一种基于Labview的虚拟仪器测试分析系统

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山西电子技术 20年第5 0,期

应用实践

一种基于 Lb iew的虚拟仪器测试分析系统 av(. 西大学图书山西太原 000;山西大学物理电 1山馆， 3062 .子工程学院，太 000)山西原 306摘要： 在论述虚拟仪器概念、特点的基拙上，介绍了虚拟仪器的组成结构，并通过实例阅述了在Lbi平台 av,

李海澜1刘源2

下进行全数字SI LD光源的拉制及检浏，征实了利用Lbi提供的外部接口 C ae vw在P机上实现光语仪所有功能，但不使浏试工作更加简便，快速，而且它的实时显示功能，使浏试更加直现。证实了计算机虎拟仪器系统具有良好的可设计性和可操作性，系统动态检侧精度高，无超调、适应能力孩，自是浏试领城中的一种新型仪器。关键词： 康拟仪器；avw光谱刻试 Lbi; e中.5t' T 24 *:P7}文献标识码： A

0引言传统台式仪器是以特定的测量功能和确定的方式提供 给用户，使其得到了广泛的应用。但对于不同程度的非线性和时变不确定的特及卜性以夕在因素的影响，一些精密计量会直接影响到测量精度。为了解决这个向题，美国国家仪器公司在2世纪8年代最早提出虚拟仪器( ul= wt 0 0 Vr aI t i t n s, V )以及推出了用于虚拟仪器开发的工程软件包 Lbi, I, av w e通过应用在计算机上加人一组特定的软件和硬件就能完成许多仪器功能，于是产生了虚拟仪器概念。

的图形式与灵活强大的G编程语言，在平台上通过定义和连接代表各种功能模块的图标来方便迅速地建立的一种应用程序，主要用来对输人计算机的数据进行分析和处理。而用户就是通过编制应用程序来定义虚拟仪器功能的。2 I )/ O接口仪器驱动程序—它完成特定外部硬件设备的扩展、驱动与通信。Lbi avw本身就提供超过了40 e 0个仪器驱动器，只需用其提供的D Q Wir功能， A, zd a组合几个数据分析，数据陈述和用户界面子V即可快速地创建虚拟仪器。 I

2 a i虚拟仪器系 Lb e vw统构成原理与应用分析检测21基于 Lbi . av w虚拟仪器开发平台设计 e

1虚拟仪器与 Lbi av w e11虚拟仪朋的概念及特点 . 1 9 is l r et简称 V )拟仪器( u I tm n, an u s I是利用计算机强大的图形环境和在线帮助

功能，将传统仪器的数据分析功能

与显示功能，功能强大的计算机及其显示器来完成，改由并

配相的I接尸备行据集，获的号置以应/ O设进数采对得信数据进行分析处理及显示，来完成各种仪器的测量功能。虚拟仪器是具备了控制、处理分析能力的软件为核心的软仪器。软面板上具有与实际仪器相似的旋钮、开关、指示灯、图形显示区及其它控制部件，用户通过鼠标或键盘操作软面版来控制仪器的操作和通讯，就如同使用一台专用的测量仪器一

样，能够实现信号数据的运算测量与调理。在智能化程度、处理能力、易用性能等方面增强了数据处理和分析能力，满足了测量过程中繁复的数学运算和功能强大的数据管理要求；用户可以根据自己的需求，定义和设计4器的测试功能。义1 2 a v w . L bi e

Lbi ( b a r VR U L n E ien am t IT A I wnet g ei av w L e o y n s n n nr g Wo b c) r e h是美国国家仪器公司开发的主要面向计算机侧 kn

控领域的虚拟仪器软件开发平台，它提供图形化的编程环境，并有大量的内置功能，能够完成仿真数据采集、仪器控制、测量分析、数据显示和过程监控等任务。利用 Lbi avw e可以通过交互式的图形化前面版控制系统，并直观显示所得结果，被视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。它是使用图形数据流编程，是一个高效的图形化程序设计软件。软件结构由两大部分构成：) 1应用程序。它是结合简单易用收稿日： 0 - 2 2期 2 7 0 -1 0修回日 20 - 5 2期二 7 0 -1 0

