图2 基本分拣流程
基于虚拟仪器技术的高速电池分拣线数控系统建造
作者：陈恒军 梅江平 职务: 硕士研究生
单位：天津大学机械工程学院
应用领域：自动化 使用的产品： LabVIEW 7.0
PXI-1031 Chassis 4槽3U PXI 机箱; PXI-8186 Controller PXI 控制器;
PXI-7358 Motion Controller 高性能运动控制器;
PXI-7352 Motion Controller 高性能运动控制器;
UMI-7764 Motion accessory 通用运动接口;
挑战：依据电池的各种电化学性能参数进行电池分拣是高端电池配对使用时的必经工序。目前，国外电池分拣一般选用一些知名大公司开发的成套运动控制系统，采用专用控制器，技术门槛很高，系统复杂，成本较高。而国内还没有相关研究，分选操作基本依赖手工完成，效率低、出错率高，设备集成困难。为此，研究开发出一套基于多轴运动控制并联机械手的多机同步、高速、稳定的全自动电池分拣控制系统显得十分必要。
应用方案： 使用National Instruments 公司的PXI 上位机系统与PXI-7350系列高性能运动控制器的集散控制模式，搭建控制系统硬件平台。在LabVIEW 开发环境下辅以Motion 运动控制模块设计编写控制系统软件，控制多台并联机构机械手和进给平台的，保证系统的稳定性。由上位机将运动轨迹写入运动控制器Buffer 缓存中，通过LabVIEW Notifier 同步通信技术实现分拣平台与分拣机械手的高精度运动控制及其时序同步；利用运动控制器Breakpoints 高速捕获技术，实时控制机械手抓放电池，完成电池自动分拣工作。
介绍
随着大量便携式电子产品的普及，锂离子电池以其能量高、绿色环保等优点，逐渐占领高端可充电电池领域。依据锂离子电池的各种电化学性能参数进行电池分拣是高端电池配对使用时的必经工序。
目前，自动高速电池分选系统基本通过多轴运动控制多并联机械手和进给操作平台实现。国外的一些知名
大公司如ABB [3]、瑞士
的SIG [4]
开发的针对并联机构的成套运动控制系统如已经在商业领域取得了一定成功，但其采用的都是依托本公司强大的研发能力
开发的专用控制器，技术门槛很高，系
统复杂，成本较高。而国内还没有相关多并联机械手的运动控制的研究，
电池分选操作基本依赖手工完成，效
率低、出错率高，且存在与电池生产
线上的化成、检测等前序设备集成困
难的问题。
天津大学密切结合国家863项目，
利用已有Diamond 高速、轻型、并联
电池抓取机械手，开发完成基于虚拟
仪器运动控制技术的高速电池分拣线
数控系统。该系统采用NI 公司的
“PXI+Motion Controller ”开放式硬件
平台，即单个PXI 平台加多轴高性能、
高速运动控制卡的集散控制方式同时
控制多个机械手的运作的方案。从成本、简化系统集成，缩短开发周期等方面考虑，选用LabVIEW 图形化编程语言开发环境，辅以NI 最新运动控制模块开发数控系统，成功实现了多并联机械手以及电池送料平台的协同、高速控制。最终完成自动、多机并联、
稳定、高速电池分选控制系统，弥补
了国内空白。
本文首先介绍该高速电池分拣装
备的系统构成，及基本工作流程，控制系统硬件配置和软件设计，重点研究多机械手以及进给平台的实时运动控制问题及其相应关键技术。
正文
1 控制系统描述
控制系统如图1所示，该电池分拣装备的核心为利用PXI-7358高速多轴运动控制器,控制四个基于Diamond 机构的高速并联机械手，辅以PXI-7352控制两个伺服进给平台，组
成A 、B 两个电池分拣控制机组，每
个机组为一个独立的操作单元。电池分拣线的主要任务是根据上位服务器(PXI 控制系统)提供的电池分类数据，将托盘中的电池分拣到电池传送带的
不同传送通道上。现对各主要部分介
绍如下：
1) 分拣机械手：通过PXI-7358
分别驱动安装在基座上的伺服电机使
两个主动臂摆动，进而动平台产生高
速平动。动平台上的气爪完成高速抓放操作。 2) 送料/出料机构：送料机构采用齿形带传动，由运动控制器PXI-7352控制伺服电机驱动，完成电池托盘的精确步进与快速退出。 该控制系统采用可重构布局方式,根据分拣种类需求可在机械手以及机组之间采用并联或串联工作方式。简化工作流程如图2所示。 2 系统控制结构
考虑到并联机构固有的特点和该装备涉及多机械手控制的状况，数控
A 组机械手机构 4轴运动控制PXI-7358
B 组机械手机构 4轴运动控制PXI-7358
出料系统
送料系统平台 2轴运动控制PXI-7352
电池
图1 高速电池分拣线布局
系统采用“上位机+多张运动控制卡”的开放式集散控制结构。其优点在于既可发挥开放式数控模式的优势[5][6]，又可大幅度减低装备的造价和劳动力成本，提高系统的信息集成度。控制流程如下：
1）系统调整：用NI运动控制器JOG慢进功能调整机械手至操作位置，记录保存。
2）分拣设定：用户设定需要分拣的电池类别及放置位置。
3）分拣模式判别：系统自动选择并联或串联工作模式。
4）网络数据通讯：通过Ethernet从数据库服务器中获得电池分类数据。
5）轨迹生成根据用户的分拣设定及分类数据，运用优化的轨迹规划方法生成机械手运动轨迹。
6）伺服驱动及轨迹控制运动控制器根据生成的轨迹驱动各伺服电机运行，进而带动机械手进行分拣。
3控制系统硬件配置
