第1章 虚拟仪器及应用_
第1章 LabVIEW概述
Web发布工具
高级 选项
用于创建HTML文件和嵌入式VI前面板图像
包括批量编辑、错误代码编辑、编辑选板、导入导出字 符串等功能 多种选项设置
7．“窗口”菜单
表1-7
选 项
工具菜单功能列表
功 能
显示程序框图/显示前面板 左右两栏显示 上下两栏显示 最大化窗口 全部窗口
显示出对应程序的程序框图/前面板 在屏幕上分左右两栏显示前面板和程序框图 在屏幕上分上下两栏显示前面板和程序框图 使对应窗口最大化 点击后显示当前打开的全部文件的类型、文件名、路径等
VI修订历史
运行时菜单 查找和替换 显示搜索结果
编辑当前VI的修定历史
编辑运行时菜单。定制用户需要的选单项 查找或替换选中的对象 显示搜索的结果
3．“查看”菜单
表1-3
选 项 打开控件选板 打开函数选板 打开工具选板 查看错误列表 查看VI层次结构 查看LabVIEW类层次结构 查看选中子VI的调用关系 打开类浏览器 打开ActiveX属性列表窗口 打开LabVIEW 8.5的启动窗口 打开导航窗口 显示工具栏选项 控件选板 函数选板 工具选板 错误列表 VI层次结构 LabVIEW类层次结构 浏览关系 类浏览器 ActiveX属性浏览器 启动窗口 导航窗口 工具栏
1.1 LabVIEW的起源与发展
LabVIEW的全称为Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench（实 验室虚拟仪器集成环境），是由美国国家 仪器公司（National Instruments，NI） 创立的一种功能强大而又灵活的仪器和分 析软件应用开发工具。
1.5.4 LabVIEW帮助系统
图1-16
虚拟仪器程序设计及应用
虚拟仪器程序设计及应用虚拟仪器程序设计及应用是指通过计算机软件模拟和实现各种仪器的功能，来实现仪器的自动化控制、数据采集、数据处理和实时显示等功能。
虚拟仪器程序设计能够提供灵活性和可扩展性，帮助人们更方便地进行科学研究和工程实验。
在虚拟仪器程序设计中，首先需要确定自己想要实现的虚拟仪器的功能和性能要求，然后根据这些要求选择适当的编程语言进行开发。
常用的编程语言有LabVIEW、Python、C++等。
虚拟仪器程序设计主要包含以下几个方面的内容：1. 仪器控制和数据采集：虚拟仪器程序设计可以通过软件来控制和操作各种硬件设备，例如传感器、执行器和电子仪器等。
通过虚拟仪器程序，可以实现对实验仪器的远程控制和自动化操作，数据采集和传输。
2. 数据处理和分析：虚拟仪器程序设计可以对采集到的数据进行处理和分析，例如进行数学运算、滤波、变换、统计分析等。
通过虚拟仪器程序设计，人们可以更方便地对实验数据进行处理和分析，以获得更准确的结果。
3. 实时显示和可视化：虚拟仪器程序设计可以实时显示实验数据和结果，并将其以图表、曲线、动画等形式显示出来。
通过可视化方式，人们可以直观地观察数据的变化趋势和结果的变化，便于分析和判断。
4. 用户界面设计：虚拟仪器程序设计中，需要设计友好的用户界面，以便用户能够方便地操作和控制仪器。
界面设计应该简洁明了，功能齐全，并且适应不同的操作习惯和需求。
虚拟仪器程序设计在科学研究和工程实验中有广泛的应用。
以下是一些实际应用场景：1. 科学研究：在科学研究中，虚拟仪器程序设计可以用于实验室设备的自动化控制和数据采集，实时显示和分析实验数据，辅助科研人员进行实验研究。
2. 工程实验：在工程实验中，虚拟仪器程序设计可以用于测试和监测各种设备和结构的性能和参数。
通过虚拟仪器程序设计，可以实现对实验设备的远程控制和实时数据采集，减少人工操作和降低实验风险。
3. 生产和质量控制：虚拟仪器程序设计可以用于生产线上的质量控制和监测。
《虚拟仪器技术》课程设计
目录第1章《虚拟仪器技术》课程设计任务书 (3)1.1课程设计任务 (3)1.2课程设计目的 (3)1.3课程设计要求 (4)1.4课程设计内容 (4)1.5课程设计报告要求 (4)1.6课程设计进度安排 (5)1.7课程设计考核办法 (5)第二章总体设计方案 (6)2.1虚拟仪器 (6)2.1.1虚拟仪器的概述 (6)2.1.2虚拟仪器的概念 (6)2.1.3虚拟仪器的特点 (6)2.1.4虚拟仪器在各方面的应用 (7)2.2 LabVIEW (8)2.2.1 LabVIEW的发展历程 (8)2.2.2 LabVIEW的概念 (8)2.2.3 LABVIEW的操作面板 (9)2.2.4 LABVIEW的应用领域 (10)2.3 多功能数字滤波器 (11)2.3.1滤波器的概念 (11)2.3.2滤波器分类 (11)2.3.2.1根据滤波器的选频作用分类 (11)2.3.2.2根据“最佳逼近特性”标准分类 (11)2.3.2.3理想滤波器 (12)2.3.3实际滤波器 (12)2.3.3.1实际滤波器的基本参数 (12)2.3.4多功能数字滤波器的总体结构图 (14)第三章多功能数字滤波器原理及功能 (15)3.1 多功能数字滤波器原理 (15)3.1.1前面板结构布局 (15)3.3.2、前面板部分功能界面说明 (18)第四章多功能数字滤波器的程序设计及运行调试 (21)4.1流程图 (21)4.2框图程序的设计 (22)4.2.1波形类型选择框 (22)4.2.2 噪声类型选择框 (23)4.2.3滤波器类型选择框图 (25)4.2.4波形显示选择框 (27)4.2.5大致的总程序框图 (27)4.3、运行调试 (29)4.3.1不添加噪声的波形显示 (29)4.3.2加入噪声后的波形显示 (29)4.3.2.1选择IIR滤波器的波形变化 (30)4.3.2.2选择FIR滤波器的波形变化 (30)4.3.2.3选择中值滤波器的波形变化 (31)第五章收获、体会 (32)参考文献 (33)第一章《虚拟仪器技术》课程设计任务书题目：多功能数字滤波器设计1.1课程设计任务数字滤波器是数字信号分析中重要的组成部分，数字滤波器与模拟滤波器相比具有准确度和稳定性高，系统函数容易改变,灵活性高，不存在阻抗匹配问题，便于大规模集成，可实现多位滤波等优点，因而数字滤波器在工程中得到了广泛的应用。
虚拟仪器在电子技术演示实验中的应用
虚拟仪器在电子技术演示实验中的应用虚拟仪器是一种基于计算机技术和虚拟现实技术的仿真实验设备，可以模拟各种实验现象和操作过程。
在电子技术演示实验中，虚拟仪器具有以下应用：1. 电路实验模拟：虚拟仪器可以模拟电路的工作原理和实验现象，学生可以通过调整参数和接线来观察电路的变化，并且可以随时查看各种电压、电流和功率的数值。
这样，在实际操作和测量之前，学生可以通过虚拟实验，提前熟悉电路的工作原理，提高实验成功率。
2. 信号采集和处理：电子技术实验中，通常需要采集和处理各种信号，虚拟仪器可以通过模拟各种信号源和信号处理设备的输入输出特性，帮助学生了解信号采集和处理的原理。
虚拟仪器还可以实时显示和保存信号波形，方便学生进行后续信号处理和分析。
3. 仪器控制和自动化实验：虚拟仪器可以模拟实际的仪器设备，如示波器、函数发生器、信号分析仪等，通过计算机的控制程序，可以实现对仪器的自动控制和参数调节。
这样，学生可以在虚拟实验中学习仪器的使用方法和控制原理，提高实验效率和准确性。
4. 故障诊断和维修：虚拟仪器可以模拟电子设备的各种故障（如线路短路、元器件损坏等），学生可以通过虚拟实验，观察故障现象和测量数据，分析故障原因，并提出相应的维修方案。
这样，学生在实际故障维修中能够更加熟练地运用专业知识和技能。
5. 应用实验和创新设计：虚拟仪器可以模拟各种电子技术应用场景，如通信系统、控制系统等。
学生可以通过虚拟实验，了解电子技术在实际应用中的工作原理和特点，并进行创新设计和优化改进，提高自己的实践能力和创新能力。
虚拟仪器在电子技术演示实验中具有重要的应用价值，不仅能够加深对电子技术原理的理解，还能够提高学生的实验操作和问题解决能力。
虚拟仪器还具有可扩展性和可重复性的特点，可以方便地进行实验参数的修改和实验过程的再现，为学生提供更加灵活和多样的实验学习环境。
虚拟仪器应用
虚拟仪器应用虚拟仪器(virtualinstrument,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）高效率的软件。
软件就是虚拟仪器技术中最重要的部分。
功能强大、非常简单processed的软件并使整个过程自动展开。
采用恰当的软件工具并通过设计或调用特定的程序模块,可以高效率地建立自己的应用领域以及亲善的人机交互界面。
标准图形化编程软件―――labview,不仅能够随心所欲便利地顺利完成与各种软硬件的相连接,更能够提供更多强悍的时程数据处理能力,设置数据处理、切换、存储的方式,并表明结果。
此外更多交互式的测量工具和更高层的系统管理软件工具,可以满足用户对高性能应用领域的设计市场需求。
利用功能强大的软件,就可以在仪器中建立智能性和决策功能,从而充分发挥虚拟仪器技术在测试应用领域中的强悍优势。
（二）模块化的i/o硬件。
面对如今日益复杂的测试测量应用,无论是使用vxi、pxi、usb等哪一种总线,都可以采用适当功能的模块化硬件产品。
高性能的硬件产品融合有效率的开发软件,可以建立全然自定义的测量系统,满足用户各种独有的应用领域建议。
（三）用于集成的软硬件平台。
专为测试任务设计的pxi硬件平台,已经成为当今测试、测量和自动化应用的标准平台,它的开放式构架、灵活性和pc技术的成本优势为测量和自动化行业带来了一场翻天覆地的改革。
虚拟仪器在实验教学中的应用
虚拟仪器在实验教学中的应用
