虛擬儀器LABVIEW大作業(yè)

1、LABVIEW回聲探測(cè)器實(shí)驗(yàn)作業(yè)安徽工業(yè)大學(xué)電氣信息學(xué)院自動(dòng)化093回聲探測(cè)器LabVIEW是由美國(guó)國(guó)家儀器公司創(chuàng)立的功能強(qiáng)大而又靈活的儀器和分析軟件應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具。它是一種基于圖形化的、用圖標(biāo)來(lái)代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。在以PC為基礎(chǔ)的測(cè)量和工控軟件中，LabVIEW的市場(chǎng)普及率僅此次于C+/C語(yǔ)言。LabVIEW已經(jīng)廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，被公認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，LabVIEW使用的編程語(yǔ)言是G語(yǔ)言。G語(yǔ)言用圖表表示函數(shù)，用連線表示數(shù)據(jù)流向。這次編程所用的是較新版本的LabVIEW 8.5。一.設(shè)計(jì)目的：該實(shí)驗(yàn)基于labview8.5虛擬平臺(tái)，使用

2、圖形語(yǔ)言編程，由回聲發(fā)生器子VI產(chǎn)生回聲信號(hào)，通過(guò)回聲探測(cè)器進(jìn)行探測(cè)分析。本實(shí)例利用兩個(gè)波形圖來(lái)分別顯示回聲信號(hào)和回聲探測(cè)信號(hào)，并對(duì)這兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行比對(duì)分析。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括三個(gè)部分：回聲產(chǎn)生部分，回聲探測(cè)部分，和結(jié)果顯示部分?；芈曁綔y(cè)器實(shí)例的前面板如圖1： 圖11. 程序框圖主要功能模塊介紹：如圖2回聲探測(cè)器實(shí)例的程序框圖主要有四個(gè)功能模塊組成，分別為回聲產(chǎn)生子Vi功能模塊，回聲探測(cè)功能模塊，結(jié)果顯示功能模塊，While循環(huán)功能模塊，下面對(duì)每個(gè)功能塊實(shí)現(xiàn)的具體處理功能和任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)介紹。 圖21.回聲產(chǎn)生子VI功能模塊回聲產(chǎn)生子VI功能模塊用來(lái)產(chǎn)生回聲信號(hào)，此子VI命名為回聲產(chǎn)生器.vi

3、，圖3給出了回聲產(chǎn)生子VI功能圖 回聲信號(hào)圖3該子Vi主要用來(lái)產(chǎn)生回聲信號(hào)，可將該模塊產(chǎn)生的信號(hào)輸入相應(yīng)的波形圖和回聲探測(cè)功能模塊中。另外，該子VI可以通過(guò)改變輸入控件的參數(shù)來(lái)產(chǎn)生不同的信號(hào)。2.回聲探測(cè)功能模塊回聲探測(cè)功能模塊的功能是通過(guò)“快速希爾伯特變換”，“實(shí)部虛部至極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換”和“自然對(duì)數(shù)”等一系列函數(shù)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)算，將回聲產(chǎn)生子VI功能模塊產(chǎn)生的回聲信號(hào)信息特征探測(cè)出來(lái)，“快速希爾伯特變換”函數(shù)變換是在FFT函數(shù)進(jìn)行傅立葉變換的基礎(chǔ)上執(zhí)行離散希爾伯特變換的。其調(diào)用路徑是“函數(shù)信號(hào)處理變換快速希爾伯特變換”?！皩?shí)部虛部至極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換”函數(shù)是將一復(fù)數(shù)坐標(biāo)的直角坐標(biāo)形式轉(zhuǎn)換成極坐標(biāo)形式，本例利用

4、該函數(shù)將兩個(gè)直角坐標(biāo)系的數(shù)組轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)形式，其調(diào)用路徑是“函數(shù)編程數(shù)值復(fù)數(shù)實(shí)部虛部至極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換”?！白匀粚?duì)數(shù)”函數(shù)是計(jì)算輸入數(shù)值的自然對(duì)數(shù)值，其調(diào)用路徑是“函數(shù)數(shù)學(xué)初等與”特殊函數(shù)自然對(duì)數(shù)圖4給出了三個(gè)函數(shù)的接線端子： 自然對(duì)數(shù) 快速希爾伯特變換 圖4 實(shí)部虛部至極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 圖43.結(jié)果顯示功能模塊結(jié)果顯示功能模塊是，將回聲信號(hào)和回聲探測(cè)信號(hào)的結(jié)果以波形圖的形式直觀的顯示出來(lái)，這主要通過(guò)對(duì)前面板的波形圖控件來(lái)實(shí)現(xiàn)。顯示功能模塊如圖5. 圖54.While循環(huán)功能模塊While循環(huán)功能模塊是通過(guò)控制循環(huán)條件，實(shí)現(xiàn)回聲信號(hào)和回聲探測(cè)的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)與輸出顯示，While循環(huán)的條件是接線端接入的是一個(gè)布

