基于LabVIEW的虛擬儀器設(shè)計

1、基于LabVIEW的虛擬儀器設(shè)計Virtual Instrument Design Base-on LabVIEW 教材&參考書黃松嶺，吳靜 編著； 趙偉，侯國屏 審. 虛擬儀器設(shè)計基礎(chǔ)教程. 清華大學(xué)出版社，2008年10月LabVIEW虛擬儀器程序設(shè)計及應(yīng)用 ，人民郵電出版社 ，2008年12月 我和LabVIEW，北京航空航天大學(xué)出版社，2009年9月LabVIEW8.20程序設(shè)計從入門到精通 ，清華大學(xué)出版社 ，2007年7月 其他有關(guān)LabVIEW編程和虛擬儀器設(shè)計方面的教材（很多；版本翻新快）檢測技術(shù)、電工電子測量、數(shù)字信號處理等方面知識的教材（很多）科技期刊雜志上的相關(guān)文章（含教

2、學(xué)類）網(wǎng)上資源/academic/ni/Windows Live Messenger群：msngroup7773http:/我和LabVIEW作者博客/labview我和LabVIEW作者博客備份序號 內(nèi) 容 基本要求 學(xué)時教學(xué)大綱1虛擬儀器技術(shù)概論 了解22LabVIEW基礎(chǔ)知識 掌握23程序結(jié)構(gòu) 掌握84字符串、數(shù)組、簇和矩陣 掌握45圖形顯示 掌握36文件操作 熟悉37子VI與人機界面設(shè)計 熟悉28數(shù)學(xué)分析與信號處理 熟悉49數(shù)據(jù)采集與儀器控制 理解4實驗安排 實驗編號 實驗內(nèi)容 實驗類型 學(xué)時實驗一虛擬函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計 設(shè)計型2學(xué)時實驗二虛擬科學(xué)計算器設(shè)計 設(shè)計型2學(xué)時考核標(biāo)準(zhǔn)平時成績

3、：30%實驗成績：10%期末成績： 60% 答疑安排每周四5,6節(jié)自動化學(xué)院辦公樓 控制工程系辦公室103時間地點我的email：whuiEmail questions are welcomed!本課程特點多學(xué)科知識綜合多門課程知識的綜合運用；理論與實際相結(jié)合。重點非LabVIEW編程語言掌握水平，而是數(shù)據(jù)采集、實際信號分析處理、測量方案設(shè)計及調(diào)試等相關(guān)知識的學(xué)習(xí)及運用。虛擬儀器設(shè)計機械力學(xué)車船物理化學(xué)計算機軟硬件信號處理電工電子技術(shù)測量技術(shù)傳感器技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)本課程的特點設(shè)計與創(chuàng)新傳統(tǒng)儀器用戶自己可據(jù)需求確定功能有較大設(shè)計、優(yōu)化空間更靈活，可滿足自己需求 功能已由生產(chǎn)廠家完全確定；需要另外儀器

4、功能，就要更新、購置新的儀器虛擬儀器本課程知識特點應(yīng)用廣泛（1）適合幾乎所有理工科專業(yè)的測量應(yīng)用，包括：電工電子、機械、力學(xué)、物理、化學(xué)、生物、化工、水利、汽車、環(huán)境、工物等。在實際應(yīng)用中，傳感器和信號調(diào)理器會因應(yīng)用領(lǐng)域不同而不同，但虛擬儀器所依托的計算機等硬件的差異很?。卉浖捎脩魮?jù)自己需求，利用LabVIEW編制。本課程知識特點應(yīng)用廣泛（2）應(yīng)用領(lǐng)域 聲學(xué)測試 工廠生產(chǎn)線自動化測控 軍工設(shè)備測試 食品質(zhì)量監(jiān)測 設(shè)備的自動測試ATE 電工電子實驗平臺構(gòu)建 自動光學(xué)檢驗 實驗室管理自動化 汽車性能測試 機械測控 生物醫(yī)學(xué)信號測量 機器視覺 計量校準(zhǔn) 石油和天然氣信號處理 電子測試 制藥生產(chǎn)質(zhì)

