【信息化-精编】虚拟仪器测试技术

虚拟仪器测试技术目录单元1 配置虚拟仪器软件与硬件71.1 演示虚拟示波器和电压表71.2什么是虚拟仪器71.3配置虚拟仪器的硬件平台8单元2 创建和编辑、调试VI102.1 LABVIEW的基本开发平台112.4创建一个简单的VI程序172.5VI编辑和调试技术182.6创建子VI222.7调用子VI28单元3 结构控制程序设计293.1 While loop结构与chart图表293.1.1While loop结构293.1.2波形图指示器353.2移位寄存器（Shift Register）383.3 For loop错误!未定义书签。

3.4 分支(Case)结构453.4顺序结构（Sequence Structure）483.5公式节点（Formula Node）50单元4 数组（array）和图形（graphs）程序设计544.1数组（array）544.1.1 创建数组及自动索引数组544.1.2 数组函数604.2簇(cluster)644.2.1创建簇控制和显示簇644.2.2 使用簇与子VI传递数据654.2.3按名称捆绑与分解簇664.2.4数组和簇的互换674.2.5error in簇和error out簇674.2.6波形图（Waveform）674.3图形684.3.1Graph控件694.3.2 Chart独有控件704.3.3XY图形控件（XY Graph）714.3.4强度图形控件（Intensity Graph）724.3.5数字波形图控件（Digital Waveform Graph）72 单元5 字符串和文件程序设计745.1字符串745.2文件的输入/输出（I/O）765.2.1文件I/O函数765.2.２将数据写入电子表格文件77单元6数据采集(Data Acquisition)846.1基于了LABVIEW的数据采集卡系统总体结构846.2数据采集设备的设置与测试846.3采集模拟信号886.3.1 A/D转换886.3.2模拟输入参数说明896.3.4在DAQmx中创建应用程序90《虚拟测试技术》实验习题集98Excercise1：INTRODUCTION TO LABVIEW98Excercise2：CREATE A SIMPLE LABVIEW VI98Excercise3 Create a sub vi98Exercise 4 LOOP AND CHARTS98Exercise 5 ARRAY AND INDICATORS99Exercise 6 CASE AND SEQUENCE STRUCTURE100单元1配置虚拟仪器软件与硬件1.1演示虚拟示波器和电压表虚拟仪器（virtualinstrument）是基于计算机的仪器。

或者说虚拟仪器技术就是用计算机来做测量的技术。

那么计算机能做测量吗？下面先看一个两个演示例子。

例1：虚拟示波器。

图1-1虚拟示波器前面板例2：虚拟数字电压表图1-2虚拟数字电压表前面板上述例子说明：用计算机来做测量是可行的。

1.2什么是虚拟仪器虚拟仪器（virtualinstrumention）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。

实际上，所有测试仪器可概括为三大功能模块组成：数据采集、数据测试和分析、结果输出与显示。

其中数据分析和结果输出完全可由基于计算机的软件系统来完成，因此只要另外提供一定的数据采集硬件，就可构成基于计算机组成的测量测试仪器。

虚拟仪器的主要特点有：1)尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。

2)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。

3)用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。

注意：这里所指的虚拟仪器和EDA仿真软件中的虚拟仪器概念完全不同，它可以完全替代传统台式测量测试仪器实现对真实信号的测量。

而EDA仿真软件中的虚拟仪器是纯软件的、仿真的，不能测量真实的信号。

1.3配置虚拟仪器的硬件平台虚拟仪器由通用仪器的硬件平台和应用软件两部分组成。

一、硬件平台虚拟仪器的硬件平台包括计算机和I/O接口设备两部分。

计算机是硬件平台的核心。

I/O 接口设备主要完成待测输入信号的采集、放大、和A/D转换等。

根据I/O接口设备的不同总线形式，虚拟仪器主要分为以下六种类型；1.PC-DAQ插卡式虚拟仪器它是以数据采集卡、信号条理电路以及计算机为硬件平台组成的插卡式虚拟仪器系统。

这种系统采用PCI计算机总线，只要将数据采集卡插入计算机主板的空槽中即可以使用。

插卡式虚拟仪器的组成原理框图NI公司的M系列数据采集卡2.GPIB仪器它是以GPIB标准仪器总线与计算机为硬件平台组成的仪器测试系统。

GPIB仪器组成3.串口仪器串口仪器是以serial标准总线与计算机为平台组成的仪器测试系统。

4.VXI模块它是以VXI标准总线仪器模块与计算机硬件为平台组成的仪器测试系统。

VXI虚拟仪器5.PXI模块它是以PXI标准总线仪器模块与计算机为硬件平台组成的仪器测试系统。

PXI虚拟仪器B模块它是以USB标准总线仪器模块与计算机为硬件平台组成的仪器测试系统。

NI-USB数据采集卡构成的虚拟仪器1.1.4．配置虚拟仪器软件虚拟仪器可使用相同的硬件系统，通过不同的软件就可以实现功能完全不同的各种测量测试仪器，软件系统是虚拟仪器的核心，软件可以定义为各种仪器，因此可以说“软件即仪器”。

