智能仪器实习报告

智能仪器实习报告

课题名称 虚拟数字电压表的设计 院 （系）电气工程与控制科学学院专 业 测控技术与仪器 姓 名 _____________ 学 号 _____________ 起止日期 2017/5/10-2017/5/18 指导教师 蒋 书 波

2017 年 5 月 18 日

一、实训要求

在LabVIEW平台下，掌握虚拟数字电压表的前面板设计和框图程序设计。了解被测信号的种类，保证电压测量的精确度。

二、实训目的

1、数字电压表的功能。

2、虚拟数字电压表的前面板设计。 3、虚拟数字电压表的框图程序设计。 4、软件调试及误差分析。 5、电压测量值的存储。

三、实验原理

电压是电路中常用的电信号，通过电压测量，利用基本公式可以导出其他的参数。因此，电压测量是其他许多电参数和非电参数量的基础。测量电压相当普及的一种测量仪表就是电压表，但常用的是模拟电压表。模拟电压表根据检波方式的不同。分为峰值电压表、均值电压表和平均值电压表，它们都各自做成独立的仪表。这样，使用模拟电压表进行交流电压测量时，必须根据测量要求选择仪表。另外，多数电压表的表头是按正弦交流有效值刻度的，而测量非正弦波时，必须经过换算才能得到正确的测量结果，从而给实际工作带来不便。

采用虚拟电压表，可将表征交流电压特征的峰值、平均值和有效值集中显示在一块面板上，测量时可根据波形在面板上选择仪表，用户仅通过面板指示值就能对测量结果进行分析比较，大大简化了测量步骤

四、实验内容及说明

1、前面板的界面友好，操作方便。设计一个数据显示窗口，一个交流/直流选择按钮，一个交流电压测量多选框（PEAK/VIRTUAL VALUE/AVERAGE），一个直流电压输入框，一个启动/停止测量按钮，一个退出系统按钮。

2、显示窗口由三个部分构成，第一个为显示电压值的，第二个是显示AC或DC的，第三个为显示V或mV的。

3、交流/直流选择按钮用于选择测量输入信号的交流成分或者直流成分。 4、交流电压测量多选框在（3）中交流选择情况下可用，分别对应于电压的有效值、峰值和平均值测量，以满足不同场合下测量的需求。

5、直流电压输入值控制器在（3）中直流选择情况下可用，可在其内输入任意直流电压值，单位为V。

6、程序框图由数据采集、数据处理、数据显示和数据存储四个部分组成。作为虚拟数字电压表来说，其交流电压信号由Express VI 仿真信号生成。在数据处理中用到交、直流提取；有效值提取；峰值提取；平均值提取。

7、数据显示主要用于显示数值、AC/DC、V/mV，后面两个布尔型指示器根据测量的不同、数值范围的变化而发生变化。主程序包括一个while循环结构（用于控制启动或者停止测量）和两个case选择结构（一个是进行峰值测量、有效值测量还是平均值测量，另一个是对测量结果是以V还是mV来表示）。

8、数据存储，以文本或数据记录形式，将电压测量日期、测量时间、测量值、测量种类（交流/直流）、交流电压测量选择（若是直流电压，此项为0）、电压值的单位等有效信息，存储到文件中。且此文件用文本处理软件可方便浏览。

9、软件调试中主要由以下几种调试技术：

（1）

找出错误：利用查看错误清单，点击任何一个所列错误，再

选用Find功能，则出错的对象或窗口就会变成高亮。

（2）

设置执行程序高亮：这种执行方式一般用于单步模式，来跟

踪框图中的数据流动。

（3）

VI程序的单步执行：设置单步执行模式，将要执行的节点就

会闪烁，指示将被执行。在次点击单步按钮，程序将会变成连续方式。

（4）

探针：利用工具模板中的探针工具，放置于某根连线上，用

来指示当前数据上流动的数值。

（5）

断点：工具模板中的断点工具，用探针或者单步方式查看数

据，点击希望设置或者清除断点的地方。

10、对于虚拟数字电压表来说，其误差分析部分就可以省略了。而如果为实际数字电压表的设计，需要多次重复测量某一电压，考虑重复性和精确性。

五、设计思路

1、前面板的设计

前面板模拟真实电压表的前面板，用于设置输入数值和观察输出量。由

于虚拟面板直接面向用户，是虚拟电压表控制软件的核心。设计这部分时，主要考虑界面美观、操作简洁，用户能通过面板上的各种按钮、开关等控件来控制虚拟电压表进行测量工作。根据传统电压表面板控件的功能，利用LabVIEW中的控制模板，分别在设计面板上放入模拟实际电压表控件的数据显示窗口，一个交流

/直流选择按钮，一个交流电压测量多选框（PEAK/VIRTUAL VALUE/AVERAGE），一个直流电压输入框，一个启动/停止测量按钮，一个退出系统按钮

2、程序框图的设计

（1）、数据采集部分

整个电压表分为交流和直流两个部分，为了方便交直流的选择，此处采用一个case选择结构作为交直流的切换。其中，直流电压的输入采用了一个double型的数值输入控件，交流电压的输入采用了添加均匀噪声的正弦仿真信号,如图：

（2）、数据处理部分

数据处理过程中，在交流部分再次使用case选择结构来选择交流电压峰值、平均值和有效值的输出，此外还通过电压值与数值1的比较来选择电压的单位为V还是Mv。

（3）、数据显示部分

由于根据实验要求输出电压值，在数据显示部分只需要输出电压数值，提供单位V或者mV以及交流直流的显示，比较简单。

（4）、数据存储部分

这部分首先创建文件，之后设计了一个连接字符串，将需要存储的电压值，电压单位以及交直流说明连接起来，写入文本。为了使存储的数据简单易懂，添加了存储数据产生时间；为了使产生的文本美观，使用了行结束符、制表符等来换行换列。

六、实训感悟

通过这次实训，我收获了很多，一方面学习到了许多以前没学过的专业知识与知识的应用，另一方面还提高了自己动手做项目的能力。本次实训，是对我能力的进一步锻炼，也是一种考验。从中获得的诸多收获，也是很可贵的，是非常有意义的。在实训中我学到了许多新的知识。是一个让我把书本上的理论知识运用于

实践中的好机会，原来，学的时候感叹学的内容太难懂，现在想来，有些其实并不难，关键在于理解。在这次实训中还锻炼了我其他方面的能力，提高了我的综合素质。首先，它锻炼了我做项目的能力，提高了独立思考问题、自己动手操作的能力，在工作的过程中，复习了以前学习过的知识，并掌握了一些应用知识的技巧等。

实训过程中，我同时也深深的感觉到自己所学的知识的肤浅和在实践运用中知识的匮乏，刚开始的一段时间里，对一些东西无从下手，茫然不知所措，这让我感到非常的难过。在学校总以为自己学的不错，一旦接触到实践，才发现自己知道的是多么少，这才真正领悟到学无止境的含义。平时在学习中不能够透彻理解的知识，通过动手，会有更好的认知。我意识到自己的操作能力的不足，在理论上还存在很多缺陷。所以在以后的学习生活中，我会更加努力地加强理论联系实践的学习，在努力学好专业知识的同时努力加强自己的专业技能方面的能力，使自己的知识在实践中不断增长，在实践中锻炼自己，培养自己各方面的能力，不断提高自己的能力。

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