虚拟仪器技术在测控系统中的应用
摘要:本文描述了基于虚拟仪器思想在实际测控系统中的应用。通过选用多功能数据采集卡和信号调理电路组成自动测试系统,软件开发以专业测控工具LabWindows/CVI为平台,实现了数据采集、分析和处理。使整个测控系统既经济又便于操作,同时易于改进和功能扩展。同时,与基于传统的开发平台的测控系统进行了比较。
Abstract: this paper describes the application in the actual measurement and control system based on virtual instrument. By choosing a multi-function data acquisition card and signal conditioning circuit of automatic test system, software development for professional measurement and control tool LabWindows/CVI platform, has realized the data collection, analysis and processing. The whole measurement and control system is easy to operate, economical and easy to improvement and function extension at the same time. At the same time, with development platform based on the traditional measurement and control system are compared.
关键词:虚拟仪器;Labwindows/CVI;数据采集
Key words: virtual instrument; Labwindows/CVI. The data collection
1、引言
https://www.doczj.com/doc/7a4608148.html,/ https://www.doczj.com/doc/7a4608148.html,/
1, the introduction
虚拟仪器是以一种全新的理念来设计和发展的仪器,它是20世纪90年代发展起来的一项新技术。虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件,结合高效灵活的软件来完成各种自动测试、过程控制、仪器设计、数据分析和自动化的应用。灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面,其基本思想是在仪器设计或测试系统中尽可能用软件代替硬件,即“软件就是仪器”,它是在通用计算机平台上,根据用户需求来定义和设计仪器的测试功能,其实质是充分利用计算机的最新技术来实现和扩展传统仪器的功能,这种测试仪器的硬件功能软件化,给测试仪器带来了深刻的变化,因此虚拟仪器代表了当前测试仪器发展的方向之一。
Virtual instrument is a kind of brand-new idea to design and development of the instrument, it is a new technology developed in the 1990 s. Virtual instrument technology is the use of high-performance modular hardware, combined with highly efficient and flexible software to complete all kinds of automatic testing, process control, instrument design and data analysis and application of automation. Flexible and efficient software can help you create fully customizable user interface, its basic idea is as much as possible in instrument designing or testing system with software instead of hardware, namely "software is instrument", it is
https://www.doczj.com/doc/7a4608148.html,/https://www.doczj.com/doc/7a4608148.html,/
on general computer platform, according to user needs to define and design the instrument test function, its essence is the latest technology to make full use of the computer realization and extend the functionality of traditional instruments, this test instrument hardware capabilities of software, and brought profound changes to testing instruments, so virtual instrument represents one of the developing direction of the current testing instruments.
2、虚拟仪器的特点和构成
2, the characteristics of virtual instrument and composition
2.1虚拟仪器的特点
2.1 the characteristics of virtual instrument
与传统仪器相比,虚拟仪器具有高效、开放、易用灵活、功能强大、性价比高、可操作性好等明显优点。
Compared with traditional instrument, virtual instrument has efficient, open, flexible and easy to use and powerful, cost-effective, good operability and other obvious advantages.
2.2虚拟仪器的构成
2.2 the composition of virtual instrument
https://www.doczj.com/doc/7a4608148.html,/ https://www.doczj.com/doc/7a4608148.html,/
虚拟仪器的构建主要从硬件电路的设计、软件开发与设计两个方面考虑。
The construction of virtual instrument is mainly from the hardware circuit design, software development and design of the two aspects to consider.
根据目前我们所完成的测试设备,硬件电路的设计一般是选择现有的各种不同功能的板卡以及信号调理板来搭建。所选用板卡的功能包括:高速数据采集和信号转换;信号输出与控制;数据的A/D转换。将具有一种或多种功能的板卡结合信号调理板组建起来,就能构成任何一种虚拟仪器。例如使用高速数据采集板卡和高速实时数据处理就能构成1台示波器、1台数字化仪或1台频谱分析仪;使用数字量信号输入/输出板卡和实时数据处理就能构成1台函数发生器、1台信号源或1台控制器。
According to the present we have complete testing equipment, the hardware circuit design of the general is to select the existing various functions of the card and signal conditioning board to build. Chooses the card features include: high speed data acquisition and signal conversion; Signal output and control; The A/D conversion of data. Combine with functions of one or more of the card signal conditioning board together, can form any kind of virtual instrument. For example, using high speed data acquisition board and high-speed real-time data processing can constitute one
https://www.doczj.com/doc/7a4608148.html,/https://www.doczj.com/doc/7a4608148.html,/
oscilloscope and 1 digitizer or 1 spectrum analyzer; Using digital signal input/output board and real-time data processing can constitute one function generator controller, one source or 1.
3、虚拟仪器在实际测控系统中的应用
3, the application of virtual instrument in the actual measurement and control system
3.1虚拟仪器在航空机载电子测控系统中的应用
3.1 virtual instrument application in airborne electronic measurement and control system
测控系统在航空机载成件中起着举足轻重的作用,提高和完善测控系统的精度和测试能力对于整个飞机性能分析具有重要的意义。我们主要完成了基于虚拟仪器的各型继电器盒、各型开关盒测控系统的测试。使用数字采集板及工控机并在LabWindows/CVI开发平台中实现了对整个测试的电压采集、对各型继电器盒的逻辑状态及延时时间进行输出存储和分析。
Measurement and control system in the airborne pieces plays a pivotal role, enhance and improve the precision of the measurement and control system and testing capability for the aircraft performance analysis has important significance. We mainly completed each relay box based on virtual instrument, various
https://www.doczj.com/doc/7a4608148.html,/ https://www.doczj.com/doc/7a4608148.html,/
types of switch box control system test. Using a digital acquisition boards and industrial control in LabWindows/CVI development platform and implements a voltage acquisition for the entire test, for each relay box of the logic of the state and output delay time for storage and analysis.
3.1.1 测试系统组成
3.1.1 test system
整个测控系统由美国NI公司的LabWindows/CVI8.0,研华的1块PCI_1751 48路数字量输入/输出板,2块PCI_1754 64路数字量输入板、2块PCLD_785B 24通道继电器输出板、6块PCLD_782 24通道光电隔离数字量输入板,1块PCL_818L 16通道A/D转换板、若干信号调理板及工控机组成。
The whole measurement and control system by the NI LabWindows/CVI8.0, 1 piece of research China PCI_1751 48 road digital quantity input/output board, 2 piece PCI_1754 64 digital tablet, 2 piece PCLD_785B 24 channel relay output board, 6 piece of PCLD_782 24 photoelectric isolation digital tablet, 1 piece of PCL_818L 16 channel A/D conversion board, several signal conditioning board and industrial control.
