【精品】现代检测系统设计实用化技术

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1、主要内容9、1虚拟仪器9.1.1概述O检测仪器的发展模拟仪器数字仪器智能仪器=>虚拟仪器表表表表差特培率力位伏安功压电数字频率计数显表数字万用表示波器微机+接口电路+传感器PC+接口板+系统软件软件化仪器传统仪器。结构形式操作面板，信号输入输出端，信号处理线路板。0功能信号的采集和控制信号的分析与处理结果的表达与输出O局限性全部都是以硬件（或固化的软件）的形式存在。这种框架式的结构，决定了传统的仪表只能由仪器厂家来定义、制造，用户无法改变的现实。虚拟仪器0计算机技术和仪器技术结合：以计算机为核心，由测量

2、应用软件支持，具有虚拟的仪器操作面板、足够的仪器硬件与通信功能的测量信息处理装置。仪器的三大功能信号的采集与控制、信号的分析与处理、结果的输出均放在计算机上实现。虚拟示波器、虚拟信号发生器、虚拟频谱仪。组成PC机+硬件接口卡+开发系统的“软功能库”>“软控件库”。特点根据系统的功能要求进行软装配、软连接.软组合、软修改、软测试等一系列软操作，最后形成一台从外观到功能到操作方法都于同类硬件仪器一样的虚拟仪器。“硬件搭台，软件唱戏”。信号发生器前面板温度计前面板9.1.2虚拟仪器的组成O组成：计算机、模块化

3、功能硬件及软件系统。O功能硬件GPIB(GeneralPurposeInterfaceBus)通用总线接口卡(挂接GPIB接口仪器)DAQ(DataAcquisition)数据采集接口卡VXI(VMEbusextensionInstrumentation)总线接口系统RS485串行总线.Field现测试探头图9・3虚拟仪器硬件组成17:19:58O一个典型的数据釆集系统由四部分组成。17:19:58O虚拟仪器软件系统图9・4信号发生器前面板9・1・3虚拟仪器的特点1、仪器的功能由用户按需要定义。修改软件

4、，增减仪器系统的功能与规模，灵活方便。2、显示器取代传统的检测仪器面板。3、数字信号处理成为系统软件的核心。图形化编程语言编程，控制仪器的运行，完成对被测量的釆集、分析、判断、显示、存储及数据生成。4、利用集成的虚拟仪器库可生成多台不同种类的虚拟仪器。系统组建快速方便。9.1.4虚拟仪器软件开发平台美国国家仪器公司(NationalInstnmients)NI推出LabVIEW7.0和LabWindows/CVI,推出了VEE,Tektronix公司推出了TekTMSHP公司i1LabVIEW(Labo

5、ratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench)实验室虚拟集成环境是一种基于G(Graphic)图形化语言的开发语言,是一种面向仪器的图形化编程环境，用来进行数据采集和控制、数据分析和数据表达、测试和测量、实验室自动化以及过程监控。功能：数学运算、逻辑运算各种输入输出功能。资源：用于数据采集和仪器控制的各种库函数、开发工具包、数学分析程序包和仪器的驱动程序等。应用程序：使用LabVIEW软件开发平台编制的程序称为虚拟仪器程序，简称为VI。VI：程序前面板、框图程序

6、和图标/连接器。o程序前面板用于设置输入数值和观察输出量,用于模拟真实仪表的前面板。图9・5频谱分析仪前面板17:19:58inO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。每一个程序前面板都对应着一段框图程序。O构成：端口、节点、图框和连线ej-Board.IDVolt.Read2100.00harmml4True图9・6软件流程图ConverttoC具模板A¥目©-Z控制模板17:19:58功能模板ons设计室传统硬件仪器开发方案设计仪器的总体逻辑图7技术设计仪器电路

7、图程序清单仪器制造制板/装配/调试工厂车间仪器成品虚拟仪器开发方案设计仪器建模计算机完成技术设计模型算法/仪器制造程序编制/仪器成品17:19:58高等院校自动化新编系列教林9.2现场总线仪表9.2.1现场总线系统概述定义现场总线是应用在生产现场，在微机化测量控制设备（现场总线仪表）之间实现双向串行多节点数字通信系统。是开放式、数字化.多节点通信的底层控制网络（局域网）。类型HARTCAN.LonWork>PufiBus>FFo调节器变送器HART手操器1□□□□□□□□□□□□传输线24V7±(

8、/)电流表显示器图9・7基于HART协议的变送器接线图17:19:58图9・9CAN底层模块的硬件结构厂I17:19:58网络拓扑结构（总线型.环型和星型）环型结构：点对点图9・11环型网络拓扑结构星型结构：1对N。中央节点，其它节点都要通过中央节点交换信息。局域网交换机。环型结构：点对点。环中数据沿着一个方向环绕逐站传输。总线型结构：各站地位平等，传递方向从发送信息的节点开始向两端扩散，各个节点在接收信息时都检查地址，对比地址是否与本站地