在 LabVIEW 中，TDMS（Technical Data Management Streaming）文件是一种高效的二进制文件格式，广泛用于存储测量数据。对于存储 16 位数据的 TDMS 文件，正确读取电压值需要考虑数据的格式、缩放因子以及可能的单位转换。以下是详细的步骤和注意事项：

1. 了解 16 位数据的存储格式

• 16 位数据：通常以整数形式存储（如 I16，16 位有符号整数），范围为 -32768 到 32767。实际的电压值可能通过缩放因子（scaling factor）或线性转换公式（如 y = mx + b）映射到这些整数值。
• TDMS 文件结构：TDMS 文件包含文件、通道组和通道三个层次。16 位数据通常存储在通道中，可能附带属性（如缩放因子、单位等）来描述如何将原始数据转换为物理量（如电压）。

在读取之前，需确认：

• 数据是否经过缩放（例如，采集卡将电压信号转换为整数）。
• TDMS 文件是否包含描述缩放关系的属性（例如，NI_Scaling_Status、NI_Scale_Linear_Slope 和 NI_Scale_Linear_Y_Intercept）。

2. 读取 TDMS 文件的步骤

以下是使用 LabVIEW 读取存储 16 位数据的 TDMS 文件并转换为电压值的步骤：

步骤 1：打开 TDMS 文件

• 使用 TDMS Open 函数（位于 编程 -> 文件 I/O -> TDMS 面板）打开 TDMS 文件。
• 输入文件路径，并选择操作模式为“打开只读”。

步骤 2：获取通道信息

• 使用 TDMS List Contents 函数列出文件中的通道组和通道名称，确认存储 16 位数据的目标通道。
• 检查通道的属性（如单位、缩放因子）：
• 使用 TDMS Get Properties 函数读取通道属性。
• 常见的属性包括：
• NI_Scaling_Status：指示是否应用了缩放（例如，scaled 表示已缩放）。
• NI_Scale_Linear_Slope：线性缩放的斜率（m）。
• NI_Scale_Linear_Y_Intercept：线性缩放的截距（b）。
• wf_increment：采样间隔（用于时间轴）。
• unit_string：单位（例如，V 表示电压）。

步骤 3：读取 16 位数据

• 使用 TDMS Read 函数读取目标通道的数据。
• 指定通道名称（格式为 /组名/通道名）。
• 数据类型选择 I16（16 位整数），因为存储的是 16 位数据。
• 可设置读取的起始位置和数据长度（默认读取全部数据）。

步骤 4：将 16 位数据转换为电压值

• 如果 TDMS 文件的通道属性包含缩放信息：
• 读取 NI_Scale_Linear_Slope（斜率 m）和 NI_Scale_Linear_Y_Intercept（截距 b）。
• 使用公式计算电压值： [ \text{电压值} = (\text{原始 I16 数据} \times m) + b ]
• 在 LabVIEW 中，可以使用乘法和加法节点对读取的 I16 数据数组进行批量转换。
• 如果没有缩放信息：
• 需要参考采集设备的手册，确认 16 位数据的电压范围。例如，假设采集卡的输入范围为 ±10 V，则： [ \text{电压值} = \text{原始 I16 数据} \times \frac{20}{65536} ] （因为 ±10 V 对应 ±32768，范围为 20 V，16 位分辨率为 65536）。
• 检查通道的 unit_string 属性，确认数据是否已经是电压单位（V）。如果单位不同（如 mV），需进行单位转换。

步骤 5：关闭 TDMS 文件

• 使用 TDMS Close 函数关闭文件，释放资源。

3. 示例 LabVIEW 程序

以下是一个典型的 LabVIEW 程序框图示例：

0. 打开文件：
1. 放置 TDMS Open，连接文件路径。
2. 获取通道属性：
3. 使用 TDMS Get Properties 获取 NI_Scale_Linear_Slope 和 NI_Scale_Linear_Y_Intercept。
4. 读取数据：
5. 放置 TDMS Read，指定通道名称，数据类型为 I16。
6. 转换电压：
7. 使用数组运算节点，将读取的 I16 数据乘以斜率（m）并加上截距（b）。
8. 显示结果：
9. 将转换后的电压值输出到波形图或数组控件。
10. 关闭文件：
11. 放置 TDMS Close。

示例伪代码（LabVIEW 框图逻辑）：

 文件路径 -> TDMS Open -> TDMS Get Properties (读取 m 和 b)
                        -> TDMS Read (I16 数据, 指定通道)
                        -> 数组运算: 数据 * m + b -> 输出电压数组
                        -> TDMS Close

4. 注意事项

• 确认数据类型：确保读取时指定正确的数据类型（I16）。错误的类型可能导致数据解析错误。
• 缩放信息缺失：如果 TDMS 文件没有存储缩放属性，需参考采集设备的设置（如 NI DAQmx 的输入范围）手动计算电压。
• 通道名称：TDMS 文件的通道名称可能由采集设备自动生成，建议使用 TDMS File Viewer 或 TDMS List Contents 检查。
• 性能优化：
• 如果文件较大，避免在循环中使用高层 TDMS 函数（如 TDMS Read），建议一次性读取全部数据。
• 使用 TDMS Defragment 函数整理文件，减少碎片以提高读取速度。
• 调试：
• 使用 TDMS File Viewer（LabVIEW 自带）查看文件内容，确认数据和属性的正确性。
• 如果数据异常，检查采集时的配置（如采样率、输入范围）。

5. 常见问题与解决方法

• Q1：读取的电压值不正确？
• 检查缩放因子是否正确应用。
• 确认采集设备的电压范围和分辨率。
• 验证通道名称是否正确（大小写敏感）。
• Q2：TDMS 文件无法打开？
• 确保文件路径正确，且文件未被其他程序锁定。
• 检查 LabVIEW 版本兼容性（较新的 TDMS 文件可能需要更高版本的 LabVIEW）。
• Q3：如何批量读取多个 TDMS 文件？
• 使用 罗列文件夹 或 递归文件列表 函数获取文件夹中的所有 TDMS 文件路径。
• 在循环中逐一打开、读取和关闭文件，将数据合并到数组中。

6. 参考资源

• NI 官方文档：
• 《TDMS 文件白皮书》：详细说明 TDMS 文件结构和使用方法。
• NI 示例：打开 LabVIEW 的示例查找器，搜索 “TDMS Standard Read and Write” 查看官方示例。