实验3.3 基于LabVIEW的虚拟仪器技术

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1、实验3.3基于LabVIEW的虚拟仪器技术实验人：张祥栋合作者：刘兴（物理科学与工程技术学院，物理学专业2012级，学号11309051）2014年5月2日摘要：本文旨在展示作者所在小组学习使用LabVIEW软件开发平台进行虚拟仪器设计开发的成果。关键词：虚拟仪器、LabVIEW、USB6008、ELVISII+1.引言虚拟仪器是指将最基本的测量模块连接至计算机，并以计算机硬件和操作系统作为依托来实现各种测量功能的测量系统。这类测量系统不仅能够极大地提高各种测量模块的利用率，并且能够降低构建复杂测量系统的难度。目前世界上最大的虚拟仪器提供商是Nati

2、onalInstrument公司，该公司开发的LabVIEW软件具有强大的虚拟仪器编程功能。本报告中的实验将主要基于LabVIEW2012。2.实验仪器简介本实验将使用USB6008多功能数据采集器及ELVISII+平台作为测量模块进行虚拟仪器编程学习。下面将简要地介绍一下它们。2.1USB6008多功能数据采集器USB6008的外形如图2.1.1所示，它共有32个端口，其中包括了模拟信号输入(AnalogInput,AI)/输出(AnalogOutput,AO)、数字信号输入/输出(DigitalInput/Output,DIO)、计数器(Coun

3、ter)以及直流电源。具体的端口定义见表2.1.1。模拟信号输入端口有单端模式和差分模式两种测量模式。需要注意的是，模拟输入端口的电压峰值不能大于10V，数字输入/输出端口的电压峰值不能大于5.8V。1/14图2.1.1.USB6008多功能数据采集器外形图(图片来源：实验讲义)表2.1.1.USB6008多功能数据采集器的端口定义(引自实验讲义)端口定义端口定义端口编号端口编号端口定义（单端模式）（差分模式）GNDGNDP0.0AI0AI0+P0.1AI4AI0-P0.2GNDGNDP0.3AI1AI1+P0.4AI5AI1-P0.5GNDGNDP

4、0.6AI2AI2+P0.7AI6AI2-P1.0GNDGNDP1.1AI3AI3+P1.2AI7AI3-P1.3GNDGNDPFI0AO0AO0+2.5VAO1AO1+5VGNDGNDGND2.2ELVISII+教学实验室虚拟仪器套件ELVIS（EducationLaboratoryVirtualInstrumentationSuite）是NI公司设计的教学实验室虚拟仪器套件平台，其上集成了12种实验室常用的仪器，包括：（1）数字万用表（DigitalMultimeter，DMM），最大输入电压60VDC、20Vrms；2/14（2）数字示波器（O

5、scilloscope，Scope），带宽100MHz，最大输入电压10VDC、7Vrms；（3）函数发生器（FunctionGenerator，FGEN）；（4）可调数字电源（VariablePowerSource，VPS），最大输出电压±12V，电流500mA；（5）波特分析器（BodeAnalyzer，Bode）；（6）动态信号分析器（DynamicSignalAnalyzer，DSA）；（7）任意波形发生器（ArbitrarySignalGenerator，ARB）；（8）数字信号写入器（DigIn）；（9）数字信号读出器（DigOut）；（

6、10）阻抗分析仪（ImpedanceAnalyzer，Imped）；（11）2线电流分析器（2-Wire）；（12）3线电流-电压分析器（3-Wire）。这些集成的仪器可以通过控制软件直接使用，无需用户自行编程。3.实验内容3.1学习使用LabVIEW开始设计虚拟仪器之前，我们阅读了《LabVIEW入门指南》的前三章，并完成了相应的习题。第一章为LabVIEW入门，主要说明如何创建VI，并让用户熟悉软件操作界面。本章的习题为创建一个VI，在VI中生成仿真信号，并对仿真信号进行数学变换，最后将变换前后的波形显示在波形图上。程序框图及前面板如图3.1.1

7、所示。第二章为自定义VI，主要在教用户如何控制VI的运行，以及如何使用VI的帮助资源，并附带演示了若干种控件的使用方法。本章的习题为实现对信号的采样压缩。程序框图及前面板如图3.1.2所示。第三章为信号分析和保存，主要演示如何进行信号处理及如何将数据保存至文件。本章的习题为生成一个带噪声的仿真信号，对其进行滤波，并将结果保存至文件。程序框图及前面板如图3.1.3所示。3/14图3.1.1.第一章习题的程序框图及运行后的前面板截图4/14图3.1.2.第二章习题的程序框图及运行后的前面板截图5/14图3.1.3.第三章习题的程序框图、运行后的前面板以及

8、保存的数据截图6/143.2USB6008的特性检测在对USB6008进行编程之前，我们对USB6008的输