当前位置：文档之家 › 基于LabVIEW的虚拟仪器VI(virtual_instrument)及应用

基于LabVIEW的虚拟仪器VI(virtual_instrument)及应用

  • 格式：pdf
  • 大小：111.97 KB
  • 文档页数：2

第５卷第２期　
２００５年３月　
潍坊学院学报　

Ｊｏｕｍａｌ　ｏｆ　Ｗｅｉｆａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　
Ｖｏ１．５　Ｎｏ．２　

Ｍａｒ．２００５　

基于ＬａｂＶＩＥＷ的虚拟仪器ＶＩ　
（ｖｉｒｔｕａｌ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）及应用　

曹会国　
（泰山学院，山东泰安２７１０２１）　

摘要：阐述了基于ＬＡＶ　Ｉ　ＥＷ的虚拟仪器的定义、组成、工作过程及虚拟仪器的应帚　
前景。　
关键词：虚拟仪器；应用；ＬａｂＶＩ　Ｅ　
中图分类号：ＴＰ２１６　文献标识码：Ａ　文章编号：ｌ６７ｌ－４２８８（２００５）０２－００１４—０２　

随着现代科学技术的飞速发展，高度自动化　
的工业化大生产迫切需要功能更强大、成本更低　
廉、系统更灵活的新一代测试仪器。２０世纪８０年　
代中期，由于智能仪器、个人仪器的发展，计算机　
与测量仪器的结合更加紧密，计算机软件不仅承　
担系统控制和通信功能，也开始代替传统仪器中　
某些硬件功能。在这种情况下，虚拟仪器出现了。　
作为一种以计算机软件为核心的新型仪器系统，　虚拟仪器具有功能强、测试精度高、测量速度快、　自动化程度高、人机界面优异、灵活性强等优点，　通常被认为是第三代自动测试系统的同义语。　所谓虚拟仪器，是一种与ＰＣ配合使用的模　块式仪器，其本身不带面板，借助于ＰＣ强大的图　形环境和在线帮助功能，建立图形化的“虚拟的”　仪器面板，完成对仪器的控制、数据分析与显示。　用户可以通过友好的图形界面（虚拟前面板即　Ｆｒｏｎｔ　Ｐａｎｅ１）操作ＰＣ，就象操作自己定义、自己设　计的一台传统仪器一样。其实质是通过软件将计　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。２０世纪８０年代中期，美国国家仪　器公司ＮＩ（Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）提出其著名的口　号：Ｔｈｅ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｉｓ　ｔｈｅ　Ｉｎｓｔｒｍｎｅｎｔ（软件即仪器），　推出了ＮＩ—　ｂＶＩＥＷ直观的流程图编程风格的开　发和运行程序平台，开启了虚拟仪器的先河。　ＬａｂＶｌＥＷ是由美国ＮＩ公司开发的、优秀的图形　收稿日期：２００４—０９—２０　作者简介：曹会国（１９７０一），男，山东肥城人，讲师。　１４·　化编程开发平台，是Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　Ｖｉ　ｒｔｕａｌ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ的简称，即实　验室虚拟仪器Ｔ程平台。自１９８６年ｌ０月　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ公司正式发布ＬａｂＶＩＥＷ１．Ｏ　Ｆｏｒ　Ｍａｃｉｎｔｏｓｈ到２ｏ０３年４月推出的Ｌａｂ＼　ｌＥＷ７　Ｅｘｐｒｅｓｓ，在不到ｌ８年的时间内，ＬａｂＶＩＥＷ已经发　布了近十个更新版本。不同领域的科学家和丁样　师将这个软件包应用在他们工作中的各种课题。　
基于ＬａｂＶｌＥＷ的虚拟仪器由硬件和软件两大部　
分构成。硬件由计算机及Ｉ／０接口设备组成：Ｉ／０　
接口设备主要完成输入信号的采集、放大、模／数　
转换及数／模转换和信号输出控制等　不同的总线　
有其相应的Ｉ／０接口硬件设备。目前常用的虚拟　
仪器按总线分类，有以下几种构成方式：ＰＣ—ＤＡＱ　
系统、ＧＰＩＢ系统、ＶＸＩ系统、ＰＸＩ系统、串行接口　
系统等，如图ｌ所示。　

Ｉ　Ｐｃ　Ｈ一　

早Ｉ　ｉ　
Ｉ　ｌ　ｌ　Ｉ　
ｉ　破　导　｛　

圈１　虚拟仪器的构成　
虚拟仪器软件包括应用程序和Ｉ／０接口设备　
驱动程序。应用程序由实现虚拟仪器前面板功能　
的软件程序和定义测试功能流程图的软件程序两　
部分构成。Ｉ／Ｏ接口设备驱动程序实现对特定外　