采用上述控制结构硬件上需要解决两个问题：其一，并联机构的操作空间轨迹是关节空间的非线性映射，需要完成大量的正、逆解转换运算[7][8] ，在多机工作时系统必须具有很高的计算效率以满足规定的生产节拍；其二，必须保持各机械手，尤其是单机组控制的独立性，使其既能集中监控，又能相对独立运行。针对上述问题，系统对控制硬件提出了两方面的要求：(1)上位机必须稳定可靠，性能优良，在保证管理，交互功能的同时，可快速可靠地完成各机械手的位置正、逆解运算及与多块控制卡间的高速可靠的通讯任务；(2) 控制卡必须具备多轴独立、同步控制的功能。
基于上述考虑，选用了NI公司的PXI（PCI eXten-sions for Instrumentation）平台，其兼顾了PCI 电气总线的特点并具有CompactPCI 的坚固性，同时具有模块化及Eurocard 封装好的特点，此外还增添同步总线功能，能够实现高速可靠的运动控制与数据通讯[9]。系统同时配置两块NI 的PXI-7350系列运动控制卡实现多机械手控制，其中一块八轴卡控制4台机械手，一块两轴
卡控制两个伺服
进给平台。所选硬
件如表1，硬件结
构如图3。
4控制系统软
件设计
NI公司提供
的运动控制模块
对其运动控制产
品提供了近乎完美
的软件支持，该模块
中封装了大量子VI，
包含了所有针对运
动控制卡的诸如数
据传输，运动控制等
基本控制功能,及
用于与NI运动控制
器通信的高级软件
命令集。能方便实现
轨迹生成、样条插
值、位置/速度PID
控制和编码器。在图
形化编程语言
LabVIEW环境下，
利用高效的测试控
制直观性图形开发
功能辅以该模块，极
大的简化系统软件
的编写，缩短系统开
发周期。
4.1 软件总体结
构
该分拣装备的数控系统在
WindowsXP平台下开发。为保证各机
组控制的独立性，软件系统采用层次
化体系结构，运用模块化的编程技术，
实现方案如图4。图中，第一层为应用
程序界面，主要包括人机界面，机械
手状态监测，分拣统计信息显示等模
块。第二层为应用程序层，主要实现
系统的分拣策略、信息集成、各机械
手的抓取控制三大功能。还包括系统
初始化、I/O处理等模块。考虑A、B
两机组的相对独立性，采用两个并行
控制模块实施同步协调控制。第三层
为单机运动控制层，主要包括回零，
轨迹生成与控制等核心运动控制功
能。最底层为运动控制器上的
Firmware，主要完成轨迹精插补，位
置反馈，PID参数整定等。
4.2 集成操作界面
为了简化操作及便于信息管理，
本系统将多个机械手的操作集成在一
个界面上，主要页面如图5，6所示。
图5为分拣操作主界面，主要完成系
统中各机械手回零，工作方式设定，
分拣启动、停止等操作。图6为参数
调整界面，主要完成快速JOG调整，
一般仅需在系统初始化或更换不同规
格托盘时使用。整个LabVIEW程序界
面采用经典Windows风格，并充分考
虑了现场操作的方便性。
表1系统硬件配置
图3 数控系统硬件结构
富士伺服驱动
伺服电机及编码器
UMI-7764
SCB-68
PXI-7350
PXI-1031
连接Ethernet
图4 数控系统软件模块结构
4.3 若干关键技术
该系统所采用的NI 公司的PXI-7350系列运动控制控制卡及LabVIEW 开发环境都具有很强大的功能，对其中部分功能的灵活运用对于解决系统建造中的若干重大问题起到了关键作用。
4.3.1 Buffer 的使用与和控制技术
PXI-7350系列控制器提供了64kB 的Buffer ，在Contouring 方式下，由上位计算机批量计算轨迹点，写入Buffer ，控制卡实时读取Buffer 中的目标位置点，进行3次方轨迹精插补运算，控制电机运行，这样就将控制任务的实时部分和非实时部分区分开来，使得在Windows 下实现高精度运动控制成为可能。同时，Buffer 技术也是实现多机控制的关键。
从多机控制可靠性考虑，对于轨迹数据采用大批量计算，大批量写入的思想，充分利用控制卡提供的Buffer 空间，尽量减少上位机对控制卡的访问次数，以提高通讯效率。
此外，为同时实现对多机械手的控制，我们在控制卡上为每个机械手动态配置Buffer 。机械手执行当前行电池抓取动作时，根据其要走的轨迹点数量配置Buffer ，写入轨迹点。走完该段轨迹后，清除该Buffer ；换行抓取时，重复上述步骤。通过大量实验证明，这种方法能在保证多机械手的独立控制的前提下，极大的简化上位机的轨迹控制，如暂停，恢复，停止等，提高了系统的灵活性。
值得指出的是，为了保证两个机组控制模块使用的Buffer 不发生冲突，本文将配置给两机组的Buffer 逻辑编
号完全分离开来，以保证对二者控制的独立性。
4.3.2 Notifier 同步通信技术
在分拣系统运行过程中，送料器和机械手的动作必须保持一定工作节
图5分拣系统控制软件主界面
图6分拣模式调整界面
拍，如当机组中的两个机械手均完成一盘电池当前行电池的分拣，才允许送料机构进给一个行距；进给完成后，机械手才能进行下行分拣；机械手每分拣完一行电池后需要重新回零。然而，若在程序中将上述模块按顺序执行，则可能降低分拣效率；而若采用循环查询方式则将增大时间的开销。为此，考虑采用LabVIEW中的Notifier 技术解决这一问题，以便在保证动作先后顺序的前提下，同步运行各执行程序。
进给模块采用了两个Notifier来保证抓取和送料的时序。一个Notifier 中存放进给平台位置码，由机械手控制程序发送，平台控制程序接收，并控制平台移动到相应位置。位置码可为0-25之间的整数。另一个Notifier 中存放工作平台到位标志，由工作平台控制程序发送，机械手控制程序接收，控制机械手开始动作。用这种方式能在避免查询，保证机械手和进给平台动作时序的同时，并行的控制进给平台和机械手得动作，从而很好的兼顾效率，节省系统资源。
