虚拟仪器和电子测量实验
基于虚拟仪器的电子测量系统
（ 北京航 空航 天大 学 北 京 １０ ８ ） ０ ０ ３
摘 要 ：本文介绍 了一个 基于虚拟 仪器理论 、 利用计 算机控制标 准仪 器实现 电子测量 系统 的研 制 。讲 述 了系统 的硬 件组成和软件设计 ， 出了解决系统实 现难 点的方法 。系统 已通过验 收并 交付使用 。 提
关键词 ：电子测量 ；测控 ； 虚拟仪器
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ＥＣ ＯＣＭＡ Ｒ Ｅ ＮＩ ＬＴ Ｎ电子测量技术 Ｈ（Ｘ Ｅ Ｒ Ｉ Ｅ Ｕ ＭＮ Ｔ ） Ｙ ＳＥ Ｔ Ｅ Ｃ
第９ ８月 ２ ４ 卷第 期 ２０ ０ ６年
基 于虚 拟 仪 器 的 电子 测 量 系统
张伟东 袁 昊 周荫清 唐 智 李景文
Ｅｌ ｃ ｒ ｃ ｌｍ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｙ ｔ ｍ ｓｇ ｅ ｙ ｖ ｒ ｕ ｌｉ ｓ ｒ ｍ ｅ ｅ ｔ ｉ ａ ａ ｕ ｅ ｎｔｓ ｓ ｅ ｄｅ ｉ ｎ ｄ ｂ ｉｔ ａ ｎ ｔ ｕ ｎｔ
Ｚ ａ ｇＷ ｅｄ ｎ Ｙｕ ｎ Ｈａ Ｚ ｏ ｎ ｉｇ Ｔａ ｇ Ｚ ｉ Ｉ ｉｇ ｎ ｈ ｎ ｉｏ ｇ ａ ｏ ｈ ｕＹｉｑｎ ｎ ｈ Ａ Ｊｎ ｗｅ
测 试平 台及 其对 应 的负 载 上 多个 测 试 点 的 电压 、 率 、 频 周
实验一 Multisim环境下常见电子测量仪器的仿真应用
实验一 Multisim 环境下常见电子测量仪器的仿真应用一、实验目的目的：学会在NI Multisim 虚拟电子实验平台调用测量元件和仪器仪表，并能设置和使用电流表、电压表、数字万用表、函数信号发生器、示波器和频率计。
二、 NI Multisim 功能及意义Multisim10提供了种类齐全的测量工具和虚拟仪器仪表，它们的操作、使用、设置、连接和观测方法与真实仪器几乎完全相同，就好像在真实的实验室环境中使用仪器。
在仿真过程中，这些仪器能够非常方便地监测电路工作情况和对仿真结果进行显示及测量。
三、实验内容与步骤各种仪表的应用及效果用双踪显示测量两波形间相位差①按图1-4连接实验电路，学号尾数两位数是01的，电容取0.0101μ,02取0.0102μ，依次类推XX 号取0.01XX μ将函数信号发生器的输出电压调至频率为IKHz ，幅值为2v 的正弦波，经RC 移相网络获得频率相同但相位不同的两路信号uo 1和u o2，分别加到双踪示波器的Y 1和Y 2输入端。
为便于稳定波形，比较两波形相位差，应使内触发信号取自被设定作为测量基准的一路信号。
为数读和计算方便，两个光标可以停留在峰峰值上。
XX T 图1-4 图1-5示波器上得到形图 则相位差：360TX X θ=⨯ 式中：X T — 一周期所占格数X 一 两波形在X 轴方向差距格数记录两波形相位差于表1。
表1四、考核任务测试结果，思考有仿真误差的情况下如何提高仿真精度，和理论值对比使Xt 和X 的值更精细可以提高仿真精度在测量方法上可以减少误差五、实验结论一个周期时间 两波形x 轴 差距时间 相 位 差(度) 实测ˆ 值 计算值 X T =1.002msX=0.126496ms 45.2694°45.404°本次实验我熟悉了Multisim这个软件，学会在NI Multisim虚拟电子实验平台调用测量元件和仪器仪表，并能设置和使用电流表、电压表、数字万用表、函数信号发生器、示波器；懂得了如何计算出两个同周期的波形的相位差，利用仿真技术得到的数值与计算的理论值相比较，知道实验有误差的存在，并分析误差的产生原因以及探索减小误差的方法。
虚拟仪器在电子实验教学中的应用
段 。首先 ， 一 代是 指 针 式 模 拟仪 器 ， 种仪 器 以 第 这
电磁感 应 基本定 律 为 基 础 ， 指针 式 电压 表 、 针 如 指
式 电流 表 等 ， 们 都 是 借 助 指 针 来 显 示 最 终结 果 它 的 。第 二代 则 是 分 立 组 件 式 仪 器 ， 种 仪 器 是 在 这 ２ ０世纪 ５ ０年 代 出现 电子 管 和 ６ ｏ年代 出现 晶体 管
实验 中应 用 的探 讨 。
关键 词 ： 拟 仪 器 ； Ｄ ； 真 虚 ＥＡ 仿