近几年来，教育技术的发展与实验室教学环境的改进，使虚拟仪器在实验教学中的应用受到了广泛的重视。
虚拟仪器是指使用软件模拟真实电子仪器的一种仪器技术。
它采用统一的标准界面，可以将复杂的实验过程，如信号的模拟、采样等，模拟成简单的操作，易于学生掌握。
首先，虚拟仪器可以提高实验效率。
实验中，虚拟仪器可以减少不必要的步骤，有效地增加实验速度，提高实验效率。
此外，虚拟仪器还可以实现对实验结果的在线监控，可以有效保证实验过程中实验结果的准确性，确保实验工作的稳定性和可靠性。
其次，虚拟仪器可以提高实验教学的安全性。
由于虚拟仪器是通过软件的模拟来实现的，它可以将实验教学过程中的操作风险降到最低，减少对学生的安全隐患。
同时，它还可以减少实验教学过程中可能出现的破坏性的问题，如爆炸、火灾等，有效保护实验室的安全。
此外，虚拟仪器还可以提高教师的教学研究水平。
因为虚拟仪器可以模拟各种工作环境，帮助教师和学生能够迅速地掌握实验过程，同时也可以帮助教师尝试更多的实验，从而提高教师的教学研究水平。
最后，虚拟仪器可以提高实验教学的信息化水平。
虚拟仪器可以将信息化应用到实验教学中，即实现实验过程中的知识技能示范和简单实验任务的计算机模拟，有效地实现实验教学的信息化。
综上所述，虚拟仪器在实验教学中有很多应用。
它可以提高实验效率、提高实验教学的安全性、提高教师的教学研究水平，以及提高实验教学的信息化水平，有助于提升实验教学质量，促进学生的学习发展。
因此，现在，许多高校和研究机构都在积极开展虚拟仪器实验教学的研究和应用，以帮助学生掌握相关技能，实现学习成果。
虚拟仪器技术的应用案例
虚拟仪器技术是一种基于计算机和软件的测量和控制系统，它可以通过软件模拟各种物理、电学或机械设备，以实现各种测试、分析和控制任务。
以下是虚拟仪器技术的应用案例：
虚拟测试平台：将虚拟仪器技术应用于汽车、航空航天等领域，可以构建出真实且可靠的虚拟测试平台，对各种零部件进行测试和仿真。
生产线监测：利用虚拟仪器技术，可以开发出能够监测生产线的工作状态和性能的虚拟仪器，从而提高生产效率并减少故障。
医疗诊断：虚拟仪器技术可以应用于医疗领域，如开发出虚拟血压计、心电图等设备，可以帮助医生更快速、更准确地进行疾病诊断和治疗。
环境监测：虚拟仪器技术可以应用于环境监测中，如气体检测仪、水质监测仪等，能够及时检测环境污染并采取相应的措施。
教育培训：虚拟仪器技术可以被应用于教育领域，如开发出虚拟实验室、虚拟仪器等，可以帮助学生更好地理解和掌握相关知识。
总之，虚拟仪器技术在各个领域都有广泛的应用，通过模拟真实设备，可以提高测试效率和准确性，并降低成本。
虚拟仪器在电子技术演示实验中的应用
虚拟仪器在电子技术演示实验中的应用随着科技的不断发展，虚拟仪器成为了电子技术教学和实验的新宠。
传统的电子实验室往往需要使用大量的实际仪器和设备，而虚拟仪器则可以通过计算机模拟出各种仪器的功能，使实验过程更加便捷和高效。
在电子技术的教学实验中，虚拟仪器的应用已经成为一种趋势，它不仅能够提高实验的效率，还能够降低实验成本，更重要的是提供了更多可能性和灵活性。
1. 虚拟示波器示波器是电子技术中常用的仪器，用于观测电压信号的波形。
传统的示波器体积庞大，使用起来不太方便，而虚拟示波器则能够通过计算机显示出电压信号的波形，不仅操作简单，而且可以保存和分享数据。
在电子技术演示实验中，虚拟示波器可以直观地显示电路中各种信号的变化，帮助学生更好地理解电路的工作原理。
2. 虚拟信号发生器信号发生器是电子技术实验中常用的仪器，用于产生各种频率和幅度的信号。
传统的信号发生器价格昂贵，使用起来也比较复杂，而虚拟信号发生器则可以通过软件模拟出各种信号，不仅操作方便，而且功能丰富。
在电子技术演示实验中，虚拟信号发生器可以模拟出各种电路中需要的输入信号，帮助学生进行实验和调试。
1. 便捷高效传统的电子实验室需要使用大量的实际仪器和设备，而虚拟仪器则可以通过计算机模拟出各种仪器的功能，不仅节省了大量的空间，而且操作起来更加便捷和高效。
2. 降低成本传统的电子实验室需要购买大量的实际仪器和设备，而虚拟仪器则只需要购买一台计算机和相应的软件，大大降低了实验的成本。
3. 更多可能性和灵活性虚拟仪器的功能可以通过软件进行升级和扩展，而传统的仪器则需要购买新的设备。
虚拟仪器可以为电子技术演示实验提供更多的可能性和灵活性，帮助学生更好地理解电子技术的原理和应用。
虽然虚拟仪器在电子技术演示实验中有诸多优势，但也面临着一些挑战。
1. 技术支持虚拟仪器的使用需要一定的计算机技术支持，包括软件的安装和使用，计算机的配置等。
而一些学校或实验室可能在技术支持方面存在不足，导致虚拟仪器的应用受到一定的限制。
labview入门教程