测控系统的数据采集和处理采用虚拟仪器测量平台。测控部分主要作用是参与被测产品的控制、测试数据处理和量化,驱动测试数据显示;工控机通过数字量输出板,经继电器输出板变换为被测产品的模
https://www.doczj.com/doc/7a4608148.html,/https://www.doczj.com/doc/7a4608148.html,/
拟控制信号;从被测产品采集来的电气逻辑信号经光电隔离数字量输入板转换为数（版权声明：本文转载自论文网在线(https://www.doczj.com/doc/7a4608148.html,)，版权归原作者所有。）字量信号,通过数字量输入板输至工控机;另外,利用A/D转换板来显示电压;利用系统时钟来完成被测产品的时间继电器延时时间的测试。
Measurement and control system of data acquisition and processing with virtual instrument measurement platform. Measurement and control part of the main role is to participate in the control of the products tested, test data processing and quantitative, the drive test data display; Industrial computer through digital output board, the relay output board transform for products tested simulation control signal; Measured products collected from the amount of electric signal by photoelectric isolated digital logic conversion a tablet (net of paper of copyright statement: this article reprinted from online (https://www.doczj.com/doc/7a4608148.html,), all peer originator.) Word quantity signal, through the digital quantity tablet lost to industrial control; In addition, the use of A/D conversion board to display the voltage; Time to finish the products tested the system clock is used to relay delay time test.
3.1.2 基于虚拟仪器的航空机载电子系统测控平台
3.1.2 the airborne electronic system based on virtual instrument measurement and control platform
https://www.doczj.com/doc/7a4608148.html,/ https://www.doczj.com/doc/7a4608148.html,/
该平台整体系统采用美国国家仪器公司的虚拟仪器专用开发平台LabWindows/CVI系统。由于CVI在标准C语言(Ansi C)的基础上增加了仪器控制和工具函数库的虚拟仪器开发软件,它的集成化开发平台、交互式编程方法、丰富的面板功能和库函数使其自身功能更加强大,应用更加方便,界面完全能够虚拟真实实物进行设计,使得人机对话界面直观、友好。
The platform as a whole system adopts special virtual instrument development platform of the national instruments LabWindows/CVI systems. Since CVI (Ansi C) in the standard C language on the basis of increased instrument control and tool function library of virtual instrument software development, integrated development platform, interactive programming method, the rich palette and library functions to make its functions more powerful, more convenient application, interface can completely virtual real physical design, makes the man-machine dialogue interface intuitive and friendly.
由于测试的产品种类多,归属性强,因此系统测控平台的用户界面采用下拉菜单式,所需测试的产品一目了然,选用方便。
Due to the test of product variety, strong GuiShuXing, therefore system measurement and control platform user interface using the drop-down menu, needed to test the product at a glance, use convenient.
https://www.doczj.com/doc/7a4608148.html,/https://www.doczj.com/doc/7a4608148.html,/
3.2基于虚拟仪器的测控平台在测控系统中的应用所使用的几个关键技术
3.2 measurement and control platform based on virtual instrument technology application in the measurement and control system used by a few key technology
3.2.1 通过采用系统时钟的方法提高软件测时时间
3.2.1 improve software test by using the method of the system clock time
在测试过程中要获得延时继电器的时间,一种方法是采用定时器/计数器板专门进行计数,另一种方法是采用系统时钟进行计数。由于所需测试的时间为秒级,要求误差为20%,采用后一种方法完全能达到,一是可以节约成本,二是选购的计算机可不必多配置一个插槽,节省了空间。在程序中使用了以下函数来获取高精度时间,它的精度可以达到毫秒级。
During testing to get the time delay relay, one approach is to use the timer/counter board dedicated to count, another method is to use the system clock to count. Due to the required test time for the second level, request error was 20%, using the latter method can fully meet, it is can save the cost, the second is to choose computer don't have to configure one more slot, saved a space. In the program using the following function to obtain a high precision time,
https://www.doczj.com/doc/7a4608148.html,/ https://www.doczj.com/doc/7a4608148.html,/
its precision can reach millisecond.
3.2.2 在测控系统中运用了数据库管理技术
3.2.2 use database management technology in the measurement and control system
由于Lab Windows/CVI开发平台能够方便使用NI公司开发的SQL工具包,使得大量的测试数据能够以数据库的形式存储、查询。Due to Lab Windows/CVI development platform can convenient use SQL kit developed by NI company, makes a lot of testing data can be stored in the form of a database, query.
在测控系统中,可以通过所设置的产品名称、件号、时间、测试结果、温湿度、试验者、质控者等字段来进行保存,完成了一套产品的履历记录,通过查询产品的件号、时间等就可以调出每个产品的测试记录,这样就解脱了人工管理的诸多不便,提高了工作效率。
In measurement and control system, can be set by the product name, part number, time, temperature and humidity test results, and participants, quality control and other fields to save, to complete a set of product record record, by querying the package number, time, etc of the product is can bring up the test records for each product, thus free the inconvenience of artificial management, improve the working efficiency.
3.2.3 调用ActiveX自动化编程技术并打印生成了Excel表格
https://www.doczj.com/doc/7a4608148.html,/https://www.doczj.com/doc/7a4608148.html,/
3.2.3 call ActiveX automation programming technology and print generated the Excel spreadsheet
ActiveX自动化是一种能将单个应用程序和其他应用程序结合在一起的方法。通过Lab Windows/CVI提供的ActiveX控件可以直接调用Excel程序,并使用这些控件提供的函数对从Excel表格进行操作,从数据库中读取测试数据,转换并填入单元格,最后自动生成产品正式履历表并进行打印。
ActiveX automation is a combination of a single application and other applications together. Through Lab Windows/CVI ActiveX controls can directly invoke Excel program, and use these controls to provide functions to operate from the Excel spreadsheet, read the test data from the database, and convert and fill in the cell, the last formal resume automatically generated products and for printing.
3.3 基于虚拟仪器的测控平台与一般测控平台比较
3.3 measurement and control platform based on virtual instrument is compared with general measurement and control platform 采用LabWindows/CVI开发工具使得不同的信号可以统一在同一个程序里面实现方便的采集与保存。继电器盒测试系统以前有一个运用Visual C++开发的测试平台,和基于虚拟仪器的测控平台相比,它们在本系统中功能的实现和维护都存在很大的差距。
https://www.doczj.com/doc/7a4608148.html,/ https://www.doczj.com/doc/7a4608148.html,/
Using LabWindows/CVI development tools make different signals can be unified in the same program for easy collection and preservation. Relay box test system used to have a test using Visual c + + development platform, compared with the measurement and control platform based on virtual instrument technology, the realization of the function of them in the system and maintenance is a big gap.
首先运用Visual C++开发的测试平台不如使用LabWindows/CVI开发的基于虚拟仪器的测控平台简单方便。由于LabWindows/CVI交互式开发平台,使得开发人员很容易设计出实用直观而且功能强大的测控程序。由于使用NI公司开发的SQL工具包,使用LabWindows/CVI开发的基于虚拟仪器的测控平台可以大大节省开发时间,增强测试软件的性能。由于使用LabWindows/CVI开发的基于虚拟仪器的测控平台软件代码编制模块化了,可以一种新的控制算法只需改变相应算法模块即可,大大提高了编程效率,缩短了开发时间。
First use of Visual c + + development of test platform to use LabWindows/CVI development of measurement and control platform based on virtual instrument is simple and convenient. Because LabWindows/CVI interactive development platform, developers can easily design a practical and intuitive and powerful control program. Due to the use of NI company development toolkit,
https://www.doczj.com/doc/7a4608148.html,/https://www.doczj.com/doc/7a4608148.html,/
SQL using LabWindows/CVI development of measurement and control platform based on virtual instrument technology can greatly save development time, improve the performance of the test software. Due to the use of LabWindows/CVI development of measurement and control platform based on virtual instrument software compiled code modularity, may only need to change a new control algorithm corresponding algorithm module, greatly improve the programming efficiency, shorten the development time.
