基于LabVIEW的虚拟万用表设计文献综述

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1、文献综述基于LabVIEW的虚拟万用表设计一、前言实验操作在整个学习过程中有着不可或缺的重要地位。它能提高学生的动手能力，也能培养学生的创造能力和综合素质。此外，许多学科都以实验为基础，一旦缺少了实验，所谓的教学和科研都将失去其意义。学生只有通过足够的实验才能更加深入地理解和掌握所学的理论知识和应用技术，也只有通过实验，才能将理论更好地与实践结合起来。数字万用表因其具有准确度与分辨力较高、过载能力强、抗干扰性能好、功能多、体积小、重量轻、还能从根本上消除读取数据时的视差等优点而被广泛使用。但是，由于数字万用表是通过断续的方式进行测量显示的,因此不便于观察被测电量的连续变化

2、过程及其变化的趋势。而且伴随着技术的发展、仪器设备的老化，实验设备也必须进行相应的更新，否则，仪器设备的准确度、分辨力等各项指标都趋于不精确，对实验的结果有着巨大的影响，甚至与原来的已知结果背道而驰，从而对调动学生的学习积极性、培养创新精神、加强实践动手能力都十分不利。而实验设备更新所需要的资金，比如一台美国福禄克F1508数字万用表报价2600元，一台Agilent34410A报价近万元，对于各高等院校来说，也是一笔不小的负担。为解决这一矛盾，以较少的资金获得不断更高的性能，引入“虚拟仪器”这一概念是十分必要的。所谓虚拟仪器（VirtualInstrumentation

3、），就是在以计算机为核心的硬件平台上，仪器功能由用户设计和定义，其测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统[1][2]。虚拟仪器的实质是尽量采用通用I／O接口设备来完成信号的采集测量与调理以降低设备成本；利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理；利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出检测结果从而完成各种测试功能的一种计算机测试系统。使用者用鼠标或键盘来操作虚拟面板，就如同使用一台专用测量仪器一样[3]。因此，与传统仪器相比，虚拟仪器具有以下优点：(1)融合计算机强大的硬件资源,突破了传统仪器在数据处理、显示、存储等方面的限制

4、,大大增强了传统仪器的功能。(2)利用计算机丰富的软件资源,实现了部分仪器硬件的软件化,节省了物质资源,增加了系统灵活性;通过软件技术和相应数值算法,实时、直接地对测试数据进行各种分析与处理;通过图形用户界面技术,真正做到界面友好、人机交互。(3)虚拟仪器的硬、软件都具有开放性、模块化、可重复使用及互换性等特点。因此,用户可根据自己的需要选用不同厂家的产品,使仪器系统的开发更为灵活,效率更高,缩短了系统组建时间[4][5]。由此可看出，虚拟仪器是当代电子测量仪器的发展趋势之一。本设计拟实现的虚拟万用表，综合利用了虚拟仪器技术、计算机软件技术和数字集成电路技术，具有较高的技

5、术含量和实用性，还可将其作为网络虚拟实验室的一部分以达到软件共享、仪器共享和远程控制的目的。因此，对于虚拟万用表的研究，有着较大的科研意义和现实意义。二、主题虚拟仪器系统中，常用的仪器用开发软件有LabVIEW、LabWindows/CVI、VEE等等，其中以LabVIEW应用最为广泛。LabVIEW（LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench）是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。不仅可以用来快速搭建小型自动化测试测量系统，还可以被用来开发大型的分布式数据采集与控制系统。传统文本编程语言根据语句和指令的先

6、后顺序决定程序执行顺序，而LabVIEW则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了程序的执行顺序。它用图标表示函数，用连线表示数据流向。因此，1986年，图形化的虚拟仪器编程环境LabVIEW一经美国NI公司推出，就标志着虚拟仪器软件设计平台基本成型，虚拟仪器从概念构思变为工程师可实现的具体对象。国外虚拟仪器技术自上世纪80年代由美国NI公司提出以来，一直成为发达国家自动测控领域的研究热点和应用前沿。近年来，世界各国的许多大型自动测控和仪器公司均相继研制了为数不少的虚拟仪器开发平台，但最早和最具影响力的还是NI公司的图形化开发平台LabVIEW（NI也推出了

7、基于C语言模式的了Labwindows／CVI等交互式开发平台）。虚拟仪器在国外已发展成为一种新的产业。美国是虚拟仪器的诞生地，目前也是全球最大的虚拟仪器制造国[6]。例如，在美国LawrenceLivermore国家实验室，一个花费2000万美金的极为复杂的飞秒激光切割系统就是基于LabVIEW开发的。国内虚拟仪器最早的研究也是从引进消化NI的产品开始。国家自然科学基金委员会也曾将虚拟仪器研究作为现代机械工程科学前沿学科之一,列入过为“十五”期间优先资助领域。目前有些研究已取得可喜成绩，如由重庆大学测试中心秦树人教授承担的国