第6章虚拟仪器数据采集与信号处理69页PPT

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测量放大器原理电路
虚拟仪器技术
测量放大器的增益由下列公式来确定
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虚拟仪器技术
从而测量放大器输出电压为
为了提高测量放大器的共模抑制比和降低温度漂移，测量 放大器的电路结构采用对称行式，一般取 ，可得增益表 达式为
很显然，调节Rg可以很方便地改变测量放大器的增益大小。
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类 型 并联比较式 分级型
主要特点 超高速
高速
分辨率 （位） 转换时间 采样频率 价格
主要用途
6~10
几十ns 几十MS/s
高
超高超 视频处理
8~16
几十~几百ns
几MS/s 高
视频处理 高速数据采
集
逐次逼近式 速度精度价格
等 综合性价比较
高
8~16
几~几十μs
几十~几百kS/s 中
数据采集 工业控制
虚拟仪器技术
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2020/12/5
虚拟仪器技术
引言
DAQ虚拟仪器又称PC-DAQ仪器系统，其组成如 下图所示。它由一台PC机和基于标准总线的采集 卡（仪器卡）构成，同时还配备有仪器驱动软件 来支持硬件工作。
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虚拟仪器技术
4.1 数据采集（DAQ）及数据采集系统（DAS）
4.1.1 数据采集的基本概念
“数据采集”（Data Acquisition,DAQ）是指将模拟
量（模拟信号）采集、转换成数字量（数字信号）后，再
由计算机进行存储、处理、显示或输出的过程。用于数据
采集的成套设备称为数据采集系统（Data Acquisition
System,DAS）。

数据存储与回放
LabVIEW可以将采集的数据存储 到文件中，并支持数据的回放和 分析，便于后续的数据处理和挖
掘。
05
虚拟仪器与现实世界
虚拟仪器与现实世界的接口
硬件接口
虚拟仪器通过硬件接口与现实世界的 物理设备连接，实现数据采集和控制 。常见的硬件接口包括串口、USB、 GPIB等。
软件接口
虚拟仪器软件提供各种软件接口，如 函数面板、脚本语言等，方便用户进 行数据分析和处理。
集成与调试
对虚拟仪器进行集成和调试，确保其 功能和性能符合设计要求。
04
LabVIEW在虚拟仪器中 的应用
LabVIEW在信号处理中的应用
信号生成
LabVIEW提供了多种信号生成函数， 如正弦波、方波、噪声等，可用于模 拟各种实际信号。
信号分析
信号处理算法
LabVIEW支持多种信号处理算法，如 傅里叶变换、小波变换、滤波器设计 等，可用于信号的降噪、特征提取和 模式识别。
可靠性
虚拟仪器应具备高可靠性和稳定性， 能够保证实验结果的准确性和可靠性。
虚拟仪器的硬件选型
01
02
03
04
数据采集卡
根据实验需求选择合适的数据 采集卡，确保能够采集到准确
、稳定的数据。
信号调理器
根据测试信号的类型和幅度选 择合适的信号调理器，确保信
号的质量和稳定性。
传感器
根据测试需求选择合适的传感 器，确保能够准确、稳定地测
实时控制系统
LabVIEW可以与硬件设备进行通信， 实现实时控制系统的构建和调试。
LabVIEW在数据采集中的应用
数据采集卡驱动
LabVIEW支持多种数据采集卡， 如示波器、数据采集卡等，可实

数据流方式编程
LabVIEW程序的编制过程
• 建立前面板 • 构建图形化的流程图 • 程序模块化和层次化
建立前面板
从控制模块上选择你需要的对 象 ,放在虚拟仪器的前面板上 。控制模板上的对象包括数字 显示、表头、压力计、热敏计 外壳、表、图片等。
构建图形化的程序框图
从功能模板上选择对象 (用图标表 示 )，并用线将它们连接起来以便 数据进行传递。功能模块上的对象 包括简单的数学运算、高级数据采 集和分析方法、以及网络和文件输 入输出操作。
• 字符串运算子模板：包含各种字符串操 作函数、数值与字符串之间的转换函数， 以及字符(串)常数等。
• 数组子模板：包括数组运算函数、数组 转换函数，以及常数数组等。
功能模板（三）
• 比较子模板：包括各种比较运算函数， 如大于、小于、等于。
• 文件输入/输出子模板：包括处理文件输 入/输出的程序和函数。
控制模板
数值子模板、布尔值子模板、字符串子 模板、数组和群子模板、图形子模板、 路径和参考名子模板、控件容器库子模 板、对话框子模板、用于修饰子模板、 用户自定义的控制和显示、调用存储在 文件中的控制和显示的接口。
LabVIEW的功能模板
功能模板是创建框图 程序的工具。该模板 上的每一个顶层图标 都表示一个子模板。
Motion Control
PXI
虚拟仪器的特点
• 一种功能上而非物理意义上的仪器 •具有图形化的用户界面 •更新速度快，可维护性好 •系统具有良好的开放型和可扩展性
传统仪器与虚拟仪器的比较
传统仪器
虚拟仪器
关键是硬件
关键是软件
开发与维护的费用高
开发与维护的费用低
技术更新周期长