传感器 温度传感器常采用了热敏电阻，一般用半导体材料做成，可以分为负温度系数热敏电阻NTC 和正温度系数热敏电阻PTC，临界温度系数热敏电阻三种。 NTC和PTC的特征曲线如图 热敏电阻全桥电路分析 R2用作加热电阻，R3为负温度系数热敏电阻NTC，用来检测加热温度的变化，R3、R4、R5、R6组成全桥电路，当J1的1-2端、J2的1-2端断开时，则桥路后面的精密仪器放大器的输入电压为0，此时可以通过调节电位器RW对放大电路进行调0；当J1的1-2端、J2的1-2端接通时，则桥路的输出电压信号经放大调理电路放大，从而在Uo的输出端得到随加热温度变化而变化的电压信号。D2hed3是稳定0漂。 区分三种电桥的特点全桥好 单臂电桥
半桥 全桥性能实验 霍尔传感器 开关型霍尔传感器和模拟量霍尔传感器，开关型霍尔传感器当磁钢（磁铁）转到传感器正下方时，传感器输出低电平，反之输出高电平。原件为三个引脚：小瓷片靠近霍尔元件的正面，霍尔元件传感器输出低电平。
光电传感器 光电式传感器传感器有反射型和透射型两种，透射型的传感器端部有发光管和光电管，发光管发出的光源通过转盘上开的孔透射后由光电二极管接受转换成电信号，在转盘上有孔，转动时将获得与转速及孔数有关的脉冲，将电脉冲计数处理即可得到转速值。反射型的发光管和光电管是做在一起的。 模拟多路开关如图功能 MPC508（U1）为8通道多路开关： INn(n=1～8)为8通道模拟量输入端，A0、A1、A2为通道选择控制端，EN为使能端，它们之间的关系见真值表8-1所示。要访问MPC508多路开关， 可编程增益放大器 AD526（U2）为可编程增益放大器 A2、A1、A0、B四端为控制增益的代码输入端， - CS、 - CLK为使能端，VIN端为信号输入端， VOUT端为信号输出端，它们之间的关系见真值表9-1，通过编程可以很方便的设置1、2、4、8、16不同的增益。
虚拟仪器的发展及应用 摘要：虚拟仪器在各个领域中的应用越来越广泛，主要介绍虚拟仪器的发展过程，虚拟仪器的软件与硬件的基本构成原理，并介绍了一些虚拟仪器的应用。通过介绍，可以断定虚拟仪器有广泛的应用前景，是今后一段时间的发展方向。 关键词：虚拟仪器；测试；采集硬件；算法软件 0引言 由于微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术的高度发展及其在电子 工业测量技术与仪器上的应用，新的测试理论、新的测试方法、新的测试领域以及新的仪器结构不断涌现，在许多方面已经冲破了传统仪器的概念。虚拟仪器就 是其中的一种，虚拟仪器是基于通用PC建立的可编程仪器及仪器系统，就是在 以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义、具有虚拟前面板、测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。在虚拟仪器中，硬件仅仅是为了解决 信号的输入与输出，软件才是整个仪器的关键。用户可以通过软件构造几乎任意 功能的仪器。现在虚拟仪器已得到了广泛应用，并成为当前国内外测试技术领域十分关注的技术热点。 1测量技术的发展过程 1.1传统测试仪器仪表的发展历程 测量仪器是科学技术发展的基础，而科学技术的发展又推动着测量仪器的发 展进程。测量仪器仪表技术发展至今，主要经历了以下几个阶段： (2)以模拟电子技术为基础的模拟式仪表阶段； (3)以数字电子技术为基础，引入了锁相技术、频 (4)以大规模、超大规模集成电路为基础的智能化 仪器仪表阶段。这一阶段是电子仪器领域取得 重大发展的标志性联阶段，在一定时期内曾开 创了现代电子测量、测试技术的先河； (5)以电子测量技术、自动控制技术和计算机技术 的发展相融合为基础的自动测试系统阶段。这是 电子测量技术的又一次飞跃，它真正实现了 高速度、高准确度、多参数和多功能的图1传统仪器仪表的发展进程
图象处理方法在车灯配光检测系统中的应用研究 Image Processing T echnique’s Application and Research in the Automobile Lamp Quality Measurement System 作者：金晅宏 戴曙光 穆平安 单位：上海理工大学光电学院 应用领域：汽车工业 使用的产品：LabVIEW ； NI-IMAQ ；NI-DAQ ； 挑战：将成熟的计算机视觉技术 引入车灯配光检测系统中，应用多种图象处理方法同时实现汽车车灯光轴交点检测和车灯零件检测。 应用方案：使用National Instruments 公司的IMAQ 可视化软件、LabVIEW 图片控制工具包、执行程序生成器和LabVIEW 来开发一个经济、灵活的基于PC 的车灯配光检测系统。 介绍： 车灯配光检测系统原为两套系统：车灯光轴交点检测系统和车灯零件检测系统，其通过人工目测检测车灯光轴交点，应用物位传感器精确定位来检测零件的缺损。本车灯配光检测系统将两系统二合为一，根据测量对象的特征，应用图象卷积、边缘特征提取、图象模式匹配等多种图象处理的方法，实现对不同型号的车灯进行车灯零件缺损检测和车灯光轴交点的自动检测。 系统组成： 整个系统包括硬件部分和软件部分。其系统组成简图如图1所示： 图1：系统组成简图 硬件部分主要运用黑白的CCD 摄取图象，图象通过美国NI 公司的1407图象采集卡传送入PC 机进行处理及数据显示，应用NI_DAQ6023卡控制摄像头间的切换及系统的启动和停止。本系统采用NI 公司的LabVIEW5.1及其图象处理软件包IMAQ Vision5.0作为软件操作平台。其系统的主界面如下图（图2）所示： 图2：系统主界面 系统运行中的一个检测报错界面如下图（图3）所示： 图3：检测报错界面 运用NI （美国国家仪器公司）的这套虚拟开发平台软件，是因为其使用图形化编程语言编写，并提供丰富的库函数和功能模块，具有功能强大及运用灵活等特点，极大的节约了程序开发时间。 光轴交点检测中的图象预处 理方法 （1） 光轴特征分析 本车灯配光检测系统实现计 算机自动检测车灯前照灯光路所成的交点。若为一右侧行驶前照灯, 则其光路图如图4所示： 图4：前照灯光路图 h-h ：通过前照灯焦点的水平面; H-H2：道路中心线； v-v ：通过前照灯的垂直面； 根据前照灯光路标准H —H2与h —h 的夹角为15°，且ZONE1 为暗区，而ZONE2为亮区，两个区域分界明显，有较大的亮度对比度。H-H2与h-h 的交点位置是车灯光轴检测的一个重要参数。 （2） 图象的原始LUT 变 换 LUT （Look_up Table ）变换是一种 很基本的图象处理技术，其对图象象素的灰度值进行特定计算及转换，可以达到突出图象的有用信息，增加图象的光对比度，对要进行边缘检测的图象尤佳，可以使边缘明显。本系统的车灯光轴原始图如图5所示： 图5：光轴原始图
