常规将采样频率设为 1.5MHz，采样点数 500，数据叠加平均次数 100，拟合数据点取 500 个。同时支持用户自定义设置衰荡时间与信号平均数据的保存路径，满足不同实验数据存储需求，增强系统灵活性。
数据操作与拟合：数据采集卡采集的腔衰荡信号实时传入计算机存储，LabVIEW 读取数据后以队列形式传入数组，通过循环结构实现数据叠加平均，有效提高衰荡信号信噪比。平均后的数据经指数拟合获取系统衰荡时间，且可通过数组子集设置曲线拟合长度，减少拟合误差，保障衰荡时间计算准确性。
数据显示：实验过程中，衰荡信号实时变化，系统将采集数据以波形图形式展示，包括原始波形图、叠加平均波形图、曲线拟合波形图、拟合残差图及实时衰荡时间图。工程师可直观观察实验结果，及时发现实验问题，优化实验结构，提升实验效率。
数据存储：涵盖平均衰荡信号数据与实时衰荡时间的保存，用户在参数位置设置即可完成存储。其中衰荡信号以 xls 格式保存，衰荡时间以 txt 格式保存，两种格式均便于后期数据进一步处理与分析，符合工程师数据管理习惯。
程序实现
程序框图与前面板一一对应，采用图形化编程编写，实现步骤分为四部分：
数据采集：核心是对采集卡的操作，包含物理通道创建、采样设置、触发方式设置等，通过 for 循环实现多次有限采样模式，确保采集数据的完整性与稳定性，为后续数据处理提供可靠数据源。
数据叠加平均：借助队列传输采集数据，避免数据丢失；利用移位寄存器、数组和循环等组件实现衰荡信号叠加平均，有效降低信号噪声干扰，提升信号质量。
数据拟合：对平均后的数据进行指数拟合，精准计算衰荡时间，拟合过程中可调整参数减少误差，保障衰荡时间计算精度，为气体浓度检测提供准确基础数据。
数据显示与保存：通过波形图实时显示采集数据波形和衰荡时间，方便工程师实时监控；数组保存部分运用数组插入、字符串常量、写入文本文件等功能，实时保存衰荡信号数据和衰荡时间，确保数据不丢失，便于后续追溯与分析。
架构优点
实时性强：作为在线处理系统，能实时采集、处理、显示衰荡信号与衰荡时间，实时反馈实验装置状态，工程师可及时调整实验参数，避免因离线处理滞后导致的实验误差，提升实验准确性与效率，这是 Matlab、Origin 等离线处理软件无法比拟的。
操作便捷：LabVIEW 前面板简洁直观，参数设置、数据查看等操作简单易懂，无需复杂编程知识即可上手；程序面板图形化编程方式，简化开发流程，降低工程师技术门槛，缩短系统开发周期，提高开发效率。
数据处理精准：通过数据叠加平均提高信噪比，结合指数拟合与曲线拟合长度调整减少误差，保障衰荡时间计算精准。实验对比显示，其处理结果与 Matlab、Origin 一致，平均衰荡时间均为 9.9351μs，标准偏差 0.0123，满足实验精度要求，为微量气体浓度准确检测提供保障。
扩展性好：系统功能模块划分清晰，各模块相对独立，便于根据实际需求新增或优化功能，如增加新的气体检测参数设置、拓展数据存储格式等；同时 LabVIEW 支持多种硬件设备接入，可轻松适配不同型号的数据采集卡、传感器等，增强系统适用性，满足多样化实验需求。