基于LabVIEW的波形发生与显示

第27卷 第3期临沂师范学院学报2005年6月Vol.27No.3Journal of Liny i T eachers p College Jun.2005
收稿日期:2005-04-20
作者简介:曹会国(1970$),男,山东泰安人,泰山学院讲师,山东科技大学研究生,主要从事电子技术、微机原理等课程的教学与研究.基于LabVIEW 的波形发生与显示
曹会国1, 陈宏圣2
(1.泰山学院物理系; 2.泰山学院应用科学系,山东泰安271000)
摘 要:介绍了基于L abVI EW 的波形产生与显示的实现方法.利用L abVIEW 及相应的虚拟仪器可以轻
松、快捷地产生并显示波形,为理工科学习和测试技术实践提供了一条捷径.
关键词:L abV IEW;虚拟仪器;波形发生与显示
中图分类号:T P 206+.1 文献标识码:A 文章编号:1009-6051(2005)03-0024-03
在理工科各门功课的学习及测试技术实践中,经常涉及有关波形产生的与显示问题.一般都是通过购买各种相应硬件设备来实现,需要大量的信号发生器和各种测量分析设备.购买这些设备不但需要花费大量经费,而且以后设备的维护和维修也要花费大量的人力物力,显然对于我们这个正处在发展中的国家是特别困难的.基于LabV IEW 的虚拟仪器的出现为我们很好地解决了这一难题.
LabVIEW 是Laborato ry Virtual Instrument Eng ineering Wor kbench(实验室虚拟仪器集成环境)的简称,是美国国家仪器公司NI(National Instrum ents)的创新软件产品,被誉为/科学家与工程师0的语言.虚拟仪器是LabVIEW 的精髓,通过虚拟仪器的延伸与扩展,使LabVIEW 的应用更加广泛.虚拟仪器是计算机技术与电子仪器相结合而产生的一种新的仪器模式,它通常是由个人计算机、模块化的功能硬件与用于数据分析、过程通信及图形用户界面的应用软件有机结合构成,使计算机成为一个具有各种测量功能的数字化测量平台.它利用软件在屏幕上生成各种仪器面板,完成对数据的处理、表达、传送、存储、显示等功能.通过LabVIEW 即G 语言设计相应虚拟仪器,可以很容易实现波形的发生与显示.
1 利用LabV IEW 语言设计虚拟仪器实现波形的发生与显示
当只需要一定信号波形发生和显示时,可以利用G 语言编程得到虚拟仪器,即用软件实现硬件的功能.
1.1 利用公式节点实现波形的发生与显示
LabVIEW 公式运算节点(form ula no de)是一种传统的基于文字输入的节点,用于Block Diag ram 里.用户进行数学运算时,就像在验算纸上写字一样输入函数公式,再加上显示部分即可实现函数波形显示.这里以正弦函数和余弦函数为例进行说明.图1为相应流程图,即用公式实现的正弦函数和余弦函数波形发生与显示的程序.其中内部粗框为公式节点,在公式节点边框上单击鼠标右键分别添加输入变量和输出变量.这里输入变量分别为a(振幅)、f (频率)、t(采样序列);输出变量为正弦函数和余弦函数y 1和y 2.在前面板输入振幅变量a 和频率f 的具体数值,通过图形显示Wavefor m Graph 控件来显示波形.
对应程序前面板即虚拟仪器前面板如图2所示.输入a =3;f =2,运行可得到图中波形.因此,用公式节点来产生波形非常方便,一些不易获得的被测数据都可以用此法进行测量和显示,比如李沙育图形的演示等.