第一章虚拟仪器及LabVIEW入门１．1虚拟仪器概述虚拟仪器（virtual instrumention）是基于计算机的仪器。
计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。
粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。
随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。
另一种方式是将仪器装入计算机。
以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。
虚拟仪器主要是指这种方式。
下面的框图反映了常见的虚拟仪器方案。
虚拟仪器的主要特点有：�尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。
�可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能更强的仪器。
�用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。
虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。
虚拟仪器的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。
目前在这一领域内，使用较为广泛的计算机语言是美国NI公司的LabVIEW。
虚拟仪器的起源可以追朔到20世纪70年代，那时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当的发展。
PC机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，甚至在Microsoft公司的Windows诞生之前，NI公司已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW2.0以前的版本。
对虚拟仪器和LabVIEW长期、系统、有效的研究开发使得该公司成为业界公认的权威。
普通的PC有一些不可避免的弱点。
用它构建的虚拟仪器或计算机测试系统性能不可能太高。
目前作为计算机化仪器的一个重要发展方向是制定了VXI标准，这是一种插卡式的仪器。
每一种仪器是一个插卡，为了保证仪器的性能，又采用了较多的硬件，但这些卡式仪器本身都没有面板，其面板仍然用虚拟的方式在计算机屏幕上出现。
这些卡插入标准的VXI 机箱，再与计算机相连，就组成了一个测试系统。
VXI仪器价格昂贵，目前又推出了一种较为便宜的PXI标准仪器。
虚拟仪器在实验教学中的应用
虚拟仪器在实验教学中的应用
虚拟仪器是指使用计算机技术、虚拟现实技术等手段模拟高精度、高
复杂度的实验系统，对实验操作进行模拟和仿真的软件系统。
虚拟仪器已
经成为实验教学中的一种趋势，受到了越来越多教师和学生的欢迎和支持。
以下是虚拟仪器在实验教学中的应用：
1.实验预习和复习：通过虚拟仪器，学生可以在课前和课后模拟实验
操作，了解实验原理和流程，有助于增强学习效果。
2.节约实验设备和资源：虚拟仪器可模拟不同实验设置，并在实验室
之外进行实验操作，节约了实验设备和资源的开销。
3.促进学生的实验能力和创新思维：通过虚拟仪器，学生可以自由地
探索和发现，培养实验能力和创新思维。
4.提高实验数据的准确性和可靠性：虚拟仪器可以通过细致的操作过程，减少实验操作误差的产生，提高实验数据的准确性和可靠性。
5.增加实验的安全性：虚拟仪器可以模拟危险性实验操作，减少实验
带来的安全隐患。
总之，虚拟仪器在实验教学中的应用不仅可以提高实验效果，降低实
验成本，还有利于培养学生创新和实验能力，是一种有广阔发展前景的教
育技术。
虚拟仪器的使用
探讨未来发展趋势和挑战
智能化发展
随着人工智能技术的不断发展，虚拟仪器将实现更高程度 的智能化，能够自动识别和处理数据，提供更加智能化的 测试结果。
跨平台应用
为了满足不同用户的需求，虚拟仪器将实现跨平台应用， 可以在不同的操作系统和设备上使用，提高灵活性和便利 性。
多功能集成
未来的虚拟仪器将实现更多功能的集成，例如信号处理、 图像识别等，为用户提供更加全面的测试解决方案。
系统的数据交换和集成。
基于Modbus协议的集成方法
02
利用Modbus协议在虚拟仪器与PLC之间建立通信连接，实现数
据的实时传输和控制。
基于以太网/IP的集成方法
03
通过以太网/IP协议，将虚拟仪器与PLC控制系统连接在同一个
网络中，实现远程监控和数据采集。
DCS控制系统集成方法论述
基于OPC UA技术的集成方法
虚拟仪器的使用
• 虚拟仪器概述 • 虚拟仪器硬件组成 • 虚拟仪器软件设计 • 虚拟仪器在测量测试中应用