4.3.3 Break Points高速捕获输出技术
Diamond机械手单机抓取速度为60-90p/min，意味着单个气抓每分钟开合120-180次，四个气抓每分钟开合次数为480-720次，动作非常频繁，因而其动作的响应速度是影响分拣装备速度的重要因素。因此对气抓抓放命令的发送时间要求很苛刻，而Windows 是非实时控制系统，无法精确的保证抓放命令的发送时刻，这是一对矛盾。本文运用NI控制器自带的高速捕获输出Breakpoints功能较好的解决了这一矛盾。
运用PXI-7350的Buffered Breakpoints技术，先将设定好的动作位置点经位置逆解后写入控制卡的Buffer中，当相应电机运转到Buffer 中的位置点时，控制卡捕获该位置，并输出控制信号。考虑到气抓从接收命令到开始动作会有一定的延时，应控制气抓动作命令提前发送。
4.3 需要注意的几个问题
（1）控制卡把数据Buffer和Onboard程序当作相同的对象管理，且数量不能超过32个，因此Buffer中的数据耗完之后要及时清除。
（2）由于插补计算的需要，使用运动模块中Check Buffer子vi检测到的位置点，会比当前电机的实际位置点超前3个坐标点。
（3）在上述软件体系结构下，系统的信息管理的集成、分拣策略等也是在控制系统软件设计时所需考虑的问题。
5 结论
本文研究了基于Diamond600的高速电池分拣装备及其控制系统的若干问题，得出如下结论：
（1）提出基于多个高速并联机械手的总体布局，以NI公司的PXI架构加多张PXI-7350系列运动控制器为核心搭建了集散结构数控系统平台。信息集成度高，运行稳定。整个分拣线的成本比同类产品低1/3。
（2）运用LabVIEW的图形化编程环境，辅以运动控制模块，采用模块化编程思想，编写数控系统软件，成功实现了该高速电池分拣装备中多机械手的控制，且易于扩展。整个软件开发周期缩短至一个月。
（3）通过实验测试，该分拣装备分拣速度可达400 p/min。弥补了国内高速电池分拣装备的空白。
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Labview 课程实验报告 学院：电气工程 专业：建筑电气与智能化 姓名：杨震 班级：建电122 学号：1212062056 指导老师：茅靖峰
第一部分基础题 1、用LabVIEW的基本运算函数编写以下算式的程序代码： （前面板） （程序框图） 该程序要求用labview基本运算函数编写算式的程序代码，在前面板上我添加了两个数值显示控件用以显示两个算式的运算结果；在程序框图中运用软件自带的加、减、乘、除运算进行组合从而表示算式，再结果的后面加上一个双精度浮点数函数将程序运算结果强制转换后输入到显示控件中得到结果。
2、利用摄氏温度与华氏温度的关系°C=5(°F-32)/9编写一个程序求华氏度(°F)为32°,64°,4°,6.98°,6°,104°,212°时的摄氏温度。 （前面板） （程序框图） 该程序要求转换华氏度对应的摄氏度，本质上是对数据进行运算。在前面板上创建两个数组一个是数值输入数组用以输入华氏度的值，一个是数值显示数组用以显示对应的摄氏度的值。在程序框图中加入For循环将公式节点放入For循环中在公式节点上添加一个输入和一个输出分别连接两个数值控件，最后在公式节点中编辑二者运算关系完成设计。
3、用数组创建函数创建一个二维数组显示件，成员为： 1 2 3 4 5 6 2 3 4 5 6 1 3 4 5 6 1 2 4 5 6 1 2 3 编程将上述创建的数组转置为： 1 2 3 4 2 3 4 5 3 4 5 6 4 5 6 1 5 6 1 2 6 1 2 3 （前面板） （程序框图） 先在前面板中创建二维数组用以存放生成的数组元素数组为显示型控件，通过观察我们发现题目中的数组第一行为1-6顺序的六个元素从一开始后逐一加一，第二行则是5个数组元素平移，第三行为4个以此类推第四行3个所以我们在程序框图中用For循环和加一来生成第一行数组For循环的循环次数为六次，第二行数组则在第一行数组的基础上运用一维数组平移函数平移5位的到，以此类推生成四行数组，再使用数组生成函数生成二维数组输出到显示数组中显示出来，至于数组的转置直接运用数组转置函数得到，在该函数的输出端口右键创建显示控件。在前面板中调整创建的显示控件以确保显示所有转置的数组，实验完成。
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
LabVIEW技术大作业 题目：基于LabVIEW的巴特沃斯窗函数滤波器的设计学院：信息与通信工程学院 专业：通信工程 班级：通信081班 学号：2008026121 姓名：王美玲
