LABVIEW文獻(xiàn)綜述

1、文獻(xiàn)綜述一虛擬儀器前言 虛擬儀器是一種基于計(jì)算機(jī)的自動化測試儀器系統(tǒng)。虛擬儀器的突出 優(yōu)點(diǎn)在于能夠與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合，將計(jì)算機(jī)資源與儀器硬件，數(shù)字信號處 理技術(shù)與不同功能的軟件模塊結(jié)合，組成不同的儀器功能 。用戶可根據(jù)測試的需要，自己設(shè)計(jì)所需要的儀器系統(tǒng)，即利用數(shù)據(jù)采集卡及計(jì)算機(jī)外 圍硬件進(jìn)行信號的采集與檢測，然后用計(jì)算機(jī)所編的軟件來實(shí)現(xiàn)對信號的 處理、計(jì)算和分析以及對測試結(jié)果進(jìn)行顯示。虛擬儀器的出現(xiàn)改變了原有 儀器的整體設(shè)計(jì)思路，用軟件代替了硬件。將傳統(tǒng)儀器由硬件實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù) 分析與顯示功能，改由功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)及其顯示器來完成，使工程技術(shù) 人員可以用一部筆記本電腦到現(xiàn)場就可輕松完成信號的采集、

2、處理及頻譜 分析和波形分析【1】。LabVIEW（ 實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器集成環(huán)境 ）是 NI 公司 （美國國家儀器公司 ） 的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品，也是目前應(yīng)用最廣、發(fā)展最快、功能最強(qiáng)的圖形化軟件 集成開發(fā)環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、儀器控制、過程監(jiān)控和自動測試等實(shí)驗(yàn) 室研究和工業(yè)自動化領(lǐng)域的實(shí)際任務(wù)。利用 LabVIEW 編程軟件設(shè)計(jì)虛擬儀 器，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)一般測量儀器的功能，還能夠根據(jù)用戶需求，自己設(shè)計(jì) 軟件部分，增加普通測量儀器不具備的其它功能【2】。二示波器原理概述 示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電 信號變換成看得見的圖象，便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過程。示波器 利用狹窄的、

3、由高速電子組成的電子束，打在涂有熒光物質(zhì)的屏面上，就 可產(chǎn)生細(xì)小的光點(diǎn)。在被測信號的作用下，電子束就好像一支筆的筆尖， 可以在屏面上描繪出被測信號的瞬時值的變化曲線。利用示波器能觀察各 種不同信號幅度隨時間變化的波形曲線，還可以用它測試各種不同的電 量，如電壓、電流、頻率、相位差、調(diào)幅度等等【3】。數(shù)字示波器是數(shù)據(jù)采集， A/D 轉(zhuǎn)換，軟件編程等一系列的技術(shù)制造出 來的高性能示波器。數(shù)字示波器一般支持多級菜單，能提供給用戶多種選 擇，多種分析功能。還有一些示波器可以提供存儲，實(shí)現(xiàn)對波形的保存和 處理。數(shù)字示波器因具有波形觸發(fā)、存儲、顯示、測量、波形數(shù)據(jù)分析處理 等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，其使用日益普及【3】

4、。由于數(shù)字示波器與模擬示波器之間存在 較大的性能差異，如果使用不當(dāng)，會產(chǎn)生較大的測量誤差，從而影響測試 任務(wù)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字示波器憑借數(shù)字技術(shù)和軟件大大擴(kuò)展了工 作能力，早期產(chǎn)品的取樣率低、存在較大死區(qū)時間、屏幕刷新率低等不足 得到較大改善，以前難以觀察的調(diào)制信號、通訊眼圖、視頻信號等復(fù)合信 號越來越容易觀察【3】。數(shù)字示波器可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算和分析，特別適合 于捕獲復(fù)雜動態(tài)信號中產(chǎn)生的全部細(xì)節(jié)和異?，F(xiàn)象，因而在科學(xué)研究、工 業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。為了讓示波器工作在合格的狀態(tài)，對示波器 定期、快速、全面的檢定，保證其量值溯源，是擺在測試工程師面前的一 項(xiàng)緊迫任務(wù)【4】。手工檢定效

5、率低，容易出錯，對每一種示波器的檢定需要測試工程師 翻閱大量的資料；自動測試系統(tǒng)具有準(zhǔn)確快速地測量參數(shù)、直觀地顯示測 試結(jié)果、自動存儲測試數(shù)據(jù)等特性，是傳統(tǒng)的手工測試無法達(dá)到的。用自 動測試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對示波器的程控檢定將會是儀器檢定的趨勢【4】。三虛擬儀器發(fā)展概況及前景 虛擬儀器就是利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)，加上特殊設(shè)計(jì)的儀器硬件和專用軟 件，形成既有普通儀器的基本功能，又有一般儀器所沒有的特殊功能的高 檔、低價的新型儀器【5】。虛擬儀器的出現(xiàn)是儀器發(fā)展史上的一場革命， 代 表著儀器發(fā)展的最新方向和潮流， 對科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)步產(chǎn) 生了不可估量的影響。虛擬儀器利用個人計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖形環(huán)境和在線