1.2 利用波形发生模板实现波形的发生与显示
波形发生模板能够产生正弦波、方波、三角波、锯齿波、多频波、均匀分布白噪声、高斯分布白噪声、
第3期曹会国:基于LabV IEW的波形发生与显示
周期随机噪声等多种常用波形,还可以根据函数表达式生成函数波形.该模板位于Functions模板>> Analy ze子模板>>W av eform Generation子模板.比较常用的波形发生子模板的Vis有基本函数发生器Basic Function Denerator.vi、多频波形发生器Basic M ultitione.vi和函数波形发生器Formula Waveform.vi.其图标和功能:
图1正弦函数和余弦函数发生显示流程
图2正弦函数和余弦函数发生显示前面板
:基本函数发生器,可产生4种基本函数波形:正弦波(默认值)、三角波、方波、锯齿波等,函
数波形的幅度、频率、相位可以从仪器前面板调节,从而可以得到学习和实践所需要的波形.
:多频波形发生器,可产生由若干不同频率正弦波组成的多频波形.
:函数波形发生器,端口form ula的默认值为sin(w*t)*sin(2*pi(1)*10),其中w=2P*
frequency,函数pi(x)的定义为pi(x)=x*P.使用函数波形发生器,可根据需要产生任意函数波形.
这里以多频波形发生器来实现波形发生与显示,图3为多频波形发生器程序,图4为多频波形显示前面板,能显示多频波形及其功率谱.
2利用声卡采集外来数据实现波形的发生与显示
当需要显示外部数据波形时,需进行数据采集.数据采集系统分为硬件和软件两部分.LabVIEW 是一个较好软件开发平台,能够完成信号的采集、分析和显示.数据采集硬件包括传感器、信号调理电路、信号记录部分.其中数据采集卡是记录部分的主要组成部分.具备A/D转换功能的声卡是一种比较经济的选择.利用微机上的集成声卡,无需另加配件,实现两通道、16位、高精度的数据采集,且每个通道采样频率不小于44KH z,基本满足工程测试、教学演示和实验之用.其整体系统流程结构见图5.
临沂师范学院学报第27卷
图3多频波形发生器流程图
图4多频波形发生器前面板
由传感器得到被测信号电信号
信号经调理电路变为标准信号
声卡采集模拟电信号,进行A/D转换,得到数字信号
设备驱动程序将数字信号读入计算机
用LabV IEW设计信号测量流程及面板
运动显示波形
图5整体系统流程结构
3结语
基于LabVIEW的虚拟仪器对于实现波形发生与显示是一种很好的工具.通过LabVIEW构建相应虚拟仪器可高效、轻松、经济地进行波形发生与显示,同时可以提高设计能力,拓宽知识面.
(下转第29页)
第3期李建福等:非线性光学有机分子吸收光谱的测定及跃迁偶极矩的计算
参考文献:
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Determination of Absorption Spectru m and Transition Dipole Moment
for Nonlinear Optical Organic Molecule
LI Jian-fu,WANG Xiao-li
(Department of P hy sics,L inyi T eacher s p College,L inyi Shandong276005,China)
Abstract:The transitio n dipole m oments of tw o kinds of no nlinear optical o rganic mo lecule w ith D -P-D config uration are performed using there-lev el mo del by determining their abso rption spectrum.T he pr ediction of hig h level nonlinear optical effect that the m olecule should have a large tw o-pho to n abso rption cross is m ade by studying the structur e-pro perty relationships.A g ood basem ent is made for further study o f their nonlinear property.
Key words:nonlinear optics;organic m olecule;absorptio n spectrum;transitio n dipo le moment; tw o-pho to n absorption
(上接第26页)
参考文献:
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The Production and Display of Waveform Based on LabVIEW
CAO H u-i g uo1,CH EN H ong-sheng2
(1.D epar tment o f Physics,T aishan Colleg e;
2.Department of Applied Science,T aishan Colleg e,T aian Shando ng271000,China)
Abstract:This paper introduces the metho d throug h w hich w av eform if pr oduced and display ed based on LabVIEW.By utilizing LabVIEW and corresponding fictitious instrument,w av eform can be pro duced and display ed easily and sw iftly.T his m ethod has offered a sho rtcut fo r the study and practice of testing the technolo gies in the field o f science and engineering.
Key words:LabVIEW;fictitio us Instrument;the production and display of w aveform。