虚拟仪器及labview介绍 毕业论文,

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1、虚拟仪器及LabVIEW介绍1虚拟仪器及LabVIEW介绍1.1虚拟仪器概述测量仪器发展至今,大体经历了四代历程,即模拟仪器、分立元件式仪器、数字化仪器和智能仪器。由于微电子技术、计算机技术、通信技术、网络技术的高度发展及其在电子测量技术与仪器上的应用,新的测试理论、新的测试方法、新的测试领域以及新的仪器结构不断出现,在许多方面已经突破了传统仪器的概念,电子测量仪器的功能和作用已经发生了质的变化,其中计算机处于核心地位,计算机软件技术和测试系统更紧密地结合成一个有机整体,导致仪器的结构、概念和设计观点等也发生了突破性的变化。在这种背景下,美国国

2、家仪器公司(NationalInstruments)在20世纪80年代最早提出虚拟仪器(VirtualInstrument)的概念,同时推出了用于虚拟仪器开发的工程软件包LabVIEW。NI公司宣称“TheSoftwareistheInstrument”,即“软件就是仪器”。在这里,计算机是虚拟仪器的核心设备,该仪器的功能是通过软件仿真实现的。它将传统仪器由硬件电路实现的数据分析处理与显示功能,改由功能强大的计算机来执行,所以计算机是其核心;当计算机与适当的I/O接口设备配置完毕,虚拟仪器的硬件平台就被确定,此后软件就成为仪器的关键部分,这也是

3、“软件就是仪器”之说的来由。这意味着只要按照测量原理,采用适当的信号分析技术与处理技术,编制某种测量功能的软件就可构成该种功能的测量仪器。虚拟仪器的出现是仪器发展史上的一场革命,代表着仪器发展的最新方向和潮流,对科学技术的发展和工业生产的进步将产生不可估量的影响,同时对改善高校实验教学仪器设备,提高教学质量也是一个福音。1.2labview简介LabVIEW(LaboratoryVirtualinstrumentEngineering34)是一种图形化的编程语言,它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受,视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。

4、利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器,其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。图形化的程序语言,又称为“G”语言。使用这种语言编程时,基本上不写程序代码,取而代之的是流程图或流程图。它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念,因此,LabVIEW是一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力,提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时,可以大大提高工作效率。像许多重要的软件一样,LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh

5、的多种版本。1.3虚拟仪器技术1.3.1虚拟仪器的定义虚拟仪器(VirtualInstrument)是基于计算机的仪器。在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,这类仪器的功能也越来越强大,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。虚拟仪器主要是指这种方式。虚拟仪器是基于通用计算机的测试、测量和控制系统,由于能充分利用计算机的软硬

6、件资源,因此虚拟仪器具有功能强大、结构灵活和性价比高等特点,可在很大范围内替代传统仪器。虚拟仪器通常具有一个或多个友好的虚拟面板(人机界面),用户可通过虚拟面板很方便地进行操作。用户可对虚拟仪器的功能和用途进行定义、组合和扩展,从而更快、更省和更方便的解决测试、测量和自动化的应用问题。下面的框图反映了常见的虚拟仪器方案。34信号调理数据采集卡数据处理虚拟仪器面板被测对象图1-1常见虚拟仪器应用方案虚拟仪器由通用仪器硬件平台(简称硬件平台)和应用软件两大部分组成。1.3.2虚拟仪器硬件平台(1)计算机它一般为一台PC机或者工作站,它是硬件平台的核

7、心。虚拟仪器使用的个人计算机中,微处理器和总线成为最重要的因素。其中,微处理器的发展是最迅速的,它使虚拟仪器的能力得到极大地提高。80年代末制造的虚拟仪器频率分析仪完成一个1024点的快速傅立叶变换需要1秒钟的时间;今天的系统可以在1毫秒内完成同样的运算,速度提高了一千倍。这意味着,如果以前人们是用虚拟仪器来做快速傅立叶变换观察信号,那么今天可以利用它进行高速的实时运算,并将之应用于过程控制和其它控制系统中。总线技术的发展也为提高虚拟仪器的处理能力提供了必要的支持。PCI总线性能比ISA总线提高了近十倍,使得微处理器能够更快地访问数据。使用IS

8、A总线时,插在电脑中的数据采集板的采集速度最高为2MBps;使用PCI总线时,最高采集速度可提高到132MBps。由于总线速度的大大提高,现在可以同时

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