一、 虚拟仪器及LabVIEW 的相关介绍 虚拟仪器（virtual instrument ）是基于计算机的仪器。计算机与仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。这种结合有两种方式，一种方式是将计算机装入仪器，典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能日益强大以及体积的日益减小，这类仪器的功能也越来越强大，目前已经出现含有嵌入式系统的的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机，以通用计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器的功能。虚拟仪 主要是这种方式。常见的虚拟仪器组建方案： 二、虚拟仪器的特点 （1）尽可能采用通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。 （2）可以充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出强大的仪器。 （3）用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。 虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统，其研究中涉及的基础理论主要是数据采集和数字信号处理。在这领域中使用比较广泛的计算机语言和开发环境就是美国NI 公司的LabVIEW 。 三、LabVIEW 的简介 LabVIEW （laboratory virtual instruments engineering workbench ）是一种图形化的编程语言环境，它广泛的被工业界、学术界和研究实验室所接受，被公认是标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW 不仅提供了与遵从GPIB ，VXI ，RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通信的全部功能，还内置了支持TCP/IP ，ActiveX 等软件标准的数据库函数，而且其图形化的编程界面使编程变得生动有趣。LabVIEW 是一个功能强大且灵活的软件。 以LabVIEW 为代表的图形化语言程序，又称为“G ”语言。使用这种语言编程时，基本上不需要编写程序代码，而是“绘制”程序流程图。LabVIEW 尽可能利用工程技术人员所熟悉的术语、图标和概念，因而它是一种面向最终客户的开发工具，可以增强工程人员构建自己的科学和工程系统的能力，可以实现仪器编程和数据采集系统提供便捷途径。 利用LabVIEW ，可以产生独立运行的可执行文件。LabVIEW 的真正的32位编译器，像其他软件一样，LabVIEW 提供了Windows 、UNIX 、Linux 和Macintosh 等多种版本。 四、基于LabVIEW 的巴特沃斯传函数滤波器的设计的系统原理介绍 数字信号处理现在已经发展到各个领域都需要的程度，医学、军事、以及工业设计等方面都应用很广泛。在数字信号处理的理论基础上最重要的是滤波的功能。滤波器的种类有许多，根据幅频特性分为低通滤波、高通率波、带通滤波和带阻滤波根据信号不同可以分为数字滤波器和模拟滤波器。根据种类不同，有巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、模拟滤波器和巴塞尔滤波器等。滤波器设计的理论和设计方法已经相当发展的相当成熟，而且有多种典型的模拟滤波器供我们选择，根据自己掌握的知识本次试验采用的是巴特沃斯滤波器，可以实现高通、低通、带通和带阻的滤波的功能。选择巴特沃斯被 测 对 象 信号调理 数据采集 卡 数据处理 虚拟仪器面板
实验课程名称：虚拟仪器大作业 题目：虚拟仪器-汽车仪表盘模拟 注意：主程序无法上传，需要请联系QQ 839107870 或发邮件 组长： 组员： 班级：机电0班 1.实验题目：虚拟仪器-汽车仪表盘模拟 1.1引言：汽车仪表是驾驶员与汽车进行信息交流的窗口,也是汽车高尖技术的主要部分,各个国家一直在努力开发汽车仪表技术,并不断取得新的进展。我国汽车产业正在蓬勃发展，汽车行业步入快速稳定增长期。整个行业在经2002年的爆发，05年的恢复性调整以后，自2006年以来已经步入一个长达5-8年(甚至更长)的稳定快速增长期。2007年1-5月产销两旺，根据中汽协的统计数据，国产汽车销量
同比增长22.03%，其中乘用车销售2,572,650辆，同比增长21.09%。2007年我国汽车市场产销量将达830万辆，总体增长率达16.3%，更促使最近几年我国汽车保有量持续上升，截至2006年年底，我国民用汽车的保有量从1998年不足1500万辆，一举跃升为3568万辆，比2005年增长了12.27%，如此一来，就为我国汽车备件市场提供了庞大的市场需求空间。然而汽车仪表正逐步向智能化和数字化方向发展,用数字化的虚拟仪表取代我国现阶段普遍采用的电子式或电器式仪表已成为实现车辆自动化的一个重要课题。利用虚拟仪器技术模拟汽车仪表盘,设计综合数据采集、信号分析、仪器面板设计等多项内容的虚拟汽车仪表盘。利用LabVIEW软件产生虚拟转速、耗油、速度等模拟和数字信号源,然后再进行模拟和数字信号的采集和分析,转换建立函数模型在虚拟仪表盘上显示发动机转速、汽车车速、油耗量、温度变化及转向灯等信息。利用虚拟仪器技术模拟汽车仪表盘,不仅可以完成先进汽车仪表盘的功能,而且还可以免去汽车机械及电子器件,降低成本,提高可研性,在计算机测控技术、汽车电子技术等课程的教学及开放实验中具有广泛的实用价值。 1.2 研究的目的、意义以及主要内容 我国汽车仪表经历了第一代机械式仪表，第二代电气式仪表，第三代模拟电路电子式仪表，现在正在向第四代全数字汽车仪表迈进。然而随着电子控制系统单元(ECU)在汽车上广泛应用，汽车电子化程度要求越来越高。电控系统的增加虽然提高了汽车的动力性、经济性和舒适性，但是复杂的电路，会导致车身布线庞大而且很复杂，安装
