试述虚拟仪器的特点

虚拟仪器应用

虚拟仪器(virtual instrument,VI) 最早是适应PC卡式仪器于1986年由NI 公司提出的,它的出现逐步改变了测量和自动化的方法。所谓虚拟仪器,简单地说就是一组完成传统仪器功能的硬件和软件部件。虚拟仪器通过软件将通用计算机与仪器硬件结合起来,用户可以通过友好的图形界面(通常称为虚拟面板)操作这台计算机,就像在操作自己定义、自己设计的一台单个传统仪器一样。VI 透明地将计算机资源和仪器硬件(如A/ D、D/ A、数字I/ O、定时器和信号调理器等)的测试、控制能力结合在一起,通过软件实现数据的分析处理和表达,从而能更迅速、更经济、更灵活地解决测试问题,并有效地降低了系统组建成本。虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件,结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。

一、虚拟仪器技术的组成

（一）高效的软件。软件是虚拟仪器技术中最重要的部分。功能强大、现成即用的软件使整个过程自动进行。使用正确的软件工具并通过设计或调用特定的程序模块,可以高效地创建自己的应用以及友好的人机交互界面。标准图形化编程软件———LabVIEW ,不仅能轻松方便地完成与各种软硬件的连接,更能提供强大的后续数据处理能力,设置数据处

浅谈虚拟仪器

摘要: 简要的介绍了测量仪器的发展历史及各个阶段仪器的特点；详细介绍了虚拟仪器的基本原理、结构和与传统仪器相比的性能优点。同时还介绍了虚拟仪器的应用状况及未来展望。

关键词: 仪器技术；虚拟仪器；标准化

Abstract: Briefly introduce the development history of measuring instrument, and the characteristic of the instrument in all stages. The basic principle, structure of the virtual instrument and the advantages of virtual instrument which are different from the traditional instrument are introduced in detail. At the same time, application and future expectations of the virtual instrument is introduced briefly.

Key word

实验七 字符串和文件IO

1．创建一个VI，产生一个2维（4列×5行）的随机数数组，要求随机数为1~10之间的整数，把它写入一个数据表格中去，要求在每列加上一个标题头。

答：

程序框图 结果显示 2．将输入的字符串和数值按照一定格式组合成命令字符串输出，再求此组合字符串长度，提取出命令参数的整数数值。

答：

程序框图 结果显示 3．创建一个字符串显示控件，程序运行后显示当前系统日期、时间、及任意输入的学生班级和姓名。

答：

程序框图 显示结果 4．将范围10～20的5个随机数转换为一个字符串显示在前面板上。要求保留1位小数，小数之间用空格分隔。

答：

程序框图 显示结果 5．输入“姓名”、“年龄”、“身高”和“体重”四个参数，要求输出字符串：我叫“姓名”，今年“年龄”岁，我的身高是“身高”厘米，体重是“体重”公斤。

答：

程序框图 显示结果 6．编写一个VI，将一字符串数组写入文件，然后以文本形式从文件中读出来，把数据表格字符串中的“Tab”分隔符转换为“，”分隔符，再把用“Tab”分隔的数据表格字符串和用“逗号”分隔的数据表格字符串分别输出到前面板。