Multisim虚拟仪器仪表的使用
第1页，共127页。
第1章
Multisim 10概述
第2章
Multisim 10的元器件库与虚拟元器件
第3章
元器件创建与元器件库管理
第4章
Multisim 10虚拟仪器仪表的使用
第5章 电路原理图的设计
第6章
电路仿真分析
第7章 仿真分析结果显示与后处理
第8章
电工基础仿真实验
偏置电压上输出，其可选范围为 -999～999 kV。
⑤ Set Rise／Fall Time按钮：设置输出信号的上升时间与下降时间，而
该按钮只有在产生方波时有效。单击该按钮后，即可打开图4-11所示的
对话框。此时，在栏中可以设定上升时间(或下降时间)，再单击按钮即
可。如单击按钮，则恢复为默认值。
图4-11
4.10
逻辑分析仪
4.11
逻辑转换仪
第4页，共127页。
第4章
4.12
Multisim 10虚拟仪器仪表的使用
伏安特性分析仪
4.13 失真分析仪
4.14 频谱分析仪
4.15 网络分析仪
4.16
安捷伦函数信号发生器
4.17
安捷伦数字万用表
4.18
安捷伦示波器
4.19
泰克示波器
4.20
测量探针
4.21 电流探针
连接。
图4-3 电压表的连接
第8页，共127页。
电流表
4.2
图4-
4 电流表
的图标
电流表在使用前，一般应对其属性进行设置。
第9页，共127页。
4.2 电流表
图4-5 电流表属性对话框
(1)Label(标号)选项卡

虚拟仪器硬件平台
03
数据采集卡
用于实时采集模拟和数字信号，具备多种接口如USB、PCI、PXI等。
用于对采集的信号进行预处理，如放大、滤波、隔离等。
实现数字信号的输入/输出控制，支持多种协议如RS232、RS485、CAN等。
用于精密运动控制，可实现多轴联动及高精度定位。
用于存储大量采集数据，如硬盘、固态硬盘等。
虚拟仪器设计的优势与不足
发展趋势更高的性能：随着计算机技术的不断发展，未来虚拟仪器将具有更高的性能和更快的处理速度。更多的应用领域：随着虚拟仪器技术的不断完善，未来其应用领域将会更加广泛。更优的用户体验：未来虚拟仪器将会更加注重用户体验，使得用户更加方便、舒适地使用。挑战技术更新换代：随着技术的不断发展，如何保持虚拟仪器的技术更新换代，以适应不断变化的应用需求，是一个挑战。应用领域的拓展：如何拓展虚拟仪器的应用领域，以适应更多的应用场景，是一个挑战。用户培训和教育：由于虚拟仪器需要用户具有一定的技术知识，因此如何培训和教育用户，以提高其使用技能和水平，也是一个挑战。
2023-10-25
虚拟仪器设计基础ppt
目录
contents
虚拟仪器概述虚拟仪器设计基础虚拟仪器硬件平台虚拟仪器软件平台虚拟仪器设计案例分析总结与展望
虚拟仪器概述
01
虚拟仪器是一种基于计算机技术的测量仪器，通过软件实现测量、数据处理和结果显示等功能。
定义
虚拟仪器具有灵活性高、可扩展性强、成本低等优点，能够满足现代测量和测试领域的需求。
优化建议
虚拟仪器设计案例分析
05
数字信号处理基础
基于FPGA的数字信号处理虚拟仪器设计
FPGA技术介绍
基于FPGA的数字信号处理虚拟…