《关于虚拟仪器的论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《关于虚拟仪器的论文.doc（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、虚拟仪器技术论文论文题目 基于LabVIEW的虚拟仪器技术及应用学生姓名 殷兴学 号 专 业 能源与动力院 (系) 国际学院任课教师 王会清摘 要本文从虚拟仪器的起源、发展入手，简单介绍虚拟仪器的功能，比较虚拟仪器与传统仪器的不同之后，全面的介绍了虚拟仪器设计技术,并用软件仿真的方法设计了一台虚拟仪器，实现了从数据采集到数据分析的全过程。虚拟仪器的设计分成两个方面。硬件方面，本文从最基本的传感器、信号调理开始介绍数据采集过程以及DAQ板卡。除此之外，本文还介绍了虚拟仪器总线技术，重点为专用于虚拟仪器的VXI总线系统以及PXI总线系统 。软件方面，主要利用现今最有代表性的图形化编辑软件LabVI
2、EW，并用之模拟从DAQ板卡中采集到一路带有均匀白噪声的正弦信号，显示其波形，并分析、显示其幅频特性曲线以及相频特性曲线。另外本文还根据LabVIEW中的子程序，实现了语音信号的录音与播放。本文还从市场出发对虚拟仪器的配置投资做了具体阐述，指明了构造虚拟仪器平台所需要的投资，为今后的学习工作打下了基础。并对国内外虚拟仪器的部分应用案例作了介绍，指出虚拟仪器是仪器历史的一次革命。关键词 虚拟仪器 数据采集 总线 LabVIEW ABSTRACTThispapergivesabriefintroductionofthefunctionsofvirtualinstrumentsfromitsorig
3、inanddevelopment.Aftercomparingthevirtualinstrumentsandthetraditionalinstruments,itwhollyintroducesthedesigningtechnologyofvirtualinstrumentsanddesignsavirtualinstrumentbysoftwareemulate,realizingthewholeprocessfromdataacquisitiontodataanalysis.Thedesignofvirtualinstrumentisdividedintotwoparts:softw
4、areandhardware.Fromtheaspectofhardware,thispaperintroducesthedataacquisitionprocessandtheDAQboardcardfromthefundamentalsensorsandsignalconditioningandthenfurtherintroducesthebustechnologyofvirtualinstruments,withtheemphasisonvirtualinstrumentsuniquebustechnology-VXIandPXI.Fromtheaspectofsoftware,iti
5、ntroducesthemostrepresentativefiguralizedcompilingsoftware-LabVIEW,whichisusedtoimitateagroupofsinewavesignalwithwhitenoisesignalcollectedfromaDAQboardcard,showthewaveshape,analyzeandshowtheamplitudefrequencycharacteristicandphasefrequencycharacteristiccurves.Besides, the paper designs a program tha
6、t can record and play sound. In addition, based on the market, this paper illustrates the investment of virtual instruments, laying foundation for further research and points out that virtual instruments launches a revolution in the history of instruments. KEY WORDS Virtual Instrument Data Acquisiti
7、on Bus LabVIEW 目 录引 言1第一章 虚拟仪器概述21.1仪器的发展21.1.1仪器的发展21.1.2 虚拟仪器的发展31.2虚拟仪器的分类31.3 与传统仪器的比较51.4 虚拟仪器方案5第二章 虚拟仪器硬件72.1 传感器及信号调理72.1.1放大72.1.2 滤波与平滑82.1.3 隔离82.2 DAQ板卡92.2.1模拟量输入92.2.2 模拟量输出92.2.3 数字I/O92.2.4 定时I/O10第三章 虚拟仪器总线技术113.1 概述113.2 VXI总线系统113.3 PXI总线系统123.4 PCI、PXI、VXI的比较14第四章 虚拟仪器软件体系164.1 概