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
成都理工大学工程技术学院 虚拟仪器技术实验报告 专业: 学号: 姓名: 2015年11月30日
1 正弦信号的发生及频率、相位的测量实验内容： ●设计一个双路正弦波发生器，其相位差可调。 ●设计一个频率计 ●设计一个相位计 分两种情况测量频率和相位： ●不经过数据采集的仿真 ●经过数据采集〔数据采集卡为PCI9112〕 频率和相位的测量至少有两种方法 ●FFT及其他信号处理方法 ●直接方法 实验过程： 1、正弦波发生器，相位差可调 双路正弦波发生器设计程序：
相位差的设计方法：可以令正弦2的相位为0，正弦1的相位可调，这样调节正弦1的相位，即为两正弦波的相位差。 2设计频率计、相位计 方法一：直接读取 从调节旋钮处直接读取数值，再显示出来。 方法二：直接测量 使用单频测量模块进行频率、相位的测量。方法为将模块直接接到输出信号的端子，即可读取测量值。 方法三：利用FFT进行频率和相位的测量 在频率谱和相位谱上可以直接读取正弦信号的主频和相位。 也可通过FFT求得两正弦波的相位差。即对信号进行频谱分析，获得信号的想频特性，两信号的相位差即主频率处的相位差值，所以这一方法是针对单一频率信号的相位差。 前面板如下：
程序框图： 2幅频特性的扫频测量 一、实验目的 1、掌握BT3 D扫频仪的使用方法。 2、学会用扫频法测量放大电路的幅频特性、增益及带宽。 二、工作原理 放大电路的幅频特性，一般在中频段Ｋ中最大，而且基本上不随频率而变化。在中频段以外随着频率的升高或降低，放大倍数都将随之下降。一般规定放大电路的频率响应指标为3dB，即放大倍数下降到中频放大倍数的70.7%，相应的频率分别叫作下限频率和上限频率。上下限频率之间的频率范围称为放大电路的通频带，它是表征放大电路频率特性的主要指标之一。如果放大电路的性能很差，在放大电路工作频带内的放大倍数变化很大，则会产生严重的频率失真，相应的
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。
东南大学生物科学与医学工程学院 虚拟仪器实验报告 大作业 实验名称：基于MIT-BIH心率失常数据库的心电信号系统的设计专业：生物医学工程 姓名：学号： 同组人员：学号： 实验室: 综合楼716 实验时间：2013/11/28 评定成绩：审阅教师：
目录 一．实验目的 二．实验内容 基于MIT-BIH心率失常数据库的心电信号系统的设计 1.实验要求和说明 2.程序设计流程图 3.程序各版块介绍说明 4.前面板的设计 5.调试过程 6.结果及分析 三．实验收获及小结 四．参考文献
一．实验目的 现代医学表明，心电信号（ECG）含有临床诊断心血管疾病的大量信息，ECG的检测与分析在临床诊断中具有重要价值，是了解心脏的功能与状况、辅助诊断心血管疾病、评估各种治疗方法有效性的重要手段。 本次大作业利用具有直观图形化编程和强大数字信号处理功能的虚拟仪器编程语言LabVIEW作为开发平台，设计一个基于虚拟仪器的简单心电信号分析系统，该系统具有心电信号的读取，处理分析，波形显示、心率显示及报警，波形存储和回放等功能。 二．实验内容 1.实验内容及要求 基于MIT-BIH心率失常数据库的心电信号系统的设计 1. 本次大作业所用原始信号是从MIT-BIH（Massachusettes Institute of and Beth Israel Hospital，美国麻省理工学院和波士顿贝丝以色列医院）心率数据库（https://www.doczj.com/doc/8b16668040.html,/physiobank/database/mitdb/）中选取心电信号作为实验分析的数据。设计的系统要求对原始心电信号进行读取、绘制出其时域波形，利用原始心电数据中的时间数据控制显示时间，并具有保存回放功能，同时具有心率过快或过缓报警提示功能。 2. 心电信号是微弱低频生理电信号，通常频率在0.05Hz～100Hz，幅值不超过 4mV，它通过安装在皮肤表面的电极来拾取。由于实际检测工况的非理想，在ECG 信号的采集过程中往往会受到工频噪声及电极极化等各种随机噪声的影响。噪声的存在降低了诊断的准确性。其中影响最大的是工频干扰和基线漂移噪声。因此，在ECG 信号检测过程中，如何抑制工频干扰和基线漂移等是必须解决的问题。要求选择并设计合适的滤波器，除去所给心电信号的工频干扰和基线漂移。 3. 检测心率：检测信号心电的R波，计算平均心率和实时心率（R-R波时间间隔 的倒数），并显示实时心率和平均心率。 4. 对任一路心电信号滤波前后的信号进行时域分析和频谱分析，分别显示出结 果。
labview的现状及发展前景