5、爾變量（停止控件），當(dāng)布爾值為“真”時(shí)，即在前面板單擊“停止”按鈕時(shí)，循環(huán)停止；否則循環(huán)一直進(jìn)行。此時(shí)，通過(guò)前面板的輸入控件該改變產(chǎn)生回聲的參數(shù)，即實(shí)現(xiàn)回聲探測(cè)的調(diào)節(jié)與顯示。二.回聲探測(cè)器設(shè)計(jì)實(shí)例的設(shè)計(jì)主要可以分為以下幾個(gè)步驟:1.程序框圖的設(shè)計(jì)，包括回聲產(chǎn)生子VI的設(shè)計(jì)，回聲探測(cè)器的設(shè)計(jì)和While循環(huán)的設(shè)計(jì)。2.圖形顯示界面的設(shè)計(jì)，即在程序框圖的主要設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，在前面板上添加相應(yīng)的輸入控件，波形圖顯示控件，以及其他操作控件。3.前面板界面布局即顯示部件的屬性設(shè)置，包括對(duì)前面板進(jìn)行的整體布局規(guī)劃設(shè)計(jì)，以及對(duì)部分圖形顯示控件進(jìn)行相關(guān)的外觀屬性設(shè)置。步驟：1.創(chuàng)建回聲產(chǎn)生子Vi1在前面板中放入6

6、個(gè)數(shù)值輸入控件，并按圖6分別命名和合理布置控件。 圖6回聲產(chǎn)生子VI的前面板2.在回聲產(chǎn)生子VI程序框圖中放入“For”循環(huán)節(jié)點(diǎn)，兩個(gè)“加法”函數(shù)節(jié)點(diǎn)，一個(gè)“取負(fù)數(shù)”函數(shù)節(jié)點(diǎn)和“倒數(shù)”函數(shù)節(jié)點(diǎn)，四個(gè)“乘法”函數(shù)節(jié)點(diǎn)，一個(gè)“【Y】=【i-N】”函數(shù)節(jié)點(diǎn)，然后再在for循環(huán)函數(shù)節(jié)點(diǎn)方框邊上添加移位寄存器，并且在邊緣上輸入數(shù)值常量，然后按圖7接線和合理布局。 圖7 回聲產(chǎn)生子Vi的程序框圖設(shè)計(jì)2.探測(cè)程序前面板的設(shè)計(jì)1 .在前面板中放入一個(gè)數(shù)值輸入控件命名為采樣數(shù)，放置四個(gè)垂直指針滑動(dòng)桿控件，并按圖命名。2.在前面板放兩個(gè)波形圖控件，按圖命名和進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，合理布局完成探測(cè)程序前面板設(shè)計(jì)。 圖8探測(cè)

7、程序前面板設(shè)計(jì)3.回聲探測(cè)程序框圖設(shè)計(jì)1.首先調(diào)出子Vi接著放入實(shí)部虛部至極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，快速希爾伯特變換，自然對(duì)數(shù)，其路徑見(jiàn)程序框圖主要功能模塊介紹，合理布置控件并按圖接線，完成回聲探測(cè)程序框圖的設(shè)計(jì) 圖9回聲探測(cè)程序框圖的設(shè)計(jì)4.完整程序框圖設(shè)計(jì)1.在程序框圖設(shè)計(jì)窗口中放入While循環(huán)結(jié)構(gòu)和停止按鈕，將停止按鈕與While循環(huán)的條件接線端相連。2.在While循環(huán)結(jié)構(gòu)中放入等待函數(shù)節(jié)點(diǎn)并給他創(chuàng)建常量。3.回到前面板設(shè)計(jì)窗口下對(duì)其進(jìn)行排列布局和美觀設(shè)計(jì)，然后對(duì)其命名保存，至此回聲探測(cè)器實(shí)例設(shè)計(jì)完成。5.運(yùn)行結(jié)果 單擊前面板工具欄上的運(yùn)行按鈕，在回聲探測(cè)器的運(yùn)行界面上可以觀察到回聲信號(hào)和回聲探測(cè)的圖形顯示。通過(guò)改變各輸入控件中的值，可以觀察到產(chǎn)生的回聲信號(hào)和回聲探測(cè)隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。單擊“停止”按鈕，程序運(yùn)行結(jié)束，其運(yùn)行結(jié)果見(jiàn)下圖10。 10回聲探測(cè)器實(shí)例的運(yùn)行界面及結(jié)果三.自身心得和體會(huì)1.通過(guò)LabVIEW的學(xué)習(xí)使用認(rèn)識(shí)到它的界面編程簡(jiǎn)潔化、功能很強(qiáng)大、支持硬件編輯，并且圖形化編程語(yǔ)言易懂。2.其實(shí)這門課剛開(kāi)始也沒(méi)怎么好好學(xué)，一直到課結(jié)束就會(huì)簡(jiǎn)單的算術(shù)算法和While、For循環(huán)編程。但是通過(guò)這次大作業(yè)使我對(duì)LabVIEW有了跟多的了解而且也知道它以在研究領(lǐng)域當(dāng)中用的比較多。3.在做的過(guò)程當(dāng)中需要一個(gè)數(shù)組常量控件，但是我在控件里仔細(xì)的找了好幾遍