8、述164.2 LabVIEW简介164.3 LabVIEW应用程序构成174.4 用LabVIEW设计虚拟仪器的步骤194.5 虚拟仪器设计实例194.5.1 带有白噪声的正弦信号分析194.5.2 简单录音器与播放器的制作20第五章 虚拟仪器的应用22第六章 虚拟仪器配置投资256.1 概述256.2 软件投资256.3 硬件投资266.4 主要厂商28结束语29参考文献30致 谢31涟江为区内地表水的主要排水通道，隧道设计标高高于最低排水基准面，隧道区山脊内沟谷多为季节性冲沟，主要由大气降水补给，水量小，受季节影响明显，地表水不发育，地表水对隧道施工及运营无影响。31引 言仪器是人类认识世
9、界的基本工具，也是信息社会人们获取信息的主要手段之一。随着信息时代和网络时代的来临，传统仪器已不能满足科技以及社会生产的需要。仪器已不再是简单的机械或电子设备，而是融合了机械、电子、光学、计算机、材料化学、物理学、化学、生物学、系统工程等学科和先进制造技术的一门综合性技术。近年来，伴随着计算机技术、软件技术和总线技术的迅猛发展，仪器以及自动测试技术也发生了革命性的变化。1987年，VXI总线的诞生标志着仪器与自动测试技术发展进入了一个崭新的阶段，虚拟仪器的概念也深入人心，应用领域不断拓展。本文从理论上简单介绍了虚拟仪器设计技术，并用软件实现了简单的虚拟仪器。作者对虚拟仪器的研究仅是一个开端，希
10、望能为以后的研究工作做一些铺垫工作。第一章 虚拟仪器概述计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。虚拟仪器（virtual instruments）主要是指这种方式,充分利用现有计算机资源，配以独特设计的软硬件，实现普通仪器的全部功能以及一些在普通仪器上无法实现的功能。1.1仪器的发展1.1.1仪器的发展随着电子技
11、术的发展，仪器的发展经历了四个时期:1、第一代仪器：模拟仪器。如指针式万用表、晶体管电压表，它们的基本特征是采用模拟电子技术实现，采用指针显示结果。2、第二代仪器：数字化仪器 数字化仪器目前相当普及，如数字电压表、频率计等。这类仪器将模拟信号的测量转化为数字信号的测量，并以数字方式输出最终结果。3、第三代仪器：智能仪器 智能仪器内置微处理器，能进行自动测量，具有一定的数据处理能力，可取代部分脑力劳动。它的全部功能全部都是以硬件（或固化的软件）的形式存在，无论是开发还是应用，都缺乏灵活性。4、第四代仪器：虚拟仪器 虚拟仪器是现代计算机技术和测量技术相结合的产物，是传统仪器观念的一次巨大变革，是将
12、来仪器发展的一个重要方向。从1988年开始，陆续有虚拟仪器产品面市。此后，虚拟仪器产品飞速增加。从仪器的发展历史可以看出，仪器领域已经历了两次技术革命。第一次仪器革命是由于数字电子技术的发展引起的，使仪器形态进入了数字化仪器时代；第二次仪器革命是由于微处理器的大量应用引起的，使仪器形态进入了智能仪器时代。目前，仪器领域正在进行第三次仪器革命，这次革命是由通用计算机硬软件技术的进步引起的，这次仪器革命将使仪器形态进入第四个时期：虚拟仪器时代。 1.1.2 虚拟仪器的发展虚拟仪器的起源可以追朔到20世纪70年代，那时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当的发展。PC机出现以后，仪器级的计算机
13、化成为可能，甚至在Microsoft公司的Windows诞生之前，NI公司已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW2.0以前的版本。对虚拟仪器和LabVIEW长期、系统、有效的研究开发使得该公司成为业界公认的权威。虚拟仪器从概念的提出到目前技术的日趋成熟，体现了计算机技术对传统工业的革命。大致说来，虚拟仪器发展至今，可以分为三个阶段，而这三个阶段又可以说是同步进行的。 第一阶段，利用计算机增强传统仪器的功能。由于GPIB总线标准的确立，计算机和外界通信成为可能，只需要把传统仪器通过GPIB和RS-232同计算机连接起来，用户就可以用计算机控制仪器。随着计算机系统性能价格比的不断上升
14、，用计算机控制测控仪器成为一种趋势。这一阶段虚拟仪器的发展几乎是直线前进。 第二阶段，开放式的仪器构成。仪器硬件上出现了两大技术进步：一是插入式计算机数据处理卡 ( plug-in PC-DAQ )；二是VXI仪器总线标准的确立。这些新的技术使仪器的构成得以开放，消除了第一阶段内在的由用户定义和供应商定义仪器功能的区别。第三阶段，虚拟仪器框架得到了广泛认同和采用。软件领域面向对象技术把任何用户构建虚拟仪器需要知道的东西封装起来。许多行业标准在硬件和软件领域以产生，几个虚拟仪器平台已经得到认可并逐渐成为虚拟仪器行业的标准工具。发展到这一阶段，人们也认识到了虚拟仪器软件框架才是数据采集和仪器控制系统实现自动化的关键。1.2虚拟仪器的分类虚拟仪器的发展随着微机的发展和采用总线方式的不同，可分为五种类型：一、PC总线插卡型虚拟仪器这种方式借助于插入计算机内的数据采集卡与专用的软件如LabVIEW相结合（注：美国NI公司的Labview是图形化编程工具，它可以通过各种控件自已组建各种仪器。Labview/cvi是基于文本编程的程序员提供高效的编程工具，通过三种编程语言Visual C+,Visual Basic,Labviews