答：

程序框图 显示结果 7．将随机产生的温度数据用波形显示出来

实验一

一． 实验目的

1、熟悉LabVIEW的操作环境 2、了解子VI的创建及其操作

二．实验设备

LabVIEW 8.6

三．实验内容

创建一个VI，实现10个数的连乘功能，并将其改为子VI的形式。 1. 建立一个10个数连乘的VI，采用数组内输入10个数，利用数组内求积函数实现10个数的连乘。

2.编辑栏内选择创建子VI

3.对子VI图标进行编辑

四．实验结果

前面板：

程序框图：

五．实验小结

在实验过程中熟练掌握建立子VI的方法。

实验二

一． 实验目的

1. 熟悉LabVIEW的操作环境 2. 了解子VI调用过程

二．实验设备

LabVIEW 8.6

三．实验内容

创建一个虚拟温度显示器，采用指针仪表与曲线的方式进行联合显

?5?cos(2.5?t?3),t?50T???5?sin(3.5?t?5),t?50 示，输入信号公式为

式中，t为仿真时间。要求信号公式用子VI实现。

1. 创建信号公式的子VI，子VI采用公式节点进行编辑。

子VI运行测验结果

2、在前面板中创建显示控件（仪表、波形图），程序框图中采用While

循环连续产生仿真时间t，在调用信号公式子VI，连接显示控件。

四．实验结果

程序前面板

程序框图：

五．实验小

实验一

一． 实验目的

1、熟悉LabVIEW的操作环境 2、了解子VI的创建及其操作

二．实验设备

LabVIEW 8.6

三．实验内容

创建一个VI，实现10个数的连乘功能，并将其改为子VI的形式。 1. 建立一个10个数连乘的VI，采用数组内输入10个数，利用数组内求积函数实现10个数的连乘。

2.编辑栏内选择创建子VI

3.对子VI图标进行编辑

四．实验结果

前面板：

程序框图：

五．实验小结

在实验过程中熟练掌握建立子VI的方法。

实验二

一． 实验目的

1. 熟悉LabVIEW的操作环境 2. 了解子VI调用过程

二．实验设备

LabVIEW 8.6

三．实验内容

创建一个虚拟温度显示器，采用指针仪表与曲线的方式进行联合显

?5?cos(2.5?t?3),t?50T???5?sin(3.5?t?5),t?50 示，输入信号公式为

式中，t为仿真时间。要求信号公式用子VI实现。

1. 创建信号公式的子VI，子VI采用公式节点进行编辑。

子VI运行测验结果

2、在前面板中创建显示控件（仪表、波形图），程序框图中采用While

循环连续产生仿真时间t，在调用信号公式子VI，连接显示控件。

四．实验结果

程序前面板

程序框图：

五．实验小

实验四 LabVIEW字符串和文件I/O编程

一、实验目的

1．熟悉并掌握字符串函数的使用。

2．熟悉并掌握文件I/O操作。

3．了解属性节点如何作为前面板转换的方法。 二、实验原理

1．字符串是ASCII字符的集合，LabVIEW有很多函数来处理各种类型的字符串。这些函数位于Function模板上的String子模板中。

String Length函数返回字符串中字符的个数。

Concatenate String函数把所有的输入字符和字符串连接成一个输出字符串。

Match Pattern函数返回匹配的子串，如果没查找到匹配字符串则返回字符串为空。 字符串格式化函数Format Into String把数值型数据转换成ASCII字符串格式。 字符串格式化函数Scan From String把ASCII字符串数据转换成数字格式。

2．文件的I/O操作是指向文件中写入数据以及从文件中读取数的操作，所有的文件I/O函数都在Functions模板的File I/O子模板中。Open/Create/Replace File函数用来打开、更换一个已存在的文件，或者创建一个新文件。

Read File函数从指定的文件读取指定字节的数据。 Write F

4.9 设计VI，把两个输入数值相加再乘以20。

4.10 设计VI，输入一个数，判断这个数是否在10~100之间。

或者

4.11 设计VI，比较两个数，如果其中一个数大于另一个数，则点亮led指示灯。

4.12设计VI，产生一个0.0到10.0的随机数与10.0相乘，然后通过一个VI子程序将积与100相加后开方。

（1）子VI

5.5 设计VI，求0~99之间所有偶数的和。

（2）调用子VI

5.6 设计VI，求一个一维数组中所有元素的和。

5.7 设计

VI，计算 ??x=1??!