5、量監(jiān)控 光纖校準(zhǔn) 工業(yè)機器人 光學(xué)度量和測定 過程自動化 功率測量與諧波分析 SCADA系統(tǒng) 半導(dǎo)體器件性能測試 統(tǒng)計流程控制 電子通信測試 晶片傳送手臂 振動測試 電機特性參數(shù)檢測 本課程知識特點應(yīng)用廣泛（3）運動控制本課程知識特點應(yīng)用廣泛（4）無損檢測領(lǐng)域本課程知識特點應(yīng)用廣泛（5）油氣管道外磁場測量系統(tǒng)虛擬儀器舉例虛擬電壓表虛擬儀器舉例虛擬諧波分析儀虛擬儀器舉例虛擬示波器何謂虛擬儀器？虛擬儀器（Virtual InstrumentVI）計算機化的測量儀器；是計算機與相關(guān)面向儀器的軟、硬件產(chǎn)品的有機結(jié)合。使用者通過友好的圖形界面即虛擬儀器的前面板操作計算機，就像在操控自己定義、設(shè)計的測量儀

6、器一樣，并可以方便地組合、更新和擴展它，從而更快捷、更經(jīng)濟、更靈活地解決各個領(lǐng)域的測量和自動控制等應(yīng)用問題。由計算機、應(yīng)用軟件和儀器硬件三大要素構(gòu)成，共同完成傳統(tǒng)儀器的功能。被測對象傳感器信號調(diào)理數(shù)據(jù)采集信號處理儀器面板虛擬儀器的主要特點：盡可能采用通用的硬件，各種虛擬儀器之間的差異主要是軟件。充分發(fā)揮計算機的能力，具有強大的數(shù)據(jù)分析和處理功能，可以創(chuàng)造出功能更多、更強的測量或測控儀器及系統(tǒng)。用戶可根據(jù)自己的實際需求，很便利地自主構(gòu)建新的虛擬儀器。虛擬儀器的構(gòu)成元素信號數(shù)據(jù)采集和控制分析顯示數(shù)據(jù)采集卡RS-232IEEE488(GPIB)信號處理數(shù)字濾波概率與數(shù)理統(tǒng)計矩陣運算圖形用戶界面硬拷貝

7、輸出文件I/O虛擬儀器的硬件結(jié)構(gòu)測控對象信號調(diào)理DAQ卡GPIB總線儀器GPIB接口卡VXI/PXI/LXI總線儀器模塊串口總線儀器/PLC現(xiàn)場總線儀器模塊其他計算機硬件板卡計算機軟件系統(tǒng)虛擬儀器的軟件結(jié)構(gòu)輸入/輸出（I/O）接口軟件位于儀器與儀器驅(qū)動之間，完成對儀器內(nèi)部寄存單元進行直接存取數(shù)據(jù)操縱、為儀器驅(qū)動程序提供信息傳遞的底層軟件儀器驅(qū)動程序為用戶提供用于儀器操作的較抽象的操作函數(shù)集，由儀器生產(chǎn)廠家提供應(yīng)用軟件包括儀器面板控制軟件和數(shù)據(jù)分析處理軟件，實現(xiàn)虛擬儀器面板以及數(shù)據(jù)采集、分析處理、顯示和存儲等。儀器面板控制軟件數(shù)據(jù)分析處理軟件儀器驅(qū)動程序輸入/輸出接口軟件虛擬儀器軟件框架虛擬儀器

8、的組成虛擬儀器系統(tǒng)被測信號傳感器信號調(diào)理電路數(shù)據(jù)采集卡設(shè)備驅(qū)動面板程序應(yīng)用程序虛擬儀器開發(fā)平臺PC虛擬儀器系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖虛擬儀器的特點豐富和增強了傳統(tǒng)儀器的功能突出“軟件即儀器”的概念儀器由用戶自己定義開放的工業(yè)表準(zhǔn)便于構(gòu)成復(fù)雜的測試系統(tǒng)，經(jīng)濟性好虛擬儀器技術(shù)發(fā)展趨勢美國國家儀器公司（Natioanl Instruments，NI）于1986年提出虛擬儀器的概念虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展取決于3個重要因素計算機的發(fā)展是動力軟件是主宰高性能的A/D采集卡、調(diào)理放大器及傳感器是關(guān)鍵何謂LabVIEW？LabVIEW（ Laboratory Virtual Instrument Engineering），1992年由美國國家儀器公司（即National Instrument Cop. NI公司）推出，之后不斷翻新，是用于計算機化的儀器設(shè)計用的編程工具軟件，具有圖形化編程語言特征，人機界面友好，功能函數(shù)庫豐富、強大 ，被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和高校科研教學(xué)實驗室等廣泛認同，被視為一個標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集、儀器設(shè)計及控