简答： 1.虚拟仪器程序调试方法主要有哪些? 答：1、设置执行程序为高亮方式，程序执行前点击高亮按钮，则运行过程会以高亮形式显示数据流。２、单步执行方式：如果要使框图程序一个节点一个节点则按下单步单步按行钮就会闪烁，指示它将被执行，再次点击单步按钮，程序将会变成连续运行。３、探针，从工具模板中选择探针工具，将探针工具置于某根连线上可以用来查看运行过程中数据流在该连线时的数据４、断点使用断点工具可以在程序的某一点中止程序执行，用探针或单步方式查看数据。 2、简要叙述局部变量和全局变量的使用特点和区别。 答：通过局部变量或全局变量，可以实现在程序框图中的多个地方读写同一个控件。局部变量只能在同一程序内部使用，每个局部变量都对应前面板上的一个控件，一个控件可以创建多个局部变量。读写局部变量等同于读写相应控件。通过全局变量可以在不同的VI之间进行数据交换，一个全局变量的VI文件中可以包含多个不同数据类型的全局变量。LabVIEW中的全局变量是以独立的VI文件形式存在的，这个VI文件只有前面板，没有程序框图不能进行编程。 3、简要介绍For 循环和While 循环的自动索引功能。 答：For 循环和While 循环可以自动地在数组的上下限范围内编索引和进行累计。这些功能称为自动索引。在启动自动索引功能以后，当把某个外部节点的任何一维元素连接到循环边框的某个输入通道时，该数组的各个元素就将按顺序一个一个地输入到循环中。循环会对一维数组中的标量元素，或者二维数组中的一维数组等编制索引。在输出通道也要执行同样的工作――数组元素按顺序进入一维数组，一维数组进入二维数组，依此类推。 4、For循环和While循环的区别是什么？使用中它们各自适用于什么场合? 答：For循环规定了循环次数，其条件选择是根据计数器计数次数是否达到循环次数而决定结束循环的条件；而While循环不规定循环次数，其条件选择是根据选择器端子的条件是否得以满足而决定结束循环的条件。For循环适合于有限次数的循环操作，而While循环适合于根据程序运行过程中逻辑关系或在程序执行中人为地决定循环次数。 5、什么是多态化？ 答：多态化是指一种函数功能，即可以协调不同格式、维数或者显示的输入数据。大多数LabVIEW 的函数都是多态化的。 6、移位寄存器的用途？怎样初始化移位寄存器？ 答：①移位寄存器主要用于While循环和For循环，将上一次循环的值传给下一次循环。还可以存储前几次循环的值，在移位寄存器的左端口或右端口上右击鼠标弹出菜单，选择Add Element选项，可创建附加的左端口来存储前几次循环的值。②在循环外将初始值连到移位寄存器的左端口，有默认初值。 7、在LabVIEW中有哪三种用来创建和运行程序的摸板?它们都有哪些用途? 答：LabVIEW中有三种用来创建和运行程序的模板：工具选板，控件选板和函数选板。 1.工具选板包括了程序的创建、修改和调试时用的工具； 2.控制选板主要用于在前面板中添加指示器和控制器；3.而函数选板则用于创建框图程序，它包含了很多函数子模板。 8、VI子程序的连接端口的作用是?如何来定义VI子程序的连接口? 答：VI子程序的连接口端口用于与主VI程序之间传递数据。定义VI子程序连接口时先选择子VI所需要的端口数，然后将前面板的指示器和控制器分配给每一个端口。 9、程序框图主要由哪几个元件组成？它们都有哪些用途？ 答：程序框图主要由接线端、节点、连线和结构组成。 接线端：用来表示输入控件和显示控件的数据类型。 节点：是程序框图上的对象，具有输入、输出端口，在VI运行时进行运算。 连线：程序框图中对象的数据传输通过连线实现。每根连线都只有一个数据源，但可以与多个读取该数据的VI和函数连接。 结构：是文本编程语言中的循环和条件语句的图形化表示。 1.写出LabVIEW软件平台常用的三个模板名称。 答：LabVIEW软件平台主要有工具模板、控制模板和功能模板三个模板。 LabVIEW有哪两种类型的菜单，如何获得或使用？ 答: LabVIEW有两种类型的菜单：下拉(pull-down)菜单和快捷(shortcut)菜单。在前面板或框图中，将光标定位于所选对
虚拟仪器的发展与应用 摘要：虚拟仪器是电子测量技术和计算机测控的前沿技术，虚拟仪器将计算机采集测试分析引入到电子测量领域，用数字化和软件技术极大地提高了测试的灵活性和可扩充性。介绍了虚拟仪器的发展、构成和应用，并对虚拟仪器技术的发展作出展望和预测。 关键词：虚拟仪器；智能仪器；网络化 The Development and Application of Virtural Instrumental Abstract: The virtual instrument is an advanced technique of electronic menasurement and computer measure and control. With computers being introduced into electronic measurement field, digital and software technology enhance the flexibility and expansibility of measurtment. The development, generl construction and applications of virtual instruments are presented. The development of vitual instrumental technology is also prospected in the end. Keyword: virtual instruments;intelligent instrument; networked 0 引言 虚拟仪器技术发展非常迅速,是目前国内外测试技术和仪器制造界十分关注的热门话题。虚拟仪器技术其实质是将传统仪器硬件与最新计算机软件技术充分结合起来，以实现并扩展传统仪器的功能。与传统仪器相比，虚拟仪器在智能化程度、处理能力、性能价格比、可操作性等方面都具有明显的技术优势。 1虚拟仪器的发展历程 在电工电子测量技术的应用先后出现了了数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器，同时也由单台仪器逐步发展到叠加式仪器系统、虚拟仪器系统等等。 传统仪器的三大功能块，即数据的采集与控制、数据的分析与处理、结果的输出与显示，均以硬件形式存在，开发、维护的费用高，技术更新周期长。是后来出现的数字化仪器、智能仪器，使传统仪器的准确度提高、功能增强，仍未改变传统仪器那种独立使用、手动操作、任务单一的模式。为此，人们研制出多种通信接口，用于将多台智能仪器连在一起，构成功能更强、适应面更广的测试系统，这就是总线式仪器。将仪器所需的键盘、CRT和存储器等借助于PC资源，构成微机化仪器，简称PC仪器。与总线式仪器系统相比，PC仪器的硬件大为减少。 随着技术的发展与广泛的应用，用户对各种仪器的互操作性迫使微机化仪器的硬件和软件标准化，因而产生了VXI仪器系统。VXI仪器的标准基于开放原则，又具有定时与同步精确，模块可重复利用，传送数据快等优点。 由于PC机的普及，虚拟仪器的开发为了更好的兼容PC机，开发出以PCI总线内核为基础而设计的PXI总线标准。为使不同厂家生产的PC机数据采集软件、硬件具有广泛的互换性，在PXI总线标准发布的第二年，开放式数据采集协会公布了“开放式数据采集标准”。基于此标准而生产的仪器称为VXI仪器。VXI仪器解决了交换性问题，使到在不改动软件的情况下更换测试仪器成为可能。 2虚拟仪器的优点