5.8 设计VI，在前面板放置一个布尔按钮和一个字符串显示控件，要求当按钮按下时，显示

“按钮被按下”，当按钮被松开时，显示“按钮被松开”。

5.9 设计VI，使用公式节点，完成下面公式的计算。 y1=x^2+x+1; y2=ax+b;

5.10 设计VI，将两个字符串连接成一个字符串。

5.11 设计VI，建立一个簇，包含个人姓名、性别、年龄、民族、专业等信息，并使用“解除捆绑”函数，将簇中各个元素分别取出。

5.12 设计VI，利用全局变量将一个VI产生的正弦波在另一个VI显示。

（1）第一个vi，产生波形数据，存入全局变量中

（2）全局变量

课 程 教 案

课程名称：任课教师：所属院部：教学班级：教学时间： 虚拟仪器实验 杜 鸣 笛 电气与信息工程学院 自动化1201-02、自动化卓越班1301 2015—2016 学年第 1 学期湖 南 工 学 院

课程基本信息

课程 名称 课程代码 虚拟仪器实验 G0291154 总计： 16 学时 学 分 1 讲课： 0 学时 实验： 16 学时类别 必修课（√） 选修课（ ） 理论课（ ） 实验课（√） 上机： 0 学时 课程设计： 周 任课 杜鸣笛 职称 专职教师 教师 授课 专业班级： 自动化1201-02、自动化卓越班1301 共3个班 对象 虚拟仪器技术是测试技术和计算机技术相结合的产物，是两门学科的最 新技术的结晶，融合了测试理论、仪器原理和技术、计算机接口技术、高速 总线技术以及图形化软件编程技术于一身，实现了测量仪器的集成化、智能 化、多样化及可编程化，在实验教学中，虚拟仪器软件编程环境给学生提供 了一个充分发挥自己才能和想象力的空间，有利于学生能力的培养。 课 本课程的任务是让学生学习和了解虚拟仪器的原

实验2：基本使用方法与程序调试

1.采用两种方法构建VI，该VI具有数字控件用于输入数字x，使用“Expression Node”节点或“加”和“乘”函数计算3x?2x?5.0并用数字指示器显示输出结果。

2

2.通过使用VI模板和修改Express VI创建一个程序，要求产生12.5Hz三角波和加性噪声。

3.使用数字控件构造VI，用于猜测一个1到5之间的整数。在该范围内产生一个随机整数，显示在数字指示器中，并与输入比较。如果数字相等点亮LED。

4.构建VI接受以英尺为单位的输入值，把该值转换为米和英里为单位的值，分别显示在前

面板上各自的指示器中。注意1英里=5280英尺，1米=3.281英尺。

使用VI，证实10000英尺等于1.89394英里，即3047.85米。保存到D盘，命名为Conver.vi。

5.设计VI计算两个数字输入的和与差，两个输入分别为x和y。根据两输入的和与差的比较结果（大于、等于或小于），分别点亮三个LED中的一个。验证如下三种情况：

1.x=4和y=1 2.x=3和y=0 3.x=2和y=--3。

6.采用两种方法构建VI，接收5个数字输入，将这些数字相加并在仪表上显示结果。如果输入的总和小于8.0，则圆形指示

虚拟仪器技术复习

1、 虚拟仪器的概念、典型结构，虚拟仪器系统组成级特点

概念：虚拟仪器是指，在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户自己设计定义，

具有虚拟的操作面板，测试功能由测试软件来实现的一种计算机仪器系统。 典型结构 ·基于数据采集卡的虚拟仪器

·基于GPIB总线方式的虚拟仪器 ·基于VXI总线方式的虚拟仪器 ·基于PXI总线方式的虚拟仪器 ·基于LXI总线方式的虚拟仪器

组成：虚拟仪器的组成包括硬件和软件两个基本要素P2 硬件包括计算机和输入输出设备；

软件包括输入输出接口软件，仪器驱动程序，应用软件； 特点：①丰富和增强了传统仪器的功能 ②突出“软件即仪器”的概念 ③仪器由用户自己定义 ④开放的工业标准

⑤便于构成复杂的测试系统，经济性好

2、 传感器的定义及组成

定义：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件和装置。 组成：传感器由敏感元件、转换元件、测量电路（信号调节转换电路）三部分组成

3、 应变效应，应变式传感器的测量电路及应用

当导体或半导体在外界力的作用下发生机械变形时，其电阻值相应发生变化，这种现象称为应变效应。 测量电路：直流电桥