一、概述 随着计算机技术、大规模集成电路技术和通讯技术的飞速发展，仪器技术领域发生了巨大的变化，美商国家仪器公司(National Instruments)于八十年代中期首先提出基于计算机技术的虚拟仪器的概念，把labview技术带入新的发展时期，随后研制和推出了基于多种总线系统的labview。 labview就是在通用计算机上加上软件和（或）硬件，使得使用者在操作这台计算机时，就象是在操作一台他自己设计的专用的传统电子仪器。在虚拟仪器系统中，硬件仅仅是为了解决信号的输入输出，软件才是整个仪器系统的关键，任何一个使用者都可以通过修改软件的方法，很方便地改变、增减仪器系统的功能与规模，所以有“软件就是仪器”之说。虚拟仪器技术的出现，彻底打破了传统仪器由厂家定义，用户无法改变的模式，虚拟仪器技术给用户一个充分发挥自己的才能、想象力的空间。用户（而不是厂家）可以随心所欲地根据自己的需求，设计自己的仪器系统，满足多种多样的应用需求。 labview系统概念是对传统仪器概念的重大突破，是计算机系统与仪器系统技术相结合的产物。它利用计算机系统的强大功能，结合相应的硬件，大大突破传统仪器在数据处理、显示、传送、处理等方面的限制，使用户可以方便地对其进行维护、扩展、升级等。 labview系统可以广泛地应用在通讯、自动化、半导体、航空、电子、电力、生化制药、和工业生产等各种领域。 二、构成与特点 现有的labview系统按硬件工作平台主要可分为基于PC总线的虚拟仪器、基于VXI的虚拟仪器、基于PXI的虚拟仪器，所应用场合不同各有其特点。 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。灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。这也正是NI近30年来始终引领测试测量行业发展趋势的原因所在。只有同时拥有高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台这三大组成部分，才能充分发挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强、
大作业备选题目 1、成绩统计：自动产生3门课程的30个学生的成绩，分别统计不及格，60~69，70~79，80~89，90~100的学生人数，及平均分，以文本形式显示各门课程的考试情况。最后以文本或EXEL文件形式存盘保存。（较易） 2、①产生20个周期的振幅可变（振幅范围为0~10）的正弦信号在波形图表中显示出来，并存入二进制文件中。要求每次运行波形图表重新显示。 ②从刚存入的二进制文件中将数据读取出来并在波形图中显示出来，统计振幅绝对值为0~4、4~8、8~10的正弦信号出现的次数。 （本题自己编写峰值检测算法的得分会较高） 3、设计虚拟水、电、煤气计量系统，假设三个卡上各已存现金100元。要求（以水表为例）：按键按下开始计量用水量和用水时间，按键断开，显示用水量和金额及剩余金额，当剩余金额不足5元时显示报警闪烁。并以文本形式存储用水记录。1000个脉冲为1吨，每吨1元钱。100个脉冲1度电，0.52元，煤气200个脉冲1升，1.6元/升。 4、设计虚拟加油站，开关按下开始计量，并实时显示流量，开关断开后显示总流量和金额；显示当前库存，当库存小于100升时库存显示报警闪烁。设计90#、93#、0#和柴油四个加油机。脉冲当量设定为300（假设每300个脉冲为1升），各种油品单价按时价计算，假设各油品库存都以10000升开始 5、设计虚拟上课打铃系统，上课时间50分钟，课间10分钟，大课间20分钟。上课与下课铃用不同的指示灯表示，响铃40秒；每天按10节课打铃（五一之后下午从2：30分开始，但9-10节课的上课时间不变）。其它时间前面板显示当前时间（年月日时分秒和星期）。 6、设计一个虚拟计算器，无计算时显示时间，计算器最少具备加、减、乘、除、平方、开方等功能。 7、设计一个十进制和二进制相互转换的计算器（包括小数部分的转换） 8、设计一个十进制和十六进制相互转换的计算器（包括小数部分的转换） 9、设计一个十六进制和二进制相互转换的计算器（包括小数部分的转换） 10、产生一个含若干个周期的幅值为1正弦波形，要求每隔10个点产生一个幅值为±1的毛刺（毛刺的正负为随机出现），分别编写含7个数据的滑动滤波算
虚拟仪器简介 虚拟仪器的相关介绍 2.1 虚拟仪器技术虚拟仪器技术是以计算机软硬件技术为核心，以自动控制技术、传感器技术、现代信号处理技术、现代网络技术、数值分析技术为支撑，以各专业学科为应用背景的现代测试技术。它利用高性能的模块化集成概念和方法，结合软件设计平台高效、简便的程序编译功能，依据用户各类特殊需求创建出人机对话界面，实现并取代各类特殊、昂贵的测试仪器的功能，目前已经成为测试理论和应用实验研究的重要支撑。传统电子仪器存在的诸多弱点使传统仪器已渐渐不能满足工业自动化和测量领域的需要。随着计算机技术日新月异的飞速发展，计算机强大的数据处理能力使得它的应用范围越来越广。1986年，美国NI公司（National Instruments）提出虚拟仪器的概念，以“软件即仪器”为口号，彻底打破了传统电子仪器只能由生产厂家定义，用户无法改变的局面，从而引起仪器和自动化工业的一场革命。简单地说，虚拟仪器技术就是利用计算机技术实现的对测控系统的抽象。平常使用的示波器、数字万用表、信号发生器、数据记录仪，以及传感器等传统仪器，都可使用通用计算机和专用的控制器和显示器来模拟，实现向虚拟仪器的转变。用户在计算机屏幕上用鼠标和键盘就可设置参数、观察波形，取代以往的在传统仪器面板上调节旋钮、观察曲线等操作，更为快捷方便。可见虚拟仪器反映的是一种“硬件软件化”的思想和趋势。虚拟仪器是当前测控领域的技术热点，它代表了未来仪器的发展方向。而Labview是世界上最优秀的虚拟软件开发平台。使用Labview的最开发虚拟仪器最大的好处是提高开发的效率。据统计使用Labview开发虚拟仪器比使用基于文本的语言开发效率可以提高10—15倍，程序的执行速度去几乎不受影响；时时在信号处理等方面的强大功能方面是组态软件不可以比拟的。