随着科 学技 术 的发展 ， 高校 的实验 教 学也应 该 提 高 到一个 新 的水平 ， 特别 是现 代 电子系 统 的设 计 与分 析 ， 能是 运 用 Ｅ Ａ技 术 进 行 现代 化 数 字 系 只 Ｄ 统 实验 和设 计 。这样 不仅设 计 规模 和功能 提高 了 ， 而且 电子线 路设 计 思想 和设 计 方 法 发 生 了根 本 转 变 。由传统 的 “ 于 电路 板 ” 设 计 发 展 为 “ 于 基 的 基
计算 机 技术 的飞速 发展 ， 各 种 Ｅ Ａ（ 使 Ｄ 电子 设
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输 出最终结 果 。第 四代 是 以微 处 理器 为核 心 的智
能式 仪表 ， 这种 仪 器 内置 微处 理器 ， 自动 测试 和 集
数据 处理 能力 于 一 身 。但 其 功 能块 是 以硬 件 或 是 固化 软件 的形 式存 在 ， 缺乏灵 活性 。而新一 代测控 仪器 融人 了当今计 算机 技术 、 测量 技术 以及 通信技 术 的最新 成果 。它 对 传 统 仪 器 的 观念 是 一 次 巨 大
虚拟仪器课程设计实验报告
北京邮电大学课程设计报告一．课程设计内容及目的：1．掌握虚拟仪器的概念和系统组成，虚拟仪器系统的基本设计思想；2．认识虚拟仪器的软件开发工具LabVIEW及图形化编程语言；3．掌握虚拟仪器软件的设计方法，能够运用LabVIEW进行数据操作、结构控制、文件读写、信号处理、数学分析、波形分析等；4．独立完成第一阶段的20个虚拟仪器设计；5．小组成员共同完成第二阶段虚拟仪器设计；6．完成虚拟仪器课程设计实验报告。
二．小组成员及分工：组长：王迪（2009211407班，学号09211870）,主要负责第二阶段任务的主要设计工作，包括功能设计，程序编写等。
组员：蒲瑞（2009211406班，学号09211847），主要负责第二阶段虚拟仪器设计的界面设计和优化。
周莹（2009211406班，学号09211860），主要负责第二阶段虚拟仪器设计的市场调研。
三．第一阶段设计任务：1.设计任务概述：通过20个简单的小设计，来熟悉LabVIEW的基本操作，了解图形化的编程语言与之前传统编程语言的区别，适应这种全新的编程方式，为第二阶段的设计任务打下基础。
2.第一阶段设计成果：经过四天时间学习和设计，圆满完成了第一阶段的设计任务，每一个小设计均独立完成，具有个人特色，大部分设计在题目要求的基础上增加了额外功能。
由于篇幅有限，20个设计不再一一赘述，在此详细展示3个第一阶段的虚拟仪器设计。
1）第七题：用for循环产生一个长度为5的随机数设计思路：可通过用一个循环五次的for循环，在每一次循环体中产生需要的5位随机数的一位。
具体实现方法为：在循环体中产生一个0到10的随机整数（通过随机数控件乘以10再取整得到），乘以一个每次循环自乘10的变量（利用反馈节点可实现自乘），再将得到的结果在每一次循环中进行自加（利用反馈节点实现自加），即可得到需要的五位随机数。
需要注意的是最高位随机数需要进行判断，使其值不为0或10，以保证随机数的长度。
基于虚拟仪器的阻抗自动测量系统的研究
基于虚拟仪器的阻抗自动测量系统的研究摘要随着计算机技术的发展，仪器仪表领域也开始发生巨大的变化，从传统仪器、智能仪器开始向虚拟仪器发展。
虚拟仪器以其强大的存储、数据显示和数据分析优势，逐渐受到重视。
虚拟仪器技术通过软件将计算机与仪器硬件相结合，很好地将计算机强大的数据处理能力和仪器硬件的现场测量、控制结合在一起。
不仅降低了仪器的生产成本，还提高了仪器的性能，从而得到广泛的应用。
另外，随着现代科学技术的进步，阻抗的测量逐渐成为各类电子产品的研究基础。
目前，阻抗测量技术已在生物医学、工业测控、电力控制等领域有广泛的应用。
为了满足高校实验室对电子元器件及其附属参数的测量需求，本文设计了一种基于虚拟仪器的阻抗测量系统。
本文通过将虚拟仪器技术与传统硬件相结合，设计实现了一种通过伏安法对阻抗参数进行测量的系统。
其主要工作原理为：将阻抗的测量转换为矢量电压的测量，再利用获得的矢量电压的实部和虚部的数字量与被测参数之间的关系，将其转换为待测量。
本系统主要由硬件和软件两部分构成，硬件部分主要包括通过FPGA设计实现的信号源模块、阻抗/矢量电压转换模块、相敏检波模块、A/D转换模块和通信模块。
其具体的实现主要为利用FPGA设计实现系统正弦激励信号与基准信号的产生；通过相敏检波将采集到的矢量电压信号进行实部和虚部分离；利用低通滤波器滤除干扰信号；再通过A/D转换芯片将采集到的模拟电压信号转换为数字信号；通过系统总线将数据传输到计算机，并对数据进行处理和显示。
