工程測(cè)試技術(shù)(第五章)2005

1、第五章 虛擬儀器 參考書：1、鄧炎、王磊， LabVIEW7.1測(cè)試技術(shù)與儀器應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社，2004年8月2、虛擬儀器圖形化編程語言LabVIEW教程西安電子科技大學(xué)出版社，20015.1 虛擬儀器概述 5.1.1 虛擬儀器概念 虛擬儀器（Virtual Instrument，簡(jiǎn)稱VI）是指在計(jì)算機(jī)平臺(tái)上加上一組軟件和硬件或連通其他儀器，用戶根據(jù)自己的需要定義和設(shè)計(jì)儀器的測(cè)試功能，以實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)對(duì)象的數(shù)據(jù)采集、信號(hào)分析、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、可視化顯示等功能，完成測(cè)試、測(cè)量、控制等任務(wù)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。(1) 虛擬儀器的面板是虛擬的；(2) 虛擬儀器的測(cè)量功能是由軟件編程實(shí)現(xiàn)的。 5.

2、1.2 虛擬儀器的構(gòu)成 由計(jì)算機(jī)、儀器硬件、應(yīng)用軟件三要素構(gòu)成。PC-DAQ測(cè)試儀器系統(tǒng)：硬件數(shù)據(jù)采集卡（DAQ卡）信號(hào)調(diào)理5.1.3 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器比較 5.1.4 虛擬儀器特性 優(yōu)點(diǎn)：組建快捷維修方便資源共享5.1.5 虛擬儀器軟件的開發(fā)平臺(tái) 軟件開發(fā)公司：NI公司、HP公司、Techtronix公司NI公司開發(fā)：(1) LabVIEW面向儀器和測(cè)控過程的圖形化開發(fā)平臺(tái)(2) LabWindows/CVI交互式C/C+開發(fā)平臺(tái) 5.2 LabVIEW基礎(chǔ) Laboratory virtual instrument engineering workbench實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工作平臺(tái)。主要特

3、點(diǎn)：圖形化編程環(huán)境，采用“所見即所得”的可視化技術(shù)。內(nèi)置程序編譯器，采用編譯方式運(yùn)行程序，速度快。具有靈活的調(diào)試手段集成了 大量的函數(shù)庫支持網(wǎng)絡(luò)功能 設(shè)計(jì)方法和步驟：建立方案建立前面板建立圖形化流程圖5.2.1 快速創(chuàng)建一個(gè)VI 舉例：信號(hào)發(fā)生器一個(gè)VI由兩部分組成：前面板流程圖 前面板相當(dāng)于傳統(tǒng)測(cè)試儀器的前面板 控制量、顯示量 流程圖相當(dāng)于傳統(tǒng)測(cè)試儀器的硬件電路流程圖（后面板）節(jié)點(diǎn)：函數(shù)節(jié)點(diǎn)、子VI節(jié)點(diǎn)端點(diǎn)：前面板對(duì)應(yīng)端點(diǎn)、變量端點(diǎn)、常量端點(diǎn)圖框：連線：數(shù)據(jù)通道5.2.2 模板常用圖標(biāo)簡(jiǎn)介 工具模板 ：自動(dòng)/手動(dòng)切換操縱工具(Operate value)位置、尺寸、選擇工具(Position

4、/Size/Select)連線工具(Connect Wire)移動(dòng)工具(Scroll Window)文字工具(Edit Text)控件模板：圖形顯示Express VI函數(shù)模板：信號(hào)輸入Express VI信號(hào)分析Express VI輸出信號(hào)Express VINI數(shù)據(jù)采集子模板信號(hào)分析子模板重點(diǎn)學(xué)會(huì)Express VIs5.2.3 幫助系統(tǒng) 目錄、索引、搜索5.3 編程舉例 5.3.1 信號(hào)產(chǎn)生 例1、仿真信號(hào)發(fā)生器Simulate Signal.vi 例2、多諧信號(hào)附加噪聲的波形發(fā)生器Tones and Noise Waveform.vi 例3、公式節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生仿真信號(hào)Formula Wave

5、form.vi 5.3.2 測(cè)試信號(hào)時(shí)域分析 例1、周期信號(hào)幅值特征值求取Amplitude and Level Measurments.vi 例2、隨機(jī)信號(hào)幅值特征值求取Statistics.vi例3、相關(guān)分析Convolution and Correlation.vi 5.3.3 測(cè)試信號(hào)的頻域分析 例1、頻譜分析FFT、自功率譜Spectral Measurements.vi 例2、慮波器應(yīng) Filter.vi IIR filter.vi FIR filter.vi5.3.4 數(shù)據(jù)文件的存儲(chǔ)與讀出 例1、數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)：Write Labview Measurement File.vi例2

6、、數(shù)據(jù)文件讀出：Read Labview Measurement File.vi 5.3.5 數(shù)據(jù)采集 （1）測(cè)量系統(tǒng)的組成調(diào)理電路作用：放大、轉(zhuǎn)換、濾波 （2）數(shù)據(jù)采集卡的基本性能指標(biāo)模擬輸入通道數(shù)信號(hào)輸入方式：?jiǎn)味溯斎?、差分輸入；單極性、雙極性模擬信號(hào)輸入范圍（量程）：?jiǎn)螛O性輸入010V，雙極性輸入55V采樣頻率 LabVIEW提供了Measurement & Automation軟件，該軟件可以自動(dòng)檢測(cè)到與PC機(jī)相連的設(shè)備。例1、數(shù)據(jù)采集AI Acquire Waveforms.vi 輸入端口：device設(shè)備號(hào)channel模擬信號(hào)所在通道號(hào)，缺省為0number of samples單通道采樣點(diǎn)數(shù)sample rate單通道采樣速率high limit模擬信號(hào)最大輸入值low limit模擬信號(hào)最小輸入值輸出端口：waveform2D數(shù)組，存放采集到的數(shù)據(jù)actual sample period實(shí)際采樣時(shí)間 作業(yè)：1、利用Labview編制程序：對(duì)一個(gè)信號(hào)進(jìn)行功率譜分析和自相關(guān)分析。要求：利用一個(gè)信號(hào)發(fā)生函數(shù)；前面板能同時(shí)顯示時(shí)態(tài)信號(hào)、信號(hào)自功率譜和信號(hào)自相關(guān)函數(shù)。數(shù)據(jù)文件的存儲(chǔ)與讀出。要求：利用一個(gè)信號(hào)發(fā)生函數(shù)；顯示該信號(hào)并存儲(chǔ)成數(shù)據(jù)文件；然后再用另一個(gè)程序中讀出該文件并顯示。2、結(jié)合自己的研究課題，起草一份實(shí)驗(yàn)計(jì)劃。內(nèi)部包括：實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>