2.2 虚拟仪器的组成与分类虚拟仪器包括硬件和软件两大部分。硬件主要是获取现实世界的被测信号, 提供信号传输的通道。而软件是控制要实现的数据采集、分析、处理、显示等功能, 并将其集成为仪器操作与运行的命令环境。1.硬件获取测试对象的被测信号。虚拟仪器的硬件主体是电子计算机。为计算机配置的电子测量仪器硬件模块是各种传感器、信号调理器、模拟数字/转换器(ADC)、数字/模拟转换器(DAC)、数据采集器(DAQ)等。电子计算机及其配置的电子测量仪器硬件模块组成了虚拟仪器测试硬件平台的基础。 2.测试软件控制实现数据采集、分析、处理、显示等功能，并将其集成为仪器操作与运行的命令环境。软件开发平台为支撑。仪器驱动、接口软件和应用程序。图2－1 虚拟仪器组成框图虚拟仪器的软件在基本硬件确定以后, 就可以通过不同的软件实现不同的虚拟仪器系统功能。软件是虚拟仪器系统的关键, 没有一个优秀的控制分析软件, 很难想象可以构成一台理想的虚拟仪器系统。虚拟仪器通常按虚拟仪器的接口总线不同, 分为数据采集插卡式虚拟仪器、并行接口虚拟仪器、USB 虚拟仪器、GPIB 虚拟仪器、VXI 虚拟仪器、PXI虚拟仪器和最新的IEEE1394 接口虚拟仪器。2.3 虚拟仪器的特点性能高。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技术为主导的最新商业技术的优点，包括功能卓越的处理器和文件I/O，使用户在数据高速导入磁盘的同时，就能实时进行复杂的分析。此外，不断发展的因特网和越来越快的计算机网络使得虚拟仪器技术展现其更强大的优势。二、扩展性强。得益于NI软件的灵活性，只需更新计算机或测量硬件，就能以最少的硬件投资和极少的、甚至无需软件上的升级即可改进用户的整个系统。在利用最新科技的时候，用户还可以把它们集成到现有的测量设备，最终以较少的成本加快产品上市时间。三、开发时间少。在驱动和应用两个层面上，高效的软件构架能与计算机、仪器仪表和通信方面的最新技术结合在一起。NI设计这一软件架构的初衷就是为了方便用户的操
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/8b16668040.html, 虚拟仪器的应用及发展前景 作者：王新 来源：《科技与企业》2013年第13期 【摘要】虚拟仪器技术是电子测量技术和计算机技术集成发展的结晶，虚拟仪器代表了现代仪器和测试技术发展的最新方向。本文着重介绍虚拟仪器的发展和应用，并对虚拟仪器的未来做出理性的分析。 【关键词】虚拟仪器；发展；应用 1.引言 随着计算机技术、大规模集成电路技术和通信技术的飞速发展，电子测量技术领域发生了巨大的变化；仪器结构的日趋复杂，仪器性能的不断提高，仪器的测试技术已成为测量领域的研究重点。美国国家仪器公司于20世纪80年代中期首先提出基于计算机技术的虚拟仪器的概念，把虚拟测试技术带入了新的发展时期，随后研制和推出了多种总线系统的虚拟仪器。虚拟仪器技术的提出与发展，标志着21世纪测试技术与仪器技术发展的一个重要方向。虚拟仪器代表着从传统的以硬件为主的测量系统到以软件为中心的测量系统的根本性改变。 2.仪器发展过程 到目前为止，电子测量仪器的发展大致分为4代，第1代为模拟仪器，如指针式万用表；第2代为数字化仪器，如数字频率计，此类仪器目前应用甚为广泛；第3代是智能仪器，不但可以自动检测，还能处理数据；第4代就是虚拟仪器，完全由计算机控制。 一台独立的装置是传统仪器的特征，传统仪器由操作面板、信号输入端口、检测结果输出等几部分组成。传统仪器用硬件电路或固化软件实现其功能。这种只能由仪器厂家来定义、制造的框架式结构决定了传统仪器的用户无法随意更改其结构和功能。从而也推动了虚拟仪器的面世。 所谓虚拟仪器，就是用户在通用计算机上加上软件和硬件，根据自己的需求定义和设计仪器的测试功能，使得使用者在操作这台计算机时，就像在操作一台他本人设计的专用传统仪器一样。 虚拟仪器由计算机、应用软件和仪器硬件组成。其核心思想就是利用计算机的软、硬件资源，将原本需要硬件完成的任务软件化，所以应用软件是虚拟仪器的核心。其硬件系统又分为仪器硬件和计算机硬件。 3.虚拟仪器的应用
《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。
LABVIEW回声探测器实验作业 安 徽 工 业 大 学 电气信息学院 自动化093
回声探测器 LabVIEW是由美国国家仪器公司创立的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的市场普及率仅此次于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使用的编程语言是G语言。G语言用图表表示函数，用连线表示数据流向。这次编程所用的是较新版本的LabVIEW 8.5。 一.设计目的：该实验基于labview8.5虚拟平台，使用图形语言编程，由回声发生器子VI产生回声信号，通过回声探测器进行探测分析。本实例利用两个波形图来分别显示回声信号和回声探测信号，并对这两个信号进行比对分析。 本实验设计主要内容包括三个部分：回声产生部分，回声探测部分，和结果显示部分。 回声探测器实例的前面板如图1：
图1 1.程序框图主要功能模块介绍：如图2回声探测器实例的程序框图 主要有四个功能模块组成，分别为回声产生子Vi功能模块，回声探测功能模块，结果显示功能模块，While循环功能模块，下面对每个功能块实现的具体处理功能和任务进行详细介绍。 图2 1>.回声产生子VI功能模块 回声产生子VI功能模块用来产生回声信号，此子VI命名为 回声产生器.vi， 图3给出了回声 产生子VI功能图