虚拟仪器的基本构成包括计算机、 虚拟仪器软件、硬件接口模块等。其中硬件接口模块可包括插人式数据采集卡 (A )串/ D Q,并口IE 48 E E8接口(P卡、 X控制器以及 G B) V I其它接口，为采集传输信号提供实时高效的数据处理。目前较为常用的是数据采集卡系统、PB G I仪器控制系统，X仪 VI器系统以及这三者之间的任意组合。使其构成特定的接口硬件与被测对象进行数据通信。硬件选择要根据测试分所以析系统的要求和系统的功能来确定仪器必需的硬件模块，以便用最少的模块实现仪器的最佳功能。当硬件确后，基本定以就可以通过不同的软件实现不同的功能。系统构成如图1,由图可以看出： 一个完整的虚拟仪器系统结构一般来说分为四层：) 1测试管理层一它可以使用户自定义

,己自己设计，建立自己的测试仪器。2应用程序开发层一如 Lb ) a- vw i软件， e用户可以用这类软件进行深层开发以扩展仪器原有的功能，来满足多种多样的应用要求。3仪器驭动层一 ) - b a L中配置了多个标准的 v, i要实现系统的功能控制，数据采集卡既可以采用N直接支持的硬件， I也可采用其它采集硬件。不同之处是需要使用Lbi avw的调用动态连接 e库功能，或通过写 CN接点的方法来编写驱动第三方硬件 I的驱动程序。 ) 4i/ 0总线驱动层一用于将不同类型的实际仪器通过相同标准的总线连接起来，形成一套完整的测试系统。操作人员可通过其友好的图形化用户界面以及图形化编程语言来控制仪器的启动、运行和结束，完成对被测信号的数据采集，信号分析、谱图显示、数据存储、数据回放以及控制输出等功能。

第一作者李海澜女 5岁图书馆馆员 3

万方数据

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的数据以一个二维数目

的形式读取， A为其中 t

波长，只为对应的光功率。在扫描精度较高的情况下，= N 201 00。而相干度计算的实现采用下面的计算方法。

r n= .[Sa; () EP} r/l S c2. A A那么 )计算次公式(的 1数为： (一 ) K二 E Si f () 1其中 二S+nf=,,,. S - n 012., . k () 2

S 值，计算终值，为为计算起始 E为 f计算步可见在长，22 avw虑拟仪器测试分析实例 . Lbi e光纤陀螺是一种新型的惯性仪表。在实际操作中常存 在轴对准误差，因为除了光纤之间的熔接与 Y波导内藕合均会引起一定程度的背向反射与偏振交叉藕合，反射光之间以及偏振藕合波与主波之间均可能产生寄生干涉信号形成误差外，另外就是光源参数的不理想，也存在谱型不对称、谱中存在位置与大小不确定的纹波，影响光源的相干函数，使得次相干峰与主相干峰之间可能产生寄生干涉信号，这些都直接影响陀螺仪的精度。为了减少、直至消除寄生干涉信 K值比较大的情况下，计算量是非常大的， Lbi而 avw对于 e一些需要进行大量数据运算处理的复杂应用以及某些复杂的控制算法又显的有些力不从心。而M tb aa支持A t自 l c, i动化技术。A t是基于组件对象模型技术， c。 i允许应用程

序或组件控制另一个应用程序或组件的运行，它包括自动化服务器和自动化控

制器，通过使用 M tb自动化服务器功 aa l能，在其它应用程序中执行 M tb并与 M tb可以 aa, l aa的工作 l空间进行数据交换，借助这一特性， Lbi与 M tb把 av, a t结 b合以解决计算与图像保存问题。如图3 0