6、幫 助功能，建立虛擬儀器面板，完成對儀器的控制、數(shù)據(jù)分析和顯示，代替 傳統(tǒng)儀器，改變傳統(tǒng)儀器的使用方式，提高儀器的功能和使用效率，大幅 度降低儀器價格，使用戶可以根據(jù)自己的需要定義儀器的功能。虛擬儀器 廣泛應(yīng)用于電子測量、化學(xué)工業(yè)、電力工程、物礦勘探、醫(yī)療、振動分 析、聲學(xué)分析、故障診斷及教學(xué)科研等諸多領(lǐng)域【5】。目前，虛擬儀器在那些發(fā)達(dá)國家中設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用已經(jīng)十分普及。 在美國，虛擬儀器系統(tǒng)及其圖形編程語言，已成為各大學(xué)理工科學(xué)生的一 門必修課程，而在我國虛擬儀器的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用正在起步10。國內(nèi)專 家預(yù)測，未來的幾年內(nèi)，我國將有 50的儀器為虛擬儀器。屆時，國內(nèi)將 有大批企業(yè)使用虛擬儀

7、器系統(tǒng)對生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。隨著 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展，各種有關(guān)軟件不斷誕生，虛擬儀器將會逐步取代傳統(tǒng) 的測試儀器而成為測試儀器的主流【6】。虛擬數(shù)字示波器，不但可以節(jié)約人力物力，還可以大大提高生產(chǎn)效 率，增強(qiáng)產(chǎn)品的功能價值。虛擬儀器不但使用方便快捷，維修測試也能使 工作人員減少在傳統(tǒng)儀器上花費(fèi)的大量工作內(nèi)容【7】。不僅如此，虛擬數(shù)字 示波器具有很大的機(jī)動性，隨時可以增加使用者需要的功能模塊，也方便 減少使用者不需要的功能模塊。在現(xiàn)實(shí)生活中，我相信虛擬儀器產(chǎn)品會越 來越受大眾歡迎，虛擬儀器市場也會不斷壯大【7】。利用 LabVIEW 設(shè)計(jì)的具有豐富功能的虛擬數(shù)字示波器，它不僅僅可以 具

8、備一般示波器的波形顯示功能，還能在設(shè)計(jì)中增加其他普通示波器沒有 的功能【8】。通過豐富的 LabVIEW 編程模塊，不但可以增加示波器對信號進(jìn) 行處理分析的能力，還可以利用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程測量和分析，大大 增強(qiáng)了示波器的使用價值【9】。另外，由于利用軟件編程的便利性，虛擬數(shù) 字示波器具有的模塊功能可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修改和完善，這樣不但可 以按需設(shè)計(jì)，還可以適應(yīng)不同場所和環(huán)境，大大提高了工作效率【10】。四總結(jié) 虛擬數(shù)字示波器不僅能夠?qū)崿F(xiàn)一般通用數(shù)字示波器的功能，而且充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大功能和 LabVIEW 在儀器開發(fā)方面的靈活性，用戶可根 據(jù)需要增加儀器的功能，根據(jù)自己的喜好設(shè)計(jì)示波

9、器界面，同時可利用網(wǎng) 絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程測量，做到硬件資源和測試數(shù)據(jù)的共享【11】。該系統(tǒng)具有實(shí)際的應(yīng)用價值，例如可在無人值守的基站，利用該虛擬數(shù)字示波器進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān) 測【12】。虛擬儀器技術(shù)經(jīng)過幾年的發(fā)展，使得虛擬儀器的內(nèi)涵不斷豐富，并 且也走向了標(biāo)準(zhǔn)化和開放化，虛擬儀器技術(shù)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)以軟件 設(shè)計(jì)為核心的自動測試系統(tǒng)，使現(xiàn)代化測試向智能化、系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展【13】。六參考文獻(xiàn)1劉君華基于 LABVIEW 的虛擬儀器的設(shè)計(jì)J 北京：電子工業(yè)出 版社，2龍志強(qiáng)，趙海龍?zhí)摂M儀器測試技術(shù)研究J 儀表技術(shù)，3吳志鋒.基于 Web 的虛擬儀器技術(shù)J.儀表技術(shù),2001 (3):4143.4鄧振杰，齊建玲.基于 LabVIEW 構(gòu)建虛擬儀器系統(tǒng)J.華北航天工業(yè)學(xué) 院學(xué)報,2001(3):1017.5劉君華.虛擬儀器圖形化編程語言 LabVIEW 教程M.西安電子科技大 學(xué)出版社,2000:14.6汪敏生丄 abVIEW 基礎(chǔ)教程M.北京：電子工業(yè)出版社,2002:15.7鄒翔,孫肖子.基于圖形化編程語言 LabVIEW 虛擬儀器的方法J.現(xiàn)代 電子技術(shù),2003(1):3638.8潘瑩玉，王留群.談?wù)勌摂M儀器J.電信技術(shù),2001(8):7778.9林君，謝宣松 .虛擬儀器原理及應(yīng)用 M 北京:科學(xué)出版社， 200610