虚拟仪器在物理实验中的应用

《虚拟仪器在物理实验中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、虚拟仪器在实验物理中的应用-伏安法测电阻和非线性元件学院：物理学院姓名：张云皓学号：1400011625组号：5组号【目的要求】(1)了解虚拟仪器的概念⑵了解图形化编程语言LabVIEW,学习简单的LabVIEW编程(3)完成伏安法测电阻的虚拟仪器设计【仪器用具】计算机(含操作系统)，LabVIEW7.0,数据采集卡，100Q标准电阻，导线若干，双刀双掷开一个，元件盒一个(包括待测电阻)lkQ和50Q各一个，稳压二极管一个。【实验原理】我们用到的测量仪器主要包括信号输人、分析处理、显示以及系统控制等

2、儿个部分.例如，在传统的示波器中，利用探头来输人信号，在显示屏上显示信号.有些示波器还具有对输入信号进行处理和分析的高级功能•对于整个过程我们可以通过示波器前面板上提供的控制按钮或触摸键进行控制.计算机技术的迅速发展对现代测试测量技术产生了深远的影响•实际上，测量仪器与个人计算机系统的界限已经变得有些模糊了.虚拟仪器正是随着计算机在测试测量中的应用而提出的•虚拟仪器(virtualinstrument,简称VI)是基于通用计算机硬件平台的通过专用测试软件实现的一种讣算机仪器系统•虚拟仪器最突出的一个

3、外部特征是没有传统仪器的实物面板，所有的控制旋钮和指示器都“安放”在计算机的显示屏上，是一个虚拟的面板或称之为“软面板”.虚拟仪器利用了通用计算机的强大计算和处理功能，配合不同的传感器和接口卡实现信号的输人，同时利用键盘、鼠标和显示器来完成操作控制和信号显示等功能.用户自己可以设讣定义虚拟仪器的面板以及测试功能•使用吋，只需要使用鼠标和键盘就可完成测试测量操作•虚拟仪器的出现使得仪器使用者能够根据需要H行设计仪器，体现了“软件就是仪器”的新概念•虚拟仪器的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数

4、字信号处理.虚拟仪器的设计过程包括选择适当的硬件平台和接口卡，剩下的主要工作内容就是编制应用软件.本实验中所说的虚拟仪器程序是指使用LabVIEW开发平台编制的程序，简称为VI.VI包括三个部分:程序前面板(Panel)、框图程序(Diagram)和图标/连接器.程序前面板用于设置输人数值和观察输出量，用于模拟真实仪表的前面板•在程序前面板上，输人量被称为控制(Controls),输岀量被称为显示((Indicators).控制和显示是以各种图标形式出现在前面板上，如旋钮、开关、按钮、图表、图形等，

5、这使得前面板直观易懂•每一个程序前面板都对应着一段框图程序(即流程图程序)•框图程序用LabVIEW图形编程语言编写，可以把它理解成传统程序的源代码.框图程序由端口、节点、图框和连线构成•其中端口被用来同程序前面板的控制和显示传递数据，节点被用来实现函数和功能调用，图框被用来实现结构化程序控制命令，而连线代表程序执行过程中的数据流，定义了框图内的数据流动方向.本实验让学生了解虚拟仪器的概念、熟悉LabVIFW开发环境并学习基本的编程•本实验中利用接口卡的一个通道为整个测量电路供电，利用两个输人通道分

6、别测羹董总电压和标准电阻上的电压;利用测量得到的电压数值和标准电阻数值就可以得到电路中的电流以及待测电阻上的电压•在程序控制下，电路电压由0V开始逐渐增加到SV,屯压每改变一次测量获得一组电压电流值，最后得到一个数组，经过线性拟合后就可以得到待测电阻值•测量原理见图。LabVIEW供电测总电压.标鯉阻待测电阻.1■测电压算电流S42-1测量原理【实验内容】1.初步熟悉LabVIEW开发环境的基本操作和编程方法2.创建一个模拟温度测量程序前面板和程序框图如图所示温度计100-80：60^

7、264388

8、温度单位值A気氏IIIV华氏oil[3©・dID]3.用虚拟仪器来测量伏安特性⑴编写程序包括前血板和程序框图前而板和程序框图如图所示Arrrcz>每B时%37)hkoQ2

9、0

10、0E4

11、C2SIUPWF[o<7n?[t

12、o

13、ogFJJ[0lprtmt

14、lIt‘[?EM

15、o：OTTp[oOH10[0OIEpme[ootftieP01TTT

16、ootr«[ogghewe?

17、ca(2)止确连接接口卡和外部电路⑶运行程序(4)利用前面的程序测量并绘制二极管的伏安特性曲线。实验所用的稳压二极管正向和反向允许通过的

18、最大电流为10mA,其反向稳定电压大概5V【思考题】⑴虚拟仪器系统与传统系统有什么区别，请简要说明由于虚拟仪器建立在有限的硬件基础上，通过软件实现各个功能，在某些方面和传统仪器有明显不同。虚拟仪器和传统仪器的比较序号比较项目传统仪器虚拟仪器1开发维护费用高低2性能价格比低搞3技术更新周期长短4灵活性低强5人机界面一般友好6设备互联性受限制强7网络通讯能力差强8仪器功能单一多样1・高智能化和处理能力虚拟仪器具有高性能处理器、高分辨率显示器、大容量硬盘存储器和丰富的软件资