维普资讯 http://www.cqvip.com
第２期　曹会国：基于ＬａｂＶＩＥＷ的虚拟仪器ＶＩ（ｖｉｒｔｕａｌ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）及应用　
部硬件设备的控制。虚拟仪器软件将可选硬件（如　
ＤＡＱ、ＧＰＩＢ、ＲＳ一２３２、ＶＸ１、ＰＸＩ）和可以重复源码库　
函数等软件结合起来，实现模快间的通信、定时与　
触发，源码库函数为用户构造自己的虚拟仪器系　统提供了基本的软件模快。当用户的测试要求变　化时，可以方便地由用户自己来增减软件模快，或　重新配置现有系统以满足现有系统的测试要求。　基于ＬａｂＶｌＥＷ的虚拟仪器的总体结构图如图２：　一■■＿１　ｊ１　ｔ　ｔ——］厂～］　１　ｊ一’　Ｈ　～　一　一］『＿一　～一　图２总体结构图　其工作过程如下：传感器将被测对象的被测　参量（电量或非电量）转换成相应的电信号。信号　调理电路有两个作用，其一是将信号放大到与数　据采集口中的Ａ／Ｄ转换器相匹配；其二是预滤　波，抑制干扰噪声信号中的高频分量，将频带压缩　以降低采样频率。信号采集口主要的作用是将信　号的采样值由Ａ／Ｄ转换器转换为幅值离散化的　数字量，同时由衰减器和增益可控放大器进行量　程自动改换，还可由多路转换开关完成对多点多　通道信号的分时采样。计算机是虚拟仪器的平台，　管理着虚拟仪器的软件和硬件资源，是虚拟仪器　的硬件基础。　虚拟仪器由于其功能灵活，容易构建，所以应　用极为广泛。尤其在科研、开发、测量、教学等领域　是不可多得的好工具。虚拟仪器技术先进，符合国　际上流行的”硬件软件化”的发展趋势。今天，虚拟　仪器已经遍及各行各业。如果我们不局限于将虚　拟仪器仅仅当作测量分析仪器，从更多方面分析　虚拟仪器及虚拟仪器技术的话，可以发现，虚拟仪　器系统及技术在学校教育特别是在计算机辅助教　学方面可以发挥更多的作用。　在教学、科研中方面，高等学校特别是理工科　学校，教学、科研需要大量的测量分析仪器设备，　特别是实验教学，每种仪器都必须配置多套，而且　有的仪器设备价格昂贵，因此仪器设备所需投资　巨大，一般学校很难满足，造成许多学校仪器设备　缺乏和过时陈旧等现象，严重影响教学科研。如果　运用虚拟仪器系统，情况就大不一样了。使用虚拟　仪器不但可以节约大量仪器设备的经费投入，而　且能够提高教学科研的质量与效率。同时，有些学　生感到特别难学的课程，如信号处理、信号分析，　通过学习ＬＡＢＶＩＥＷ，自己就可以设计相关虚拟　仪器，进行频谱分析、相关分析、联合时谱分析及　数字滤波等，从而使枯燥抽象的理论变得生动活　泼起来。这样，既提高了学习效率，又锻炼了分析　
设计能力。　
在仪器计量系统方面，函数发生器、数字滤波　
器、示波器、频谱仪、逻辑分析仪等是科研机构、大　
专院校所必须的测量设备。当进行复杂的测试时，　
需要多个仪器联合使用。仪器的相互连接费事费　
时，而且体积大，占用大量空间，且价格昂贵。而虚　
拟仪器将计算机资源与仪器硬件、ＤＳＰ技术结合，　
在系统内共享软硬件资源，既有这些普通仪器的　
功能，又有一般仪器所没有的特殊功能。将一种或　
多种功能的通用模快相组合，调用不同功能的软　
件模快，用户自己就能组成不同功能的测量仪器。　
在自动控制和工业控制领域，虚拟仪器也正在　
获得广泛使用。绝大部分闭环控制系统要求精确地　
采样，及时处理数据和快速数据传输。虚拟仪器正　
有此特点，适合测控一体化的设计。尤其在制造业，　
虚拟仪器的卓越计算能力和巨大数据吞吐能力必　
将使其在温控系统、在线监测系统、电力仪表系统、　
流程控制系统等工控领域发挥更大的作用。　
虚拟仪器技术经过十几年发展，而今正沿着　
总线与驱动程序标准化、硬／软件模块化、编程平　
台图形化和硬件模块的即插即用方向前进，以开　
放式模块化仪器标准为基础的虚拟仪器标准正日　
趋完善，加上计算机技术和网络技术的迅猛发展，　
建立在虚拟仪器技术上的各种功能强大、性能优　
良的先进仪器将层出不穷，价格也会越来越低，使　
用虚拟仪器进行研究、设计、测试将成为一种趋　
势，同样，虚拟仪器及技术也将成为学校未来教学　
科研的重要方法和手段，特别是在理工科学校其　
应用前景非常广阔。　