软件部分是利用虚拟仪器软件LabVIEW设计实现仪器的数据处理、显示和控制界面，并通过动态链接库的调用来执行仪器操作。
关键字：虚拟仪器技术，阻抗测量，FPGA，LabVIEWResearch of Automatic Impedance Measuring System Based onthe Virtual InstrumentAbstractWith the development of the computer technology, the field of instrumentation begins to change dramatically from traditional instruments and intelligent instruments to virtual instruments. Due to its strong advantages on storage, data display and data analysis, the virtual instruments have gained more attention. Virtual-instrument technology combines the computer and the instrument hardware together using software. It combines the excellent data processing ability of computer with the measurement，and controlling ability of instruments hardware together in this technology. Consequently, not only the cost of the production is reduced, but the instrument performance is also improved. Therefore, the virtual instrument has been widely used.In addition, with the progress of modern science and technology, the measurement of impedance has gradually become the basis of all kinds of electronic products.At present, the impedance measurement technology has been widely used in biomedical science, industrial measurements, power control and other domains.In order to satisfy the measurement requirements of electronic components and their subsidiary parameters in the university laboratory, a kind of impedance measurement system based on virtual instrument is designed in this paper.Based on the combination of virtual instrument technology and traditional hardware, this paper designs and realizes a system to measure the impedance parameters using the volt-ampere method.Utilizing the relationships between the real and the imaginary parts of the voltage vector and the complex impedance, the measurement of the complex impedance can be converted to the measurement quality of the voltage vector. The process can effectively improve the precision of the system.The system