虚拟仪器及其应用文献综述 摘要 随着当前经济和互联网的快速发展，虚拟仪器与人类生活的关系越来越紧密。虚拟仪器是由计算机硬件资源、模块化仪器硬件和用于数据分析、过程通讯及图形用户界面显示的软件组成的测控系统，具有用户定义测量功能、便于组成自动测试系统强大的数据处理功能、系统组建时间短、便于扩展等特点，被广泛应用于测量、监控、工程处理、远程教育、报表生成技术等方面。 关键词：虚拟仪器，测试系统，特点，应用，互联网
引言 从十九世纪初到二十世纪末，测量仪器经历了模拟仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器这四个阶段。相较于前面三代的测量仪器，虚拟仪器是由计算机硬件资源、模块化仪器硬件和用于数据分析、过程通讯及图形用户界面显示的软件组成的测控系统，是一种由计算机操纵的模块化仪器系统[1]。计算机管理着虚拟仪器的硬软件资源，是虚拟仪器的硬件基础。此外，还有基于计算机总线和模块化仪器总线的各种主要用于完成被测输入信号的采集、放大、模/数转换功能的测控功能硬件，如：利用PCI计算机总线的数据采集卡（DAQ）、GPIB总线仪器、VXI总线仪器模块、串口总线仪器等。虚拟仪器的软件系统主要包括I/O接口软件、仪器驱动程序、仪器开发软件、应用软件。 1虚拟仪器系统构成 虚拟仪器由硬件系统和软件系统两部分组成，其中硬件系统一般分为计算机硬件平台和测控功能硬件；软件系统从底层到顶层，包括三部分：VISA 库、仪器驱动程序和应用软件，如图1、2。 图1-1虚拟仪器的基本构成
图1-2虚拟仪器的构成框图 1.1 硬件构成 （1）计算机硬件平台 计算机硬件平台可以是各种类型的计算机，如普通台式计算机、便携式计算机、工作站、嵌入式计算机等。[2] （2）测试功能硬件 通过A/D转换将模拟信号转化成数字信号，送入计算机进行分析、处理、显示等；再通过D/A转换把数字控制量转化成模拟控制量，送到执行器，从而实现反馈控制，如数据采集卡系统、GPIB仪器控制系统、VXI仪器系统以及它们之间的任意组合。所涉及到的硬件接口模块包括：插入式数据采集卡(DAQ)、串/并口、IEEE488接口(GPIB)卡、VXI控制器以及其它接口卡。 1.2软件系统 计算机硬件平台可以是各种类型的计算机，如普通台式计算机、便携式计算机、工作站、嵌入式计算机等。虚拟仪器是一种主要靠软件实现的仪器,软件才
实验报告 实验题目 基于虚拟仪器技术的 涡流传感器位移测量实验 专业测控技术与仪器班级仪112班 学号3110241032 学生王金利 同组人王俊俊，王琦 指导教师晏克俊 2014 年
一、实验内容 本实验是利用所学虚拟仪器编程实现涡流传感器位移特性的测量，涡流传感器的基本工作系统由探头，前置器以及被测体构成，当前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈时由电磁感应定律可知，交变电流会在探头头部的线圈中产生交变磁场。当有被测金属体靠近这一磁场时在金属表面会产生感应电流，由于其呈漩涡状故称之为电涡流。与此同时该电涡流场也会产生一个与头部线圈方向相反的交变磁场与其反作用，以使得头部线圈的高频电流幅度和相位得到改变，这一改变与金属导体的磁导率、电导率、线圈的几何形状、几何尺寸、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。 当控制金属导体的磁导率、电导率等参数相同时，电涡流的强度大小就只与头部线圈到金属导体表面的距离有关，通过前置器电子线路的处理，即可将头部线圈与金属导体之间距离的变化转换成电压的变化，输出信号的大小岁探头到被测体便面之间的间距而变化，电涡流传感器根据这一原理实现对金属物体位移的测量。 虚拟仪器是在以计算机为核心的硬件平台上配备相应的板卡，由用户设计定义，具有虚拟面板，其测试功能由软件实现的一种计算机仪器系统。本次实验通过对被测的电涡流相应电压强度的变化量信号的采集和分析利用波形图、波形图表和数字表格形象生动的描述出涡流传感器的位移特性。并利用虚拟仪器所编程序完成对电涡流传感器的灵敏度、非线性度、最大偏差、最大位移等参数的测量。 二、实验仪器 1：带虚拟仪器软件的计算机一台； 2：NI6014数据采集卡； 3：数字万用表； 4：涡流传感器实验平台。
虚拟仪器与传统仪器的区别与联系 所谓虚拟仪器是基于计算机的软硬件测试平台，它可代替传统的测量仪器，如示波器，逻辑分析仪，信号发生器，频谱分析仪等；可集成于自动控制，工业控制系统；可自由构建成专有仪器系统。它由计算机，应用软件和仪器硬件组成。无论哪种虚拟仪器系统，都是将仪器硬件搭载到笔记本电脑，台式 PC 或工作站等各种计算机平台（甚至可以是掌上电脑）加上应用软件而构成的。虚拟仪器通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合为一体，从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量，控制能力结合在一起，大大缩小了仪器硬件的成本和体积，并通过软件实现对数据的显示、存储以及分析处理。从发展史看，电子测量仪器经历了由模拟仪器、智能仪器到虚拟仪器，由于计算机性能以摩尔定律（每半年提高一倍）飞速发展，已把传统仪器远远抛到后面，并给虚拟仪器生产厂家不断带来较高的技术更新速率。 虚拟仪器技术的优势在于可由用户定义自己的专用仪器系统，且功能灵活，很容易构建，所以应用面极为广泛。尤其在科研、开发、测量、检测、计量、测控等领域更是不可多得的好工具。虚拟仪器技术先进，十分符合国际上流行的硬件软件化的发展趋势，因而常被称作软件仪器。它功能强大，可实现示波器、逻辑分析仪、频谱仪、信号发生器等多种普通仪器全部功能，配以专用探头和软件还可检测特定系统的参数，如汽车发动机参数、汽油标号、炉窑温度、血液脉搏波、心电参数等多种数据；它操作灵活，完全图形化界面，风格简约，符合传统设备的使用习惯，用户不经培训既可迅速掌握操作规程；它集成方便，不但可以和高速数据采集设备构成自动测量系统，而且可以和控制设备构成自动控制系统。 在仪器计量系统方面，示波器、频谱仪、信号发生器、逻辑分析仪、电压
虚拟仪器实验报告 实验一VI程序的创建、编辑和调试 1.熟悉LabVIEW环境。 新建一个VI，进行如下练习： ?任意放置几个控件在前面板，改变它们的位置、名称、大小、颜色等等。 ?在VI前面板和后面板之间进行切换 ?并排排列前面板和后面板窗口 程序截图： 2.创建一个VI。 发生一个值为～的随机数a，放大10倍后与某一常数b比较，若a>b，则指示灯亮。要求：①编程实现；②单步调试程序；③应用探针观察各数据流。 程序截图： 3.创建和调用子VI。 创建一个子VI，子VI功能：输入3个参数后，求其和，再开方。 编一个VI调用上述子VI。 程序截图： 4.编写一个VI求三个数的平均值。 要求： ?对三个输入控件等间隔并右对齐。 ?添加注释。 ?分别用普通方式和高亮方式运行程序，体会数据流向。 ?单步执行一遍。 程序截图： 5.实验个人总结： 通过这四个小实验使我熟悉了LabView的开发环境，基本掌握了编程的方法和规律，同时通过LabView的编程来解以上的一些简单的问题让我切身感觉到了这款软件的强大之处，而且其使用的是图形化的编程，学起来不像C语言，Matlab那样需要记忆很多的程序代码，入门门槛相对来说就降低了许多。但是作为新手来说，对于这款软件有很多不熟悉的地方，例如当自己编程是会遇到一些自己没有用过的函数和程序模块，而要在拥有庞大的函数和程序模块的LabView中寻找自己想要的同时又不常用的函数或者程序模块是件耗时又费力的事，但是通过使用的深入，我发现可以用程序面板右上角处的搜索框来搜索我们想要的函数或者程序模块，这样就可以为我们编程节省很多时间，减少记忆