• 虚拟仪器在自动化控制中应用 • 虚拟仪器在远程监控中应用 • 总结与展望
01
虚拟仪器概述
定义与发展
定义
虚拟仪器是一种基于计算机技术的测 量和控制系统，通过软件编程实现对 各种物理量的测量、分析、显示和控 制。
基于移动设备的远程监控系统采用C/S架构，用户通过移动设备上的客户端应用程序实现远程监控。
系统设计包括客户端应用程序设计、服务器端数据处理和通信协议设计等方面。
客户端应用程序需要考虑不同移动设备的兼容性和用户体验，服务器端数据处理需要保证数据的实时性 和安全性，通信协议需要满足数据传输的稳定性和可靠性。
数据安全与隐私保护
虚拟仪器在电子技术演示实验中的应用
虚拟仪器在电子技术演示实验中的应用
虚拟仪器是一种基于计算机技术的仿真软件，它可以模拟出各种实验仪器的工作原理和实验过程。
使用虚拟仪器可以替代传统的电子实验中需要使用的实物仪器，同时也可以更加直观地展示实验结果。
本文将介绍虚拟仪器在电子技术演示实验中的应用。
首先，虚拟示波器是电子实验中最常用的虚拟仪器之一。
在传统的电子实验中，示波器被用来观察电压和电流随时间的变化。
而虚拟示波器则通过模拟出示波器的显示屏和调节旋钮等操作来达到相同的效果，同时还可以实时记录和保存数据以供之后分析。
另外，虚拟函数发生器也是电子技术实验中常用的虚拟仪器。
虚拟函数发生器可以产生各种不同的波形信号，如正弦波、方波、三角波等。
与传统的函数发生器相比，虚拟函数发生器可以通过调节参数实时修改信号形状，并且还可以对信号进行频谱分析和波形滤波等操作。
除了以上两种虚拟仪器，还有一些其他的虚拟仪器也可以被应用在电子技术实验中。
例如，虚拟逻辑分析仪可以用于数字电路的设计和测试，虚拟电源也可以用来模拟电路的供电过程。
1. 可以省去购买和保养实物仪器的成本，同时还可以节省实验场地的占用。
2. 可以实时记录和保存数据，方便后续的数据分析和处理。
3. 可以模拟出各种实验情况，如不同电源电压、不同电阻电容等等，从而提高实验的多样性和灵活性。
4. 可以更加直观地展示实验结果，提高学生的学习兴趣和学习效果。
总之，虚拟仪器的应用在电子技术演示实验中是不可替代的。
它不仅可以提高实验的效率和灵活性，还可以更加直观地展示实验结果。
因此，我们应该更加积极地推广和使用虚拟仪器，在电子技术教育中发挥最大的作用。
第1章 虚拟仪器基础-LabVIEW虚拟仪器设计与应用(第2版)-胡乾苗-清华大学出版社
对
象
串口仪器/PLC
现场总线设备
其他总线类设备等
计
算
机
网
或
工
络
作
站
虚拟仪器软件
从组成结构上虚拟仪器可分为通用仪器硬件平台（简称 硬件平台）和应用软件两大部分。
1. 虚拟仪器的硬件平台 作用是获取测试对象的被测信号，由计算机和I/O接口设备组成。 (1) 计算机是虚拟仪器硬件平台的核心，一般为PC或者工作站。
都是一个计算机插件，每种仪器都没有硬件构成的仪器面板，而由计算 机显示屏替代。
VXI（VMEbus eXtensions for Instrumentation）总线是一种高速 计算机总线在仪器领域的扩展。VXI总线系统由一个VXI总线主机箱、若 干VXI总线器件、一个VXI总线资源管理器和主控制器组成。
根据构成虚拟仪器接口总线的不同，虚拟仪器系统可以分 为PC-DAQ系统、GPIB系统、 VXI/PXI/LXI系统、串口系统、 现场总线系统等。
1. PC-DAQ系统 P件平台组成的插卡式虚拟仪器系统。它采用PCI或ISA计 算机总线，故将数据采集卡插入计算机的PCI槽即可。
虚拟仪器中的“虚拟”一词主要包含以下两个方面的含义：
(1)虚拟仪器的面板是虚拟的 虚拟仪器面板上的“开关”、“旋钮”等图标，外形与传
统仪器的“开关”、“旋钮”等实物相像，实现的功能也相同， 只是虚拟仪器上的控件是通过计算机的鼠标和键盘来操作，实际 功能通过相应的软件程序来实现。 (2) 虚拟仪器的测量功能是通过软件编程来实现的
虚拟仪器的实质是利用计算机显示器的显示功能来模 拟传统仪器的控制面板，以多种表达形式输出控制信号或 检测结果；利用计算机强大的软件功能实现信号的运算、 分析、处理；利用I/O接口设备完成信号的采集与调理，从 而完成各种测试功能的计算机测试系统。
虚拟仪器及其在机械测试中的应用
虚拟仪器及其在机械测试中的应用
虚拟仪器是指利用计算机技术和软件实现的具备仪器功能的系统。
它通过将传感器、数据采集卡、信号处理器等硬件设备替换为软件模块，使得仪器的功能可以在计算机上进行模拟和实现。
在机械测试中，虚拟仪器可以应用于以下方面：
1. 数据采集与分析：虚拟仪器可以实时采集机械测试过程中的各种数据，如力、位移、应力、应变等，并通过软件进行数据分析和处理。
可以提供多种数据处理方法和算法，方便对测试结果进行有效分析和评估。
