电磁测量第七八章.ppt

VI与传统仪器的比较 虚拟仪器（VI） 传统仪器 软件使得开发与维护费用降至最低 开发与维护开销高 技术更新周期短(1～2年) 技术更新周期长(5～10年) 关键是软件 关键是硬件 价格低、可复用与可重配置性强 价格昂贵 用户定义仪器功能 厂商定义仪器功能 开放、灵活，可与计算机技术保持同步发展 封闭、固定 与网络及其它周边设备方便互联的面向应用的仪器系统 功能单一、互联有限的独立设备 “软件即仪器” (The Software is the Instrument) 屏幕显示 输入插件 应用软件 输入 数据处理 接口 网络 …... 个人 计算机 PCI的 硬件平台 相应的 软件 VI(Virtual Instrument) + 二、虚拟仪器(Virtual Instrumentation)的体系结构 现 场 总 线 设 备 VXI 仪 器 串 行 口 仪 器 PLC 图 象 采 集 DSP GBIB 接口 仪器 GBIB 接口卡 信号 调理 数据 采集卡 DAQ 工业自动化软件 Bridge VIEW Look out Component 测量与分析软件 Lab View VEE Lab Windows/CVI Virtual Bench IVI 其他 软件 PC机/工作站 测控对象 虚 拟 仪 器 的 体 系 结 构 LabVIEW 是NI公司提供的图形开发调试和运行程序的 集成化编程环境。它是基于C语言用来进行数据采集、和 控制、数据分析和数据表达。 LabVIEW的特点和功能： (1) 使用“所见即所得”的可视化技术建立人机界面； (2) 使用图标表示功能模块，连线表示数据传递，用数据 流程图语言编写程序； (3) 提供调试功能； (4) 支持多种系统平台，提供大量函数库。 VEE是HP公司提供的功能强大的可编程语言。可用于仪器 控制、测量处理和测试报告等日常编程任务。 LabWindows/CVI是NI公司提供的另一套开发平台。它适用 于C/C++的虚拟仪器工具。 2）虚拟仪器软件 三、虚拟仪器的开发步骤 第一步：确定被测信号和I/O类型，选择相应的传感器或驱动接口。数据采集系统典型的被测信号和I/O类型包括： 模拟量输入：温度、压力、电压、电流、声音和振动信号。 模拟量输出：电压、电流、波形发生。 数字量输入/输出：TTL输入/输出、高压电交/直流输入/输出、并/串行口通信、延时控制。 定时计数：频率的输入/输出、事件计数和定时、脉宽测量、脉冲序列发生。 1.确定信号 2.调理信号 3.模数转换 4.电缆连接 5.编写程序 第二步：确定信号的调理方法，并确定相应的接口电路。 大部分的信号在进行A/D转换之前都需要进行信号调理。该步骤是要解决如下问题： 对弱信号进行增益放大； 对强信号进行隔离； 选择抗混迭滤波器滤掉不需要的高频谐波； 为传感器提供激励源； 采样保持电路可保证各路信号的同步采样； 前置多路切换开关提高扫描的信号通道数。 第三步：确定A/D转换的装置 根据被测信号的最高频率确定A/D的采样速度，确定A/D变换的精度，选择不同精度的数据采集板卡。目前较常用的板卡精度有8 位、12位、16位、20位等几个档次。因技术上的原因，当你选择采样速度快的板卡时，它的精度就会受到限制。当你选择精度高的数据采集板卡时，它的采集速度也不可能太快。此外，I/O的数量、最高时基频率、计算机平台都是需要考虑的问题。 第四步：选择电缆连接传感器，信号调理装置和数据采集板 这里主要考虑的问题是屏蔽抗干扰。如果传输距离远，或周 围有强干扰源，一定要选择屏蔽电缆连接系统各部分装置。 ?第五步：确定软件开发平台，编写系统应用程序。如FFT、数字滤波器、三度倍频程（Third-Octave）、联合时频分析、小波分析以及模糊逻辑控制等算法在虚拟仪器系统中得以充分的利用，与DSP硬件相比，具有更为广泛的适用性和可用性。 LabVIEW软件开发平台是面向科学家和工程师的应用程序开发平台。它是一个图形化的编程工具，直观、高效、交互性好，并且包括了大量的面向测控应用的GUI对象和例程，还拥有许多针对更具体应用领域的附加软件包。 LabWindows/CVI是一个面向C语言程序员的应用程序开发平台，包含标准的ANSI C和丰富的面向测控的应用工具库。它具有代码自动生成技术、人机交互编程技术，可方便同VC、BC、Watcom C等通用编程平台兼容。同LabVIEW一样，该平台也具有大量的针对测控应用的GUI对象和例程及附加工