回声信号 图3 该子Vi主要用来产生回声信号，可将该模块产生的信号输入相应的波形图和回声探测功能模块中。另外，该子VI可以通过改变输入控件的参数来产生不同的信号。 2>.回声探测功能模块 回声探测功能模块的功能是通过“快速希尔伯特变换”，“实部虚部至极坐标转换”和“自然对数”等一系列函数节点的运算，将回声产生子VI功能模块产生的回声信号信息特征探测出来，“快速希尔伯特变换”函数变换是在FFT函数进行傅立叶变换的基础上执行离散希尔伯特变换的。其调用路径是“函数——信号处理——变换——快速希尔伯特变换”。 “实部虚部至极坐标转换”函数是将一复数坐标的直角坐标形式转换成极坐标形式，本例利用该函数将两个直角坐标系的数组转换为极坐标形式，其调用路径是“函数——编程——数值——复数——实部虚部至极坐标转换”。 “自然对数”函数是计算输入数值的自然对数值，其调用路径是
虚拟仪器大作业——基于声卡的声音信号采集分析与处 理系统
目录 1.前言 (3) 2.声卡硬件结构和特性 (4) https://www.doczj.com/doc/8b16668040.html,BVIEW中与声卡相关的函数节点 (6) https://www.doczj.com/doc/8b16668040.html,BVIEW程序设计 (8) 4.1程序原理 (8) 4.2操作界面 (8) 4.3总程序 (10) 4.4结果分析 (11) 4.4.1频谱测量配置 (11) 4.4.2滤波器配置 (11) 4.4.3信号采集与滤波 (12) 4.4.4声音信号频谱分析 (13) 4.4.5指定路径内创建音频文件 (13) 5.结束语 (13) 6.参考文献 (14)
1、前言 虚拟仪器技术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。在虚拟仪器系统中，硬件解决信号的输入和输出，软件可以方便地修改仪器系统的功能，以适应不同使用者的需要。其中硬件的核心是数据采集卡。目前市售的数据采集卡价格与性能基本成正比，一般比较昂贵。 随着DSP(数字信号处理)技术走向成熟，计算机声卡可以成为一个优秀的数据采集系统，它同时具有A／D和D／A转换功能，不仅价格低廉，而且兼容性好、性能稳定、灵活通用，驱动程序升级方便，在实验室中，如果测量对象的频率在音频范围，而且对指标没有太高的要求，就可以考虑使用声卡取代常规的DAQ设备。而且LABVIEW中提供了专门用于声卡操作的函数节点，所以用声卡搭建数据采集系统是非常方便的。
2、声卡的硬件结构和特性 声卡的主要功能就是经过DSP（数字信号处理）音效芯片的处理，进行模拟音频信号的与数字信号的转换，在实际中，除了音频信号以外，很多信号都在音频范围内，比如机械量信号，某些载波信号等，当我们对这些信号进行采集时，使用声卡作为采集卡是一种很好的解决方案。声卡的功能主要是录制与播放，编辑与合成处理，MIDI接口三个部分。 （1）录制与播放 通过声卡，人们可以将来自话筒等外部音源的声音录入计算机，并转换成数字文件存储到计算机中进行编辑等操作，人们也可以将这些数字文件转换成声音信号，通过计算机扬声器播放。 （2）编辑与合成处理 通过对声音文件的多种特技效果的处理，包括加入回声、倒放、淡入淡出、往返放音以及左右两个声道交叉放音等，可以实现对各种声源音量的控制与混合。 （3）MIDI接口 通过MIDI接口和波表合成，可以记录和回放各种接近真实乐器原声的音乐。基于声卡的数据采集系统框图如下图可示。 图2.1 声卡数据采集系统框图
精密测试技术大作业专业： 班级： 学号： 姓名：
上世纪90年代以来，如何以最短的时间开发出高质量、高性能价格比、容易被用户接受的新产品已成为市场竞争的焦点。有人预测，当前制造技术的发展目标是：强化具有自主创新技术的产品开发能力和制造能力，增强企业间的合作能力，缩短产品上市时间，提高产品质量和生产效率，进而提高企业对市场需求的应变能力和综合竞争能力。因此先进制造技术的发展日新月异，继计算机集成制造技术之后，又出现了并行工程、精益制造、智能制造、敏捷制造、快速原形制造等。如美国在90年代实现了“三个三”，即产品生命周期三年；试制周期三个月；设计周期三周。未来制造业发展的主要趋势是向精密化、柔性化、智能化、集成化、全球化、网络化、虚拟化的方向发展。精密测试技术就要适应这种发展，它在机械学科中的作用是：为先进制造业服务，担负起质量技术保证的重任。首先要以提高产品质量和要达到的最重要的目标为基本出发点，要将精密测试贯穿产品制造的整个过程。其次精密测试技术要有利于生产效率的提高，至少不能妨碍生产速度，因此检测方法要能适应快速发展的生产要求，不能单纯为了检测而检测，更不能因为检测的要求而影响生产的效益。从更积极的角度出发，应该是由于精密测试技术的正确服务和保证促进了生产能力的提高。 根据先进制造技术发展的要求，精密测试技术本着其自身的发展规律，不断拓展着新的测量原理、测试方法和测试信息处理技术，就机械学科而言，预计将向以下几个方面发展。 1.零废品生产中的测量控制 在机械制造业中，质量保证的理想目标是实行生产的零废品制造，在实现这个目标的过程中，精密测试技术的作用和重要意义是不言而喻的。零部件的加工质量、整机的装配质量都与加工设备、测试设备以及测试信息的分析处理有关，因此实现零废品生产，从精密测试的角度出发，应考虑以下几个方面的问题：