的繁琐。 虽然有时可以有捷径可走，但是总之想很好的学好这款程序必须多操作，多动手，这样才能做到熟能生巧，游刃有余。
智能仪器与仪表综合设计 班级： 姓名： 学号： 指导教师：张立新冯璐于静撰写日期： 2013年 6月 7日
摘要 虚拟仪器是将仪器技术、计算机技术、总线技术和软件技术紧密地融合在一起，利用计算机强大地数字处理能力实现仪器地大部分功能，打破了传统仪器地框架，形成地一种新地仪器模式 . 本设计采用研华数据采集卡，运用虚拟仪器及其相关技术于温度采集系统地设计.该系统具有数据同时采集、采集数据实时显示、存储与管理、报警记录等功能 本文首先概述了测控技术和虚拟仪器技术，探讨了虚拟仪器地总线及其标准、框架结构、LabVIEW 开发平台，然后介绍了数据采集地相关理论，在分析本系统功能需求地基础上，介绍了程序模块化设计中用到地技术，最后给出了本设计地前后面板图 . 关键字：虚拟仪器；数据采集； LabVIEW
目录 第一章绪论 (1) 1.1引言 (1) 1.2课程设计背景 (1) 第二章虚拟仪器介绍 (3) 2.1虚拟仪器地概念与特点 (3) 2.2虚拟仪器地应用 (4) 第三章LABVIEW 语言及功能简介 (5) 3.1L AB VIEW 语言概述 (5) 3.2L AB VIEW 语言地特点 (6) 3.3虚拟仪器地软件开发平台L AB VIEW (7) 第四章数据采集系统 (8) 4.1数据采集系统地结构原理 (8) 4.2数据采集系统设计地基本原则 (9) 第五章基于LABVIEW 地温度采集系统 (10) 5.1 程序前面板地介绍以及运行情况 (11) 5.2程序后面板地介绍以及设计情况 (12) 心得体会 (14) 参考文献 (15) 附录I (16) 附录n (17)
《LabVIEW虚拟仪器程序设计及应用》learning with labview 8.5 吴成东人民邮电 16k 第1章 LabVIEW概述 1.1 LabVIEW的起源与发展 LabVIEW的全称为Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench（实验室虚拟仪器集成环境），是由美国国家仪器公司（National Instruments，NI）创立的一种功能强大而又灵活的仪器和分析软件应用开发工具。它是一种基于图形化的、用图标来代替文本行创建应用程序的计算机编程语言。在以PC为基础的测量和工控软件中，LabVIEW的市场普及率仅次于 C++/C语言。LabVIEW已经广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，被公认为是标准的数据采集和仪器控制软件。 LabVIEW使用的编程语言通常称为G语言。G语言与传统文本编程语言的主要区别在于：传统文本编程语言是根据语句和指令的先后顺序执行，而LabVIEW则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了程序的执行顺序。G语言用图标表示函数，用连线表示数据流向。 1.2.1 LabVIEW的优势选择LabVIEW进行开发测试和测量应用程序的一个决定性因素是它的开发速度。LabVIEW的优势主要体现在以下几个方面：（1）提供了丰富的图形控件，采用了图形化的编程方法，把工程师从复杂枯涩的文件编程工作中解放出来；（2）采用数据流模型，实现了自动的多线程，从而能充分利用处理器（尤其是多处理器）的处理能力；（3）内建有编译器，能在用户编写程序的同时自动完成编译，因此如果用户在编写程序的过程中有语法错误，就能立即在显示器上显示出来；（4）通过DLL、CIN节点、ActiveX、.NET或MATLAB脚本节点等技术，能够轻松实现LabVIEW与其他编程语言的混合编程；（5）内建了600多个分析函数用于数据分析和信号处理；（6）通过应用程序生成器可以轻松地发布可执行程序、动态链接库或安装包；（7）提供了大量的驱动和专用工具，几乎能够与任何接口的硬件轻松连接；（8）NI同时提供了丰富的附加模块，用于扩展LabVIEW在不同领域的应用，如实时模块、PDA模块、数据记录与监控（DSC）模块、机器视觉模块与触摸屏模块。 第2章 LabVIEW程序对象的基本操作 第3章 LabVIEW的数据类型LabVIEW作为一种通用的编程语言，与其他文本编程语言一样，它的数据操作是最基本的操作。LabVIEW是用“数据流”的运行方式来控制VI程序。 数据流是LabVIEW的生命，运行程序就是将所有输入端口上的数据通过一系列节点送到目的端口。LabVIEW主要的数据类型包括标量类型（单元素），如数值型、字符型和布尔型；还包括了结构类型（包括一个以上的元素），如数组和群集。LabVIEW数据控件模板将各种类似的数据类型集中在一个子模板上以便于使用。 数据类型主要有数值量、逻辑量、字符串、文件路径等几类。相同的数据类型可能有不同的表现形式，所以一个数据类型子模板有相当多的项目，如一个数值类型可以显示为一个简单的数字、一个条图、一个滑块、一个模拟计量器或者显示在一个图表中。LabVIEW作为一个完整的编程语言，基本可以支持所有的数据类型。还拥有特殊的一些数据类型。 数值型数值型是LabVIEW的一种基本的数据类型，可以分为浮点型、整型数和复数型3种基本形式 布尔型的值为1或者0，即真（True）或者假（False），通常情况下布尔型即为逻辑型。 LabVIEW提供了功能丰富的数组函数供用户在编程时调用。LabVIEW中的数组是数值型、布尔型、字符串型等多种数据类型中的同类数据集合。 3.3 数组型数据 LabVIEW提供了功能丰富的数组函数供用户在编程时调用。LabVIEW中的数组是数值型、布尔型、字符串型等多种数据类型中的同类数据集合。 数组由元素和维度组成。数组中的每一个元素都有其唯一的索引数值，对每个数组成员的访问都是通过索引数值来进行的。索引值从0开始，一直到n?1。n是数组成员的个数。 3.4 簇型数据 与数组类似，簇也是LabVIEW中一种集合型的数据结构，它对应于C语言等文本编程语言中的结构体变量。 3.5 字符串型数据字符串与路径字符串是LabVIEW中一种基本的数据类型。路径也是一种特殊的字符串，专门用于对文件路径的处理。字符串型与路径子选板中共有三种对象供用户选择：字符串输入/显示、组合框和文件路径输入/显示。 第4章 LabVIEW的循环与结构 本章主要介绍了LabVIEW的2循环（For循环、While循环）和3结构（条件结构、顺序结构、事件结构）。For循环和While循环主要用于重复执行位于循环内部的程序。条件结构和顺序结构主要用于控件数据流。事件结构主要用于对来自于用户界面、外部I/O或其他方式事件的异步通知。 本章还介绍了在程序框图中如何设置局部变量和全局变量、属性节点，如何直接使用公式节点、MathScript节点、MATLAB节点。通过这些循环与结构、节点的使用，在很多情况下可以大大简化程序框图。