2. 信号处理：虚拟仪器可以对采集的信号进行实时处理，包括滤波、放大、变换等操作。
通过软件模块可以实现各种复杂的信号处理算法，如傅里叶变换、小波变换等，以提取信号中的有效信息。
3. 控制与调试：虚拟仪器可以通过软件控制机械测试设备的动作和参数设置。
通过编程和人机交互界面，可以实现自动化控制和远程操作。
同时，虚拟仪器还提供了调试功能，能够对测试设备进行诊断和故障排除。
4. 虚拟仿真：虚拟仪器可以在计算机上进行机械测试的虚拟仿真。
通过软件模拟测试过程和测试条件，可以预测并评估机械结构的性能和可靠性。
虚拟仿真可以节约成本和时间，避免实际测试中可能存在的危险和问题。
总的来说，虚拟仪器在机械测试中的应用主要体现在数据采集与分析、信号处理、控制与调试以及虚拟仿真等方面。
通过虚拟仪器的应用，可以提高测试的效率和准确性，同时也为机械测试的研究和发展提供了新的手段和途径。
虚拟仪器在高校实验室中的应用
虚拟仪器在高校实验室中的应用
高校实验室是实施教学、科研、服务社会等各项工作的重要场所，仪器设备配备往往决定实验室的实际效果。
虚拟仪器作为一种近年来新兴的仪器设备，已经在高校实验室中得到了越来越广泛的应用，甚至可以说其功能更为强大。
首先，虚拟仪器可以野外实验检测。
典型的野外实验，可以通过无线连接，将虚拟仪器装置安装在野外实验地，遥控回传野外实验信息，实现对野外的监测和科学研究。
其次，虚拟仪器可以模拟实验。
模拟实验旨在实现仪器设备的大规模实现，并降低设备的成本。
同时，使用该仪器的实验室可以非常大幅度地改变参与者的学习体验，让他们感受到实验室的真实性和实时性，更易于吸收和理解仪器使用。
此外，虚拟仪器还可以弥补传统实验因时间空间限制而没有办法完成的不足。
因为虚拟仪器可以在短时间内进行仪器设备的大规模模拟实践，从而避免仪器使用的地域限制，使实验室参与者能够获得更多额外的学习机会。
总之，虚拟仪器的出现极大地改变了高校实验室的景象，为高校的实验教学提供了更多的可能。
各高校实验室应该重视虚拟仪器的运用，为学生提供更加全面的知识和能力。
虚拟仪器应用
虚拟仪器LabView软件的介绍随着计算机技术、微电子技术和网络技术的迅速发展，传统仪器己经不能适应现代测控系统的要求，美国国家仪器公司率先提出虚拟仪器的概念，它彻底打破了传统仪器由厂家定义、用户无法改变的模式，使得用户可以自己定义仪器，灵活地设计仪器系统，以满足多样化的需求。
从而使电子测量仪器和自动控制领域发生了一场巨大的变革。
虚拟仪器是指具有虚拟仪器面板的个人计算机仪器，即是在通用计算机上加上一组软件或硬件，使得使用者在操作这台计算机时，就像在操作一台他自己设计的专用传统电子仪器。
其实质是将计算机技术和仪器技术相结合，把传统仪器的三大功能，全部放在计算机上来完成。
利用计算机屏幕形象、方便地模拟各种仪器控制面板，以各种形式表达输出检测结果；用计算机软件实现各种各样的信号分析、处理及存储，完成多种多样的测试功能；用键盘或鼠标代替传统仪器的面板按键与旋钮，人手不再触及仪器本身，实现硬件软件化的结果。
虚拟仪器充分利用最新的计算机技术来实现和扩展仪器的功能，进而逐步代替传统仪器完成某些功能，如数据的采集、分析、显示和存储等，最终达到取代传统电子仪器的目的。
LabVIEW是实验室虚拟仪器集成环境(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)的简称，是目前应用最广、功能最强、发展最快的图形化软件开发环境。
得到工业界和学术界的普遍认可和好评。
它可以把复杂、繁琐、费时的文本语言编程简化成用菜单或图标提示的方法选择功能(图形)，用线条将各种功能(图形)连接起来的简单图形编程方式，为没有编程经验的用户进行编程、调试提供了简单方便、完整的环境和工具，尤其适合于从事科研、开发的科学家和工程技术人员使用。
LabVIEW是一种虚拟仪器开发平台软件，能够以其直观简便的编程方式、众多的源代码级的设备驱动程序、多种多样的分析和表达功能支持，为用户快捷地构筑自己在实际工程中所需要的仪器系统创造了基础条件。
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使用者用鼠标点击虚拟面板，就可操作这 台计算机系统硬件平台，就如同使用一台专用电 测量仪器。虚拟仪器的出现，使测量仪器与个人 计算机的界线模糊了。 虚拟仪器是利用PC计算机显示器(CRT)的 显示功能模拟传统仪器的控制面板，以多种形式 表达输出检测结果，利用PC计算机强大的软件功 能实现信号数据的运算、分析、处理，由I/O接口 设备完成信号的采集、测量与调理，从而完成各 种测试功能的一种计算机仪器系统。“虚拟”二 字主要包含两方面的含义：
•
(a)
图1–4 虚拟温度记录仪