consists of two parts: hardware and software. The hardware part is mainly composed of the signal source module designed by FPGA, the conversion module of impedance to voltage vector, themodule. The design and realization of sinusoidal excitation signal and the reference signal is utilized by FPGA. We separate the real and imaginary parts of the voltage vector by the phase sensitive detection, and filter out the interference by a low pass filter. Then the collected signal is converted to a digital signal by an A/D conversion chip. The data will be transmitted to the computer through a communication bus of the system, and then it will be processed and displayed.The software part realizes the data processing, display and control using the virtual instrument software LabVIEW.And the operation of the instrument is performed by calling dynamic link libraries.Keywords:Virtual instrument technology, Impedance measurement, FPGA, LabVIEW目 录第1章绪论 (1)1.1研究背景及意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3虚拟仪器技术简介 (4)1.3.1 虚拟仪器概念 (4)1.3.2 虚拟仪器的构成 (4)1.3.3 虚拟仪器的发展 (5)1.4虚拟电子测量系统 (5)1.4.1 虚拟电子测量系统介绍 (5)1.4.2 虚拟电子测量系统的构成 (6)1.5主要研究内容 (7)第2章阻抗测量理论及方法分析 (9)2.1阻抗自动测量系统主要性能和预期指标 (9)2.2阻抗简介 (9)2.2.1 阻抗的定义 (9)2.2.2 阻抗的表达方式 (10)2.2.3 被测件的等效电路 (11)2.3阻抗的测量方法 (12)2.3.1 谐振法 (12)2.3.3 伏安法 (14)2.3.4 网络分析仪法 (15)2.4阻抗测量方法的对比 (16)2.5本章小结 (17)第3章阻抗测量系统的原理及总体设计 (18)3.1阻抗测量系统的原理 (18)3.2系统的总体设计 (22)3.2.1 系统的硬件设计 (22)3.2.2 系统的软件设计 (23)3.3本章小结 (24)第4章系统硬件设计及实现 (25)4.1信号源模块 (25)4.1.1 信号源设计的方案与对比 (25)4.1.2 信号源的实现 (27)4.1.3 FPGA实现 (28)4.2阻抗/矢量电压转换模块 (30)4.2.1 阻抗/矢量电压转换原理 (30)4.2.2 连接电路设计 (31)4.2.3 电路实现 (32)4.3相敏检波模块 (32)4.3.1 相敏检波原理 (33)4.4A/D转换模块 (35)4.4.1 ADS1232芯片 (36)4.4.2 A/D转换电路的实现 (36)4.5通信模块 (36)4.5.1 通信模块工作原理 (36)4.5.2 通信模块的实现 (37)4.6电源转换模块 (38)4.7系统硬件实物图 (38)4.8本章小结 (39)第5章软件设计 (40)5.1系统设备驱动程序 (40)5.2应用程序的开发 (42)5.2.1 LabVIEW简介 (42)5.2.2 软件程序框图 (43)5.2.3 系统前面板设计 (46)5.3本章小结 (46)第6章系统性能测试及误差分析 (47)6.1系统工作流程介绍 (47)6.2数据测试及对比 (48)6.2.1 电阻的测量 (49)6.2.2 电容的测量 (50)6.2.4 附属参数测量 (52)6.3误差分析 (53)第7章总结 (55)7.1本文主要完成的工作 (55)7.2系统存在的不足及展望 (56)参考文献 (57)作者简介及科研成果 (61)致谢 (62)第1章绪论1.1 研究背景及意义测量是我们认识和改造自然界的一种重要手段，对任意一种研究对象，只要想对其进行定量评价，就需要通过测量来实现[1]。