虚拟仪器的应用软件包含应用程序和I/O接口驱动程序两部分构成。

1.I/O接口设备驱动程序完成特定外部硬件设备的扩展，驱动以及计算机的通信。

一般I/O接口驱动程由提供I/O 设备的厂家提供。

2.应用程序。

在硬件平台具备以后，完成测试功能主要取决于应用程序。

*.EXE文件。

3.开发工具开发虚拟仪器必须有合适的软件工具，目前虚拟仪器软件开发工具主要有如下几类：文本式编程语言：如visualC,visualBasiclabviewwindows/CVI等。

图形化编辑语言：如labview（NI公司）VEE（HP公司）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良好的开发环境。

bVIEW概述LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering）是一种图形化的编程语言，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。

LabVIEW集成了与满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。

它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX等软件标准的库函数。

这是一个功能强大且灵活的软件。

利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。

图形化的程序语言，又称为“Ｇ”语言。

使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图或框图。

它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念，因此，LabVIEW是一个面向最终用户的工具。

它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。

使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。

利用LabVIEW，可产生独立运行的可执行文件。

它是一个真正的３２位编译器。

像许多重要的软件一样，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多种版本。

单元2创建和编辑、调试VI知识点:Labview的前面板和流程图设计Labview的操作模板和主菜单创建两个VI程序LABVIEW的程序调式技术创建子程序本章概述:本章主要介绍LABVIEW的前面板窗口和流程图窗口，工具模板，控制模板和函数模板，通过具体程序设计示例的来说明LABVIEW编程的一般步骤和程序调试技术。

最后将介绍子程序的概念以创建子程序的详细过程。

2.1LABVIEW的基本开发平台LabVIEW程序，简称VI，包括前面板（frontpanel）、流程图两个窗口。

前面板前面板是图形用户界面，也就是VI的虚拟仪器面板，这一界面上有用户输入和显示输出两类对象，具体表现有开关、旋钮、图形以及其他控制（control）和显示对象（indicator）。

图2-1所示是一个随机信号发生和显示的简单VI是它的前面板，上面有一个显示对象，以曲线的方式显示了所产生的一系列随机数。

还有一个控制对象——开关，可以启动和停止工作。

显然，并非简单地画两个控件就可以运行，在前面板后还有一个与之配套的流程图。

流程图流程图提供VI的图形化源程序。

在流程图中对VI编程，以控制和操纵定义在前面板上的输入和输出功能。

流程图中包括前面板上的控件的连线端子，还有一些前面板上没有，但编程必须有的东西，例如函数、结构和连线等。

图１－２是与图１－１对应的流程图。

我们可以看到流程图中包括了前面板上的开关和随机数显示器的连线端子，还有一个随机数发生器的函数及程序的循环结构。

随机数发生器通过连线将产生的随机信号送到显示控件，为了使它持续工作下去，设置了一个WhileLoop 循环，由开关控制这一循环的结束。

如果将VI 与标准仪器相比较，那么前面板上的东西就是仪器面板上的东西，而流程图上的东西相当于仪器箱内的东西。

在许多情况下，使用VI 可以仿真标准仪器，不仅在屏幕上出现一个惟妙惟肖的标准仪器面板，而且其功能也与标准仪器相差无几。

工具模板（ToolsPalette ）为了便于创建VI 程序，LabVIEW 平台上提供了三种模板供编程人员使用，这三种模版分别是：工具（Tools ）模板、控件（Controls ）模板和函数（Functions ）模板。

工具模板为编程者提供了各种用于创建、修改和调试VI 程序的工具。

如果该模板没有出现，则可以在Windows 菜单下选择ShowToolsPalette 命令以显示该模板。

当从模板内选择了任一种工具后，鼠标箭头就会变成该工具相应的形状。

当从Windows 菜单下选择了ShowHelpWindow 功能后，把工具模板内选定的任一种工具光标放在框图程序的子程序（SubVI ）或图标上，就会显示相应的帮助信息。

工具模板图标有如下几种： 工具模板图标、名称及功能 图标 名称 功能操作工具使用该工具来操作前面板的控制和显示。