(a) 前面板；(b) 流程图
(b) 图1–4 虚拟温度记录仪
(a) 前面板；(b) 流程图
因此，我们设计一个虚拟仪器是在两个窗口 中进行。 第一个是前面板开发窗口，标志是 “Untitled 1 (―1‖可以是其它的阿拉伯数字2、 3、…)‖，所有虚拟仪器前面板的设计都是在这个 窗口中进行并完成；第二个是流程图编辑窗口， 标志是“Untitled 1 Diagram‖。
1. Panel (前面板) 及其开发窗口
当我们在图1–3所示的主对话框中选择 “New VI‖后，出现的第一个窗口是前面板开发窗 口，如图1–5(a)所示。窗口中包含主菜单栏 (File, Edit, Operate, Project, Windows, Help) 和快捷工 具栏。 设计制作虚拟仪器前面板，就是用Tools (工 具) 模板中相应的工具去取用Controls (控制)模板 上的有关控件，摆放到窗口中的适当位置，来组 成虚拟仪器前面板。
I / O 接口设备 PC-DAQ GPIB仪器 被测信号 串口仪器 VXI模块 PXI模块 计算机
图1–1 虚拟仪器的构成方式 Nhomakorabea PC–DAQ系统：是以数据采集板、 信号调理电 路和计算机为仪器硬件平台组成的插卡式虚拟仪器 系统。采用PCI或ISA计算机本身的总线，故将数采 卡/板 (DAQ) 插入计算机的空槽中即可。
(b)
图1–6 窗口中使用的模板
(a) 前面板开发窗口； (b) 流程图编辑窗口
5. 主菜单栏及快捷工具栏
主菜单栏及快捷工具栏用于虚拟仪器的设计、编 辑及运行。 1) 主菜单栏简介 主菜单栏共有六个子菜单。 ① File子菜单。在进入LabVIEW开发窗口后， 如果想新建 (New)、打开 (Open)、保存(Save)、打 印(Print)，关闭(Close) VI时，点击File中的相应选项。 当我们在New VI环境中欲进入Open VI时，不必退回 图1–3的主对话框。
第二，虚拟仪器测量功能是由软件编程来 实现的。
在以PC计算机为核心组成的硬件平台支持 下，通过软件编程设计来实现仪器的测试功能， 而且可以通过不同测试功能的软件模块的组合来 实现多种测试功能，因此有在硬件平台确定后 “软件就是仪器”的说法。它体现了测试技术与 计算机深层次的结合。
1.1.2 虚拟仪器的特点 虚拟仪器的特点可归纳为：
图1–5 前面板开发窗口及流程图编辑窗口 (a) 前面板开发窗口；(b) 流程图编辑窗口
2. Diagram (流程图) 及其编辑窗口
流程图是图形化的源代码，是VI测试功能 软件的图形化表述。虚拟仪器是由软件编程来实 现测试功能的，而软件编程分两种：一种为基于 传统的文本式编程方式，如Labwindows/CVI； 另一种是图形化编程方式。LabVIEW采用图形化 编程方式。在流程图编辑窗口，选用Tools (工具) 模板中相应的工具去取用Functions (功能) 模板 上的有关图标来设计制作虚拟仪器流程图，以完 成虚拟仪器的设计工作。
⑦ 强大的Internet功能，支持常用网络协议，方便网 络、远程测控仪器的开发。
第1章
LabVIEW概述
1.2.3 如何获取LabVIEW8.6软件
1.2.4 如何安装LabVIEW8.6软件
图1–2 LabVIEW软件安装后的目录
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1.2.5 LabVIEW软件包内容简介 在图1–3所示的LabVIEW8.6主对话 框中有六个大项，LabVIEW软件包内容 分别包含在这六个项目中。
第一，虚拟仪器的面板是虚拟的。
虚拟仪器面板上的各种“控件”与传统仪 器面板上的各种“器件”所完成的功能是相同的。 如由各种开关、按键、显示器等实现仪器电源的 “通”、“断”；被测信号“输入通道”、 “放 大倍数”等参数设置；测量结果的“数值显示”、 “波形显示”等。
传统仪器面板上的器件都是“实物”，而且是由 “手动”、“触摸”来进行操作的，而虚拟仪器面板 控件是外形与实物相像的“图标”，“通”、“断”、 “放大”等，对应着相应的软件程序。因此，设计虚 拟面板的过程就是在“前面板”设计窗口中，从控制 模板选取、摆放所需的图形“控件”。大多数初学者 多可以利用虚拟仪器的软件开发工具，尤其是 LabVIEW图形化编程语言，在短时间内轻松完成一个 美观而又实用的“虚拟仪器前面板”的设计，整个设 计过程轻松而有趣。
① 图形化的编程方式，设计者无需写任何文本格式 的代码，是真正的工程师的语言。 ② 提供了丰富的数据采集、分析及存储的库函数。 ③ 既提供了传统的程序调试手段，如设置断点、单 步运行，同时提供有独到的高亮执行工具，使程 序动画式运行，利于设计者观察程序运行的细节， 使程序的调试和开发更为便捷。
