虚拟仪器技术及应用

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

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

虚拟仪器的发展与应用

摘要： 虚拟仪器是电子测量技术和计算机测控的前沿技术，虚拟仪器将计算机采集测试分析引入到电子测量领域，用数字化和软件技术极大地提高了测试的灵活性和可扩充性。介绍了虚拟仪器的发展、构成和应用，并对虚拟仪器技术的发展作出展望和预测。

关键词：虚拟仪器；智能仪器；网络化

The Development and Application of

Virtural Instrumental

Abstract: The virtual instrument is an advanced technique of electronic menasurement and computer measure and control. With computers being introduced into electronic measurement field, digital and software technology enhance the flexibility and expansibility of measurtment. The development, generl construction and applications of

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

《虚拟仪器及其应用》

实例练习

第1部分

1.1 在前面板建立一个量表控件，将其指针颜色设为绿色，主刻度颜色设为红色，标记文本

颜色设为蓝色，并将主刻度设为反转。 1.2 在前面板建立9个“数值显示控件”，并将其排列成3行3列的整齐图形。

1.3 在前面板建立一个“液罐”控件，将其坐标改为对数坐标，并将当前液面用数值显示控

件显示出来。 1.4 创建3个数值输入控件，分别将其标签设定为“双精度”、“单精度”、“长整型”，同时

将其表示的数据类型设定为标签所示的数据类型。在标签为“双精度”的控件中输入数

值“1000.123456”后将其显示格式精度类型的精度位数设为3位。

1.5 在前面板上建立一个“水平指针滑动杆”控件，将控件的“标尺”“刻度间隔”设置为

“任意”，将刻度范围设置为“0~100”，并添加一个刻度值为“50”的刻度。

第2部分

2.1 创建一个VI。比较两个数A、B的大小，在A>B、A=B、A

三个指示灯。 2.2 产生一个值为0.0~100.0之间的随机数，然后除以一个在程序前面板中输入数值控件中

的数并将结果显示在一个数值显示控件中。当输入的数值为零时，前面板上放置的指示

灯点亮，提示除法无效。

2.3 比较前面板中输入的两个数大小，并输

《虚拟仪器及其应用》

实例练习

第1部分

1.1 在前面板建立一个量表控件，将其指针颜色设为绿色，主刻度颜色设为红色，标记文本

颜色设为蓝色，并将主刻度设为反转。 1.2 在前面板建立9个“数值显示控件”，并将其排列成3行3列的整齐图形。

1.3 在前面板建立一个“液罐”控件，将其坐标改为对数坐标，并将当前液面用数值显示控

件显示出来。 1.4 创建3个数值输入控件，分别将其标签设定为“双精度”、“单精度”、“长整型”，同时

将其表示的数据类型设定为标签所示的数据类型。在标签为“双精度”的控件中输入数

值“1000.123456”后将其显示格式精度类型的精度位数设为3位。

1.5 在前面板上建立一个“水平指针滑动杆”控件，将控件的“标尺”“刻度间隔”设置为

“任意”，将刻度范围设置为“0~100”，并添加一个刻度值为“50”的刻度。

第2部分

2.1 创建一个VI。比较两个数A、B的大小，在A>B、A=B、A

三个指示灯。 2.2 产生一个值为0.0~100.0之间的随机数，然后除以一个在程序前面板中输入数值控件中

的数并将结果显示在一个数值显示控件中。当输入的数值为零时，前面板上放置的指示

灯点亮，提示除法无效。

2.3 比较前面板中输入的两个数大小，并输

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实例练习

第1部分

1.1 在前面板建立一个量表控件，将其指针颜色设为绿色，主刻度颜色设为红色，标记文本

颜色设为蓝色，并将主刻度设为反转。 1.2 在前面板建立9个“数值显示控件”，并将其排列成3行3列的整齐图形。

1.3 在前面板建立一个“液罐”控件，将其坐标改为对数坐标，并将当前液面用数值显示控

件显示出来。 1.4 创建3个数值输入控件，分别将其标签设定为“双精度”、“单精度”、“长整型”，同时

将其表示的数据类型设定为标签所示的数据类型。在标签为“双精度”的控件中输入数

值“1000.123456”后将其显示格式精度类型的精度位数设为3位。

1.5 在前面板上建立一个“水平指针滑动杆”控件，将控件的“标尺”“刻度间隔”设置为

“任意”，将刻度范围设置为“0~100”，并添加一个刻度值为“50”的刻度。

第2部分

2.1 创建一个VI。比较两个数A、B的大小，在A>B、A=B、A

三个指示灯。 2.2 产生一个值为0.0~100.0之间的随机数，然后除以一个在程序前面板中输入数值控件中

的数并将结果显示在一个数值显示控件中。当输入的数值为零时，前面板上放置的指示

灯点亮，提示除法无效。

2.3 比较前面板中输入的两个数大小，并输