参考文献：　
［１１周求湛，钱志鸿等、虚拟仪器ＬａｂＶＩＥＷＴＭ７　Ｅｘｐｒｅｓｓ程　
序设计【Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，２００４　
［２１张凯，郭东等．ＬＡＢＶＩＥＷ虚拟仪器工程设计与开发【Ｍ１　
北京：国防工业出版社，２００４．　
［３］张毅，周绍磊，杨秀霞虚拟仪器技术分析与应用［Ｍ］北　
京：机械工程出版社．２００４　
［４］曹铃芝现代测试技术及虚拟仪器［Ｍ］北京：北京航空航　
天大学出版社，２（）ｆ）４　
责任编辑：肖恩忠　
】５－　

维普资讯 http://www.cqvip.com

合集下载

使用LabVIEW进行功率分析实现功率信号的分析和评估

使用LabVIEW进行功率分析实现功率信号的分析和评估

使用LabVIEW进行功率分析实现功率信号的分析和评估使用LabVIEW进行功率分析功率信号的分析和评估在许多领域都非常重要，如电力系统、通信系统和音频处理等。

LabVIEW是一款强大的虚拟仪器软件，可通过其丰富的功能和类似于流程图的设计界面，方便地进行功率分析。

本文将介绍如何使用LabVIEW进行功率分析，并展示其在实际应用中的作用。

一、LabVIEW简介LabVIEW是National Instruments（NI）公司开发的一款图形化编程环境，以其易用性和灵活性而闻名。

它采用了G语言，即一种基于数据流的编程语言，允许用户通过将各种功能模块组合在一起来创建虚拟仪器应用程序。

二、功率信号的分析功率信号的分析通常涉及到频谱分析、时域分析和统计分析等。

LabVIEW提供了丰富的工具箱，可用于这些分析过程。

1. 频谱分析频谱分析是功率信号分析中的重要一环。

LabVIEW的信号处理工具箱提供了一系列用于频谱分析的函数和工具。

用户可以通过这些工具对信号进行傅里叶变换、滤波和频谱显示等操作。

通过设置适当的参数，可以得到功率信号在频域中的分布情况，从而判断信号的频率成分和能量分布。

2. 时域分析时域分析是对功率信号在时间上的变化进行分析。

LabVIEW提供了丰富的时域分析工具，如窗函数、自相关函数和互相关函数等。

这些工具可以对功率信号进行平滑处理、时间延迟估计和相关性分析等操作。

通过时域分析，可以观察功率信号的波形、幅值和变化趋势。

3. 统计分析统计分析是对功率信号进行概率和统计特性分析的过程。

LabVIEW提供了统计分析工具箱，其中包括各种用于数据处理和分析的函数和工具。

用户可以利用这些工具计算功率信号的均值、方差、相关系数等统计属性，从而评估功率信号的稳定性和可靠性。

三、LabVIEW实例以下是一个使用LabVIEW进行功率分析的实例：1. 开发环境准备首先，打开LabVIEW软件并创建一个新的VI（Virtual Instrument）文件。

labview的使用方法

labview的使用方法

labview的使用方法LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种LabVIEW （Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种图形化编程语言，主要用于数据采集、仪器控制、数据分析和测试等方面。

以下是使用LabVIEW的基本步骤：1. 安装LabVIEW软件：首先需要从官方网站下载并安装LabVIEW软件。

安装完成后，启动LabVIEW。

2. 创建新项目：在LabVIEW启动界面中，选择“新建”或“打开”一个已有的项目。

如果创建新项目，可以选择不同的模板，如“VI（Virtual Instrument）”、“Control Design”等。

3. 设计前面板（Front Panel）：前面板是用户与程序交互的界面，可以放置各种控件（如按钮、滑动条、图表等）来显示数据和接收用户输入。

在左侧的“控件”面板中选择所需的控件，然后将其拖放到前面板上进行布局。

4. 编写程序代码（Block Diagram）：在右侧的“块图”面板中编写程序代码。

LabVIEW使用图形化的编程方式，将各种功能模块以图标的形式表示，通过连线连接各个模块来实现程序逻辑。

常用的功能模块包括数学运算、数据处理、信号处理、文件操作等。

5. 调试和运行程序：在编写完程序代码后，需要进行调试以确保程序的正确性。

可以使用断点、单步执行等功能进行调试。

调试完成后，点击工具栏上的“运行”按钮或按F5键运行程序。

6. 保存和导出项目：在完成程序设计和调试后，需要将项目保存为.vi文件。

此外，还可以将程序导出为其他格式，如可执行文件（.exe）、动态链接库（.dll）等。

7. 部署和发布程序：将生成的可执行文件或动态链接库部署到目标计算机上，即可实现程序的功能。

如果需要将程序发布给其他用户，可以将项目打包成安装包或生成Web服务等形式。

虚拟仪器

虚拟仪器

虚拟仪器（VI，Virtual Instrumentation）：是一种以计算机和测试模块的硬件为基础、以计算机软件为核心所构成的，并且在计算机显示屏幕上虚拟的仪器面板，以及由计算机所完成的仪器功能，都可由用户软件来定义的计算机仪器。