填空选择： 1光电效应：因光照引起的材料电学特性改变的现象称为光电效应，分为外光电效应（光电管和光电倍增管）和内光电效应，内光电效应又包括光电导效应（光敏电阻）和光生伏特效应（光敏二极管，光敏三极管，光电池） 2热电偶的基本定律： a.均质导体定律：两种均质导体组成的热电偶的热电势大小与电极的直径、长度以及长度方向的温度部分无关，只与热电极材料和温差有关。如果材质不均匀，当热点，极上各处温度不同时，将产生附加热电势，造成无法估计得测量误差，因此热电极材料的均匀性是衡量热电偶质量的重要指标之一。 b.标准电极定律:若导体ABC分别与三种导体C组成热电偶，那么由导体AB组成的热电偶的热电势可以由标准电极定律来确定。标准电极定律指出：如果将导体C（热点极，一般为纯铂丝）作为标准电极（也叫做参考电极），并且已知标准 c.中间导体定律:在热电偶回路中，只要中间导体两端温度相同，对热电偶回路的总电势没有影响。 D.中间温度定律：在热电偶回路中，当结点温度为T,T0时，总热电势等于该热电偶在节点温度为T,Tn 和Tn，T0时相应的热电势的代数和。 3误差来源：方法误差、环境误差、数据处理误差、使用误差、仪器误差、人身误差。 误差分类：系统误差：在相同条件重复测量同一量时，误差的绝对值和符号保持不变，或在条件改变时按照一定的规律变化。产生的主要原因是仪表制造，安装或使用不当。是一种有规律的误差，系统误差越小、则表明准确度越高。 随机误差：在相同条件下多次重复测量同一量时，误差绝对值和符号无规律变化的误差。主要来源有机械干扰、热和湿干扰、电磁场变化、放电噪音，光空气原件噪声。总体来说服从统计规律，误差大小放映数据的分散程度，误差越小，精密度越高。 粗大误差：测量值偏离实际值的误差。操作不当造成的。测得的值明显地偏离实际值所形成的的误差。判断哪个测量值是坏值或是异常值，处理数据时应剔除。 4数字PID算法是比例、积分、微分算法。（增量型算法与位置型算法） 5人耳可以听到的声波频率范围是16~20kHz，超过20kHz的声波称为超声波。6 超声波传感器的原理及应用 原理：超声波传感器以超声波为检测手段，因此必须有发射超声波和加收超声波的装置，一般将它们称为超声换能器或超声探头。 分类：超声波传感器按工作原理分为压电式、磁致伸缩式和电磁式等，在检测技术中应用最为广泛的是压电式。 应用：超声波测厚，超声波测物位，超声波测流量，超声波无损探伤 7 生物敏传感器的组成 原理：生物敏传感器由分子识别软件（敏感基元）和与之结合的信号转换器件（换能器）两部分组成。 分类：按所用分子识别元件分为：酶传感器、微生物敏传感器、组织传感器、细胞传感器、免疫传感器等。 8 红外传感器的分类 红外传感器是能将红外辐射转换为电能的装置，其按工作原理可分为光敏型（或称光子型、量子型）和 热敏型两类。大题： 1.测控系统的基本任务： 测控系统的基本任务是借助专门的传感器感知对象信息并传输到系统处理器，系统处理器中，通过信号处理方法对对象信息进行处理与数据分析，得到控制对象的有效状态信息和测试结果，进而将这些对象的控制信息传输给控制环节进行对象的行为控制，并将测试结果通过显示装置输出。实现测控系统所涉及的感知技术、通信技术、控制技术、处理技术以及软硬件集成技术都是测控技术的重要内容。
智能仪器与虚拟仪器仪表复习题
传感器 温度传感器常采用了热敏电阻，一般用半导体材料做成，可以分为负温度系数热敏电阻NTC和正温度系数热敏电阻PTC，临界温度系数热敏电阻三种。 NTC和PTC的特征曲线如图 热敏电阻全桥电路分析 D1 RED R1 2.7K 1 2 3 H L K1 SW-HL +15V R3 R5 27K R4 100 R6 3K +5V 2 3 7 4 6 1 8 U2 OP07 2 3 7 4 6 1 8 U3 OP07 2 3 7 4 6 1 8 U4 OP07 3 2 7 4 6 1 8 U1 OP07 R11 47K R8 5.1K R7 100K R10 5.1K R9 100K R14 10K R15 10K R16 51K R17 51K R18 2K R23 2K R19 5.1K R21 2K R22 2K 1 2 Uo +15V -15V -15V -15V +15V +15V -15V D3 3.2V D2 3.2V R20 2K -5V R24 2K +5V R1220K R13 20K RW 10K 0.1u F C2 0.1u F C3 0.1u F C4 0.1u F C5 0.1u F C6 0.1u F C7 0.1u F C8 0.1u F R2 270/3W J2 J1 1 2 3 1 2 3 R2用作加热电阻，R3为负温度系数热敏电阻NTC，用来检测加热温度的变化，R3、R4、R5、R6组成全桥电路，当J1的1-2端、J2的1-2端断开时，则桥路后面的精密仪器放大器的输入电压为0，此时可以通过调节电位器RW对放大电路进行调0；当J1的1-2端、J2的1-2端接通时，则桥路的输出电压信号经放大调理电路放大，从而在Uo的输出端得到随加热温度变化而变化的电压信号。D2hed3是稳定0漂。 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
虚拟仪器技术在测控系统中的应用 摘要:本文描述了基于虚拟仪器思想在实际测控系统中的应用。通过选用多功能数据采集卡和信号调理电路组成自动测试系统,软件开发以专业测控工具LabWindows/CVI为平台,实现了数据采集、分析和处理。使整个测控系统既经济又便于操作,同时易于改进和功能扩展。同时,与基于传统的开发平台的测控系统进行了比较。 Abstract: this paper describes the application in the actual measurement and control system based on virtual instrument. By choosing a multi-function data acquisition card and signal conditioning circuit of automatic test system, software development for professional measurement and control tool LabWindows/CVI platform, has realized the data collection, analysis and processing. The whole measurement and control system is easy to operate, economical and easy to improvement and function extension at the same time. At the same time, with development platform based on the traditional measurement and control system are compared. 关键词:虚拟仪器;Labwindows/CVI;数据采集 Key words: virtual instrument; Labwindows/CVI. The data collection 1、引言