④ 32 bit的编译器编译生成32 bit的编译程序，保证 用户数据采集、测试和测量方案的高速执行。 ⑤ 囊括了DAQ、GPIB、PXI、VXI、RS–232 / 485 在内的各种仪器通信总线标准的所有功能函数， 使得不懂总线标准的开发者也能够驱动不同总线 标准接口设备与仪器。 ⑥ 提供大量与外部代码或软件进行连接的机制，诸 如DLLs (动态连接库)、DDE (共享库)、ActiveX 等。
GPIB系统：以GPIB标准总线仪器与计算机为仪器 硬件平台组成的虚拟仪器测试系统。 VXI系统：以VXI标准总线仪器模块与计算机为仪 器硬件平台组成的虚拟仪器测试系统。 PXI系统：以PXI标准总线仪器模块与计算机为仪 器硬件平台组成的虚拟仪器测试系统。
串口系统：以Serial标准总线仪器与计算机为 仪器硬件平台组成的虚拟仪器测试系统。 无论上述哪种VI系统，都是通过应用软件将 仪器硬件与通用计算机相结合。其中，PC–DAQ 测量系统是构成VI的最基本的方式，也是最廉价 的方式。
3) Tools Palette (工具模板) 的调用方法 选择主菜单“Windows>>Show Tools Palette‖即弹出，如图1–11 (a)、(b) 中的Tools Palette (工具模板)。
(a) 图1–6 窗口中使用的模板 (a) 前面板开发窗口； (b) 流程图编辑窗口
4. 取用控件和模板的各种方法
1) Controls Palette (控制模板) 的调用方法 在前面板开发窗口，选择主菜单 “Windows>>Show Controls Palette‖或按鼠标右 键即弹出，如图1–6 (a) 中的Controls Palette (控制 模板)。 2) Functions Palette (功能模板) 的调用方法 在流程图编辑窗口，选择主菜单 “Windows>>Show Functions Palette‖或按鼠标右 键即弹出，如图1–6 (b) 中的Functions Palette (功 能模板)。
3. 前面板开发窗口和流程图编辑窗口的转 换方法
1) 从前面板开发窗口切换到流程图编辑窗口的 方法 选择主菜单“Windows>>Show Diagram‖或 按“Ctrl＋E‖键，如图1–5(b)所示。 2) 从流程图编辑窗口转到前面板开发窗口的方 法 选择主菜单“Windows>>Show Panel‖或按 “Ctrl＋E‖键。
Basic、Labwindows/CVI等。 图形化编程语言：如LabVIEW、HPVEE等。 这些软件开发工具为用户设计虚拟仪器应用 软件提供了最大限度的方便条件与良好的开发环境。 本书要介绍的是LabVIEW图形化编程语言。
1.2 LabVIEW 简 介
1.2.1 什么是LabVIEW
LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，实验室虚拟仪器工程平台)是美国NI公司 (National Instrument Company)推出的一种基于G语言 (Graphics Language，图形化编程语言) 的虚拟仪器软 件开发工具。
图1–3 LabVIEW8.6主对话框
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1.2.5.1 New VI New VI是LabVIEW提供给用户创 建/设计虚拟仪器的工作环境。一个VI由 两部分组成：一个前面板 (Panel) 和一个 流程图 (Diagram) (或称后面板)，如图1– 4 (a)、 (b) 所示。前面板的功能等效于传 统测试仪器的前面板；流程图的功能等 效于传统测试仪器与前面板相联系的硬 件电路。
虚拟仪器及应用
主讲人：贠今天
第1章 LabVIEW概述
1.1 虚拟仪器的基本概念 1.2 LabVIEW简介 1.3 练习实验 本章小结
1.1 虚拟仪器的基本概念
1.1.1 什么是虚拟仪器 20世纪80年代末美国研制成功了虚拟仪器。 虚拟仪器的发展标志着自动测试与电子测量 仪器领域技术发展的一个崭新方向。所谓虚 拟仪器(Virtual Instrument，简称VI)，就是在 以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户 设计定义、具有虚拟面板、测试功能由测试 软件实现的一种计算机仪器系统。
虚拟仪器在工程应用和社会经济效益方面 具有突出优势。目前，我国高档台式仪器如数字 示波器、频谱分析仪、逻辑分析仪等还主要依赖 进口，这些仪器加工工艺复杂，对制造水平要求 高，生产突破有困难，而采用虚拟仪器技术，可 以通过只采购必要的通用仪器硬件来设计自己的 高性能价格比的仪器系统。