从虚拟仪器的组成结构上来看：（1）虚拟仪器的硬件是通用的（包括通用计算机硬件平台和通用的测量功能硬件）；(2）良好的人机界面。

虚拟仪器的面板（或称软面板）是虚拟的（通过“控件”虚拟出面板）；（3）功能强。

虚拟仪器的功能是由用户软件定义的;（4）虚拟仪器之“虚拟”含义:虚拟仪器面板；软件实现仪器功能。

如：基于高速数据采集硬件，通过计算机软件编程可实现“虚拟示波器”、“虚拟频谱仪”、“虚拟交流数字电压表”、“虚拟频率计”、“虚拟相位计”等不同仪器。

（5）因此，软件是虚拟仪器的核心，NI 提出“软件即仪器”（The software is the instrument）。

与传统仪器相比，虚拟仪器技术特点：1）功能强、性价比高、开放性（可扩充性）好；充分利用计算机丰富的软硬资源。

仪器功能可通过软件灵活设计（基于相同的硬件，通过软件设计可实现不同的虚拟仪器）。

仪器升级方便，性价比高（一机多用）。

基于计算机网络技术，可实现“网络化虚拟仪器”。

（2）操作方便；通过图形用户界面（GUI）操作虚拟仪器面板。

（3）硬件模块化、系列化；基于仪器总线技术，设计出模块化、系列化硬件。

1. 虚拟仪器系统组成及各部分基本功能虚拟仪器的系统构成硬件和软件两大部分构成。

硬件是基础，软件是核心。

各部分基本功能虚拟仪器的内部功能，可划分为信号调理与采集、数据分析和处理、参数设置和结果表达三大功能模块。

信号采集与控制主要由虚拟仪器的通用硬件平台，并配合仪器驱动程序共同完成，而数据分析与处理、结果表达与输出则主要由用户应用软件完成。

第二章LabVIEW 概述LabVIEW的特点-图形化的仪器编程环境提供显示和控制对象，如表头、旋钮、图表等。

如何使用LabVIEW进行数据采集和分析

如何使用LabVIEW进行数据采集和分析

如何使用LabVIEW进行数据采集和分析LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一款由美国国家仪器公司（NI）开发的图形化编程环境和开发平台，主要用于测试、测量和控制领域。

LabVIEW具有直观的用户界面、强大的数据采集和分析功能，被广泛应用于工业自动化、科学研究、仪器仪表等领域。

本文将介绍如何使用LabVIEW进行数据采集和分析的基本步骤。

一、实验准备与硬件连接在使用LabVIEW进行数据采集和分析之前，首先需要准备好实验所需的硬件设备，并将其与计算机连接。

LabVIEW支持多种硬件设备，如传感器、仪器和控制器等。

根据实验需要选择相应的硬件设备，并按照其配套说明书将其正确连接至计算机。

二、创建LabVIEW虚拟仪器LabVIEW以虚拟仪器（Virtual Instrument，简称VI）的形式进行数据采集和分析。

在LabVIEW中，可以通过图形化编程来创建和配置虚拟仪器。

打开LabVIEW软件后，选择新建一个VI，即可开始创建虚拟仪器。

三、配置数据采集设备在LabVIEW中，需要为数据采集设备进行配置，以便准确地采集实验数据。

通过选择合适的数据采集设备和相应的测量通道，并设置采样率、量程等参数，来实现对实验数据的采集。

LabVIEW提供了丰富的数据采集函数和工具箱，使得配置数据采集设备变得更加简单和便捷。

四、编写数据采集程序使用LabVIEW进行数据采集和分析的核心是编写采集程序。

在LabVIEW中，可以通过拖拽、连接各种图形化函数模块，构建数据采集的整个流程。

可以使用LabVIEW提供的控制结构和数据处理函数，对采集的实验数据进行处理和分析。

LabVIEW还支持自定义VI，可以将经常使用的功能模块封装成VI，以便在其他程序中复用。

五、数据可视化和分析通过编写好的数据采集程序，开始实际进行数据采集。

LabVIEW提供了实时查看和记录实验数据的功能，可以将采集到的数据以曲线图、表格等形式进行显示和保存。