虚拟仪器在仪器领域的应用 虚拟仪器是虚拟现实技术在仪器领域的应用。虚拟仪器技术是由于计算机、测量和电子技术的高度发展而孕育出的一项革命性新技术。虚拟仪器的硬件、软件都具有开发性、模块化、可重复使用及互换性等特点。因此，虚拟仪器使得用户能够根据自己的需要定义、灵活组合仪器功能，大大提高了使用效率，克服了传统仪器的缺点，系统功能、规模可通过修改软件来增减，价格、开发、维护费用低，技术更新周期短。在现有的虚拟仪器产品中，比较有名的是美国国家仪器公司的LabVIEW系统，但它的技术是不公开的。用微机来实现上述等仪器的功能有着良好的性能价格比，这也是以微机为核心的智能仪器成为当今的发展方向。本文主要提出虚拟仪器中，功能模块及功能模块组合构成的虚拟仪器的数据结构设计，以及仪器运行时的搜索算法设计。 1数据结构设计开发的虚拟仪器主要完成：时域分析、频域分析、幅域分析、数据存储和数据再现。具有25个功能模块来完成上述5大类处理功能，它们是：数据采集、信号发生器、四则运算、数据存储、数据再现、正/逆傅立叶变换、功率谱、倍频程分析、直方图、自相关、示波器、XY记录仪等。 每一功能模块用图标表示，如所示，所有的功能模块都放在模块库中，用户可以将需要的功能模块从模块库中拖出并连接好、组成虚拟仪器，这些功能模块具有可重复使用及互换性等特点。表示的是：用户想用这些功能模块来连接成虚拟仪器完成一组实验，但还未将这些功能模块连接起来。是连接好的功能模块，该虚拟仪器要完成的处理是：数据采集功能模块采集的信号（方波）显示在示波器1上，信号发生器产生的正弦波在示波器2上显示；数据采集功能模块采集的方波与信号发生器产生的正弦波经过叠加显示在示波器3上，叠加的信号经过快速傅立叶变换、功率谱分析，在XY记录仪上显示功率谱。 为了在计算机中实现以上的功能，需要把、的这些功能模块的数据结构要表达出来，也就是表达功能模块以及功能模块之间的数据和数据关系，然后，搜索该数据结构并执行每一功能模块的功能。因此，要表达、数据的逻辑结构。以为例，从该连接好的虚拟仪器看出，每一功能模块由Out输出数据；由In接收数据，而且，一个功能模块节点可以接受多个其他功能模块的输入，显然，这样的
虚拟仪器技术及其应用 1.虚拟仪器的概念 虚拟仪器(Virtual Instruments，简称VI) 的概念，最早是由美国国家仪器公司(National InstrumentsCorp. 简称NI) 于1986 年提出来的，这是对传统仪器概念上的重大突破。其基本原理是以计算机为硬件平台，使原来需要硬件实现的各种仪器功能尽可能地软件化，利用高效灵活的软件控制高性能的硬件来完成各种测试、测量和自动化的应用，以便最大限度地降低系统成本，增强系统功能与灵活性。用形象语言来概括虚拟仪器的原理，即“软件就是仪器”。 与传统仪器相比，虚拟仪器在智能化程序、处理能力、性能价格比、可操作性等方面都与有明显的技术优势，具体表现为： 智能化程度高，处理能力强。虚拟仪器的处理能力和智能化程度主要取决于仪器软件水平。用户完全可以根据实际应用需求，将现金的信号处理算法、人工智能技术和专家系统应用于仪器设计与集成，从而将智能仪器水平提高到一个新的层次。 复用性强，系统费用低。应用虚拟仪器思想，用相同的基本硬件可构造多种不同功能的测试分析仪器，如同一个高速数字采样器，可设计出数字示波器、逻辑分析仪、计数器等多种仪器。这样形成的测试仪器系统功能更灵活、系统费用更低。通过与计算机网络连接，还可实现虚拟仪器的分布式共享，更好地发挥仪器的使用价值。 可操作性强。虚拟仪器面板可由用户定义，针对不同应用可以设计不同的操作显示界面。使用计算机的多媒体处理能力可以使仪器操作变得更加直观、简便、易于理解，测量结果可以直接进入数据库系统或通过网络发送。测量完后还可以打印，显示所需的报表或区县，这些都使得仪器的可操作性大大提高。 2.虚拟仪器的历史、现状、发展 2.1历史 测量仪器是科学技术发展的基础，而科学技术的发展又推动着测量仪器的发展进程。测量仪器仪表技术发展至今，主要经历了以下几个阶段： 1)以电磁技术为基础的指针式仪表阶段 2)以模拟电子技术为基础的模拟式仪表阶段 3)以数字电子技术为基础，引入了锁相技术、频率合成技术、数字取样技术等的数字 化仪表阶段 4)以大规模、超大规模集成电路为基础的智能化仪器仪表阶段。这一阶段是电子仪器 领域取得重大发展的标志性联阶段，在一定时期内曾开创了现代电子测量、测试技
虚拟仪器应用 虚拟仪器(virtual instrument,VI) 最早是适应PC卡式仪器于1986年由NI 公司提出的,它的出现逐步改变了测量和自动化的方法。所谓虚拟仪器,简单地说就是一组完成传统仪器功能的硬件和软件部件。虚拟仪器通过软件将通用计算机与仪器硬件结合起来,用户可以通过友好的图形界面(通常称为虚拟面板)操作这台计算机,就像在操作自己定义、自己设计的一台单个传统仪器一样。VI 透明地将计算机资源和仪器硬件(如A/ D、D/ A、数字I/ O、定时器和信号调理器等)的测试、控制能力结合在一起,通过软件实现数据的分析处理和表达,从而能更迅速、更经济、更灵活地解决测试问题,并有效地降低了系统组建成本。虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件,结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。 一、虚拟仪器技术的组成 （一）高效的软件。软件是虚拟仪器技术中最重要的部分。功能强大、现成即用的软件使整个过程自动进行。使用正确的软件工具并通过设计或调用特定的程序模块,可以高效地创建自己的应用以及友好的人机交互界面。标准图形化编程软件———LabVIEW ,不仅能轻松方便地完成与各种软硬件的连接,更能提供强大的后续数据处理能力,设置数据处理、转换、存储的方式,并显示结果。此外更多交互式的测量工具和更高层的系统管理软件工具,可满足对高性能应用的设计需求。借助功能强大的软件,就可以在仪器中创建智能性和决策功能,从而发挥虚拟仪器技术在测试应用中的强大优势。 （二）模块化的I/O硬件。面对如今日益复杂的测试测量应用,无论是使用 VXI、PXI、USB 等哪一种总线,都可以使用相应功能的模块化硬件产品。高性能的硬件产品结合灵活的开发软件,可以创建完全自定义的测量系统,满足各种独特的应用要求。 （三）用于集成的软硬件平台。专为测试任务设计的PXI硬件平台,已经成为当今测试、测量和自动化应用的标准平台,它的开放式构架、灵活性和PC技术的成本优势为测量和自动化行业带来了一场翻天覆地的改革。PXI作为一种专为工业数据采集与自动化应用度身定制的模块化仪器平台,内建有高端的定时和触发总线,再配以各类模块化的I/O硬件和相应的测试测量开发软件,可以建立完全自定义的测试测量解决方案。 二、虚拟仪器的优势 (1)性能高。虚拟仪器技术是在PC技术的基础上发展起来的,所以完全“继承”了以现成即用的PC 技术为主导的技术优点,包括功能超卓的处理器和文件I/ O ,在数据高速导入磁盘的同时就能实时地进行复杂的分析。此外,不断发展的网际网络技术使得虚拟仪器技术展现其更强大的优势。