号，通常采用超辐射发光二极管( e e i c t t s ym e h u l n n p u ed d, ) i e L。它是目前光纤陀螺(O ) o SD F G中普遍采用的理想光源。但是由于不同种类或不同精度的 F G对光源的谱 O宽、功率及工作波长均有各自不同的要求。为了从理论和应用角度检测控制SI光源对光纤陀螺仪精度的影响， L D必须从设计、检测稳定的光源着手，但是要实现对一个光源进行检侧，就需要对光源在不同的条件下进行多次的光谱、纹波侧量及分析来满足对陀螺仪的要求。这在过去是一项操作纷繁复杂，数据量大，后期数据处理繁琐的工作。而现在采

圈3相干度计算和图像保存流程图

经过这个包含 Maa脚本节点的子模块后， tb l将得到相干度图像、光谱图像以及一个相干度数据文件，这样就得到所要的所有数据。

用Lbi ae vw软件设计方法，以简单直观的图形化编程方式，使用户可以进行模块化层次化的程序设计。实验系统采用 A i t C- ' B25控制卡把光谱仪和计算机连接。 ge的P I . 830 l n P I并结合M tb aa设计了一套检侧程序。光源测试它包含有多 l种测试，如光源光谱相干度评价、光谱特性实时分析等。为了简叙，在此只叙述光源光谱相干度的检测，因为对 S D光 L源光谱测量是最常用的测试方法，要想一次性完成光谱采集和相干度计算，作为将来给出光纤陀螺对光源光谱的要求以及光源确定情况下陀螺的设计依据。实现软仪器进行操作方便、快捷。下面是光源、光谱相干度测试程序流程图2 e

根据以 上测试程序看出，虚拟仪器测试技术不但简化了手工操作光谱仪的工作，而且光谱测试和分析能一次性完成，不需要像以往在侧试完成以后提取测试数据再进行相干度计算分析，基本实现了测试的自动化。减轻了测试的工作量，降低了产生人为误差的可能性，节省了操作时间。也降低了因其它因素影响出现的误差。实践论证， Lbi利用 avw e提供的外部接口 C机上可实现光谱仪所有功能，在P不但使测试工作更加简便，快捷、而且它的实时显示功能使测试更加直观。

3结束语本文从

实验论证了，av w的出现在电子测量技术与 Lbi e

仪器的应用上，突破了传统仪器概念。已它可以利用其强大的数据分析处理工具，灵活地加以各种智能算法进行参数的自整定，并可显示各种过程参数，易于测量和调试。同时，可以在自己的平台上无缝地集成一套完整的应用方案，便于实现各种仪器功能，大大地缩短了设计与开发过程。Il贺天柱， l孙喻.崖拟仪器技术及其编程语言 Lbi av w e

参考文献

圈 2先谏、 光谱相干度评价程序流程图

光谱侧试有严格的程序，在侧量中我们把光谱扫描产生

[. 子技术， 0, ( 6. J现代电] 2 51 2 ) 0 50[]邹建，利用‘be 2刘颖， ri vw实现光语实验O.仪器的智 N 1能 7. 化〔重庆大学学， 0, () 7报， 32 6. 2 0 6[〕王贵甫，安之， 3贺李振华， Sl光源对光纤陀螺性能等. L〕的影响[1 . 1传感器与徽系统， 0, () 2 62 6. 0 5

Mesr et A a s Ss m Vr aIs u et e o L bi aue n ad l i yt o iul t m n B s n v w m n n y s e f t n r a d a e(. L r y t x U irt, y n ni 06 000; 1Te a o Sa i v s T a Sax 3 h i r f n nei b y i u h 2Clg o Pyc d c n s i en, ni vrt, . e f s a Eer i Egn r g Sax U i sy o e h i n lt c n e i l o h ne i ts e, t dc t o i A sat n ppr iir u s c rc br二 h a t I i c t e h n o e p e ad res wy ae it SD< n r en t atm k a d il} e st h p e o l ga I l - is p ad wt te oLbi s ta t s l ft h u f vw w r o i en a i m r s h s e a e o e f sme mrd cvw g tr lm dpy u n t i ti i b i e- e l f r n o r -e n y at i a e e s i sK y od; ai tmet L bi se r m a r et e w rs i l n v; v w; ca e

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