实验虚拟仪器基础——NIELVIS入门
5）虚拟仪器（NI ELVIS）基础实验[实验目的]1．了解虚拟仪器概念2．学习NI ELVIS软面板仪器的使用，并进行实际测量3．了解G语言，LabVIEW编程初步[实验原理]一．虚拟仪器简介1．软件即仪器虚拟仪器（Virtual Instrument，简称VI）是基于计算机的软硬件测试平台。
虚拟仪器技术的优势在于可由用户定义自己的专用仪器系统，且功能灵活，很容易构建，所以应用面极为广泛。
20世纪80年代，随着计算机技术的发展，个人电脑可以带有多个扩展槽，就出现了插在计算机里的数据采集卡。
它可以进行一些简单的数据采集，数据的后处理由计算机软件完成，这就是虚拟仪器技术的雏形。
1986年，美国National Instruments公司（简称NI公司）提出了“软件即仪器”的口号，推出了NI-LabVIEW开发和运行程序平台，以直观的流程图编程风格为特点，开启了虚拟仪器的先河。
2．与传统仪器比较虚拟仪器∙使用者定义功能∙软件定义的界面∙网络/互联网的连接传统仪器∙制造商定义功能∙固定的界面∙有限的扩展功能3．LabVIEW图形化开发环境LabVIEW是一种图形化的编程语言和开发环境。
它功能强大且灵活，包含内容丰富的数据采集、分析、显示和存储工具。
LabVIEW用于实现对实际物理量的采集、分析和表达，利用它可以方便快捷地建立自己的虚拟仪器。
以LabVIEW为代表的图形化程序语言，又称为G语言。
使用这种语言编程时，基本上不需要编写程序代码，而是“绘制”程序流程图。
LabVIEW与虚拟仪器有着紧密联系，在LabVIEW中开发的程序都被称为VI（或虚拟仪器），其扩展名为vi。
VI包括三个部分：前面板（Front Panel）、程序框图（Block Diagram）和图标/连接器（Icon and Connector Pane）。
程序前面板用于设置输入数值和观察输出量，用于模拟真实仪表的前面板。
在程序前面板上，输入量称为控制器（Control），输出量称为显示器（Indicator）。
基于虚拟仪器技术的电路测试研究
基于虚拟仪器技术的电路测试研究电路是电子工程学科的基石之一，而电路测试则是电路设计和制造的关键环节之一。
传统的电路测试方式主要是使用实物仪器，但是这种方式存在着不便携、测试成本高等问题，而基于虚拟仪器技术的电路测试则能很好地解决这些问题。
本文将从以下几个方面展开讨论。
一、虚拟仪器技术介绍虚拟仪器技术是指基于计算机软件和硬件的一种仪器测试方法，它能够模拟出传统实物仪器的测量功能，并且能够完成更多的其他测试任务，例如数据采集、信号分析和仪器自动化控制等。
虚拟仪器技术的核心是通过计算机软件来模拟各种电路测试仪器，同时具备精度高、成本低、便携等优点，已经成为现代电路测试领域中的重要技术。
二、虚拟仪器技术的电路测试应用在电路测试应用方面，虚拟仪器技术可以模拟诸如示波器、频谱分析仪、数字多用表等传统实物电路测试仪器，可以输出测量结果、生成测试报告等。
此外，虚拟仪器技术还可以控制实际仪器完成不同测试任务，并可以连接通信网络进行数据传输和处理，为测试分析提供更加方便、快速、准确的手段。
三、虚拟仪器技术的特点1、精度高虚拟仪器技术可以实现数字信号处理、数据采集等功能，相较于传统实物仪器精度更高，不受环境因素影响，并且可以做到零误差测量，在设计出测试方案时提供更为准确的数据。
2、成本低虚拟仪器技术大多低于实物仪器，虚拟仪器所需要的设备和软件成本较低，不仅易于采购，而且可根据产品使用情况进行灵活配置。
3、便于携带由于虚拟仪器技术硬件设备小巧、轻便，可以随时携带，因此在各种测试场合都能够实现自身的功能，这一点可以大大提高电路制造方面的效率。
四、虚拟仪器技术在电路测试中的应用实例1、模拟电路测试在模拟电路测试方面，虚拟仪器技术可以模拟测试各种模拟电路的基本参数，例如电流、电压、功率等，在测试过程中能够实现高精度测量，并且可以通过数据处理和分析实现更加准确的测试结果。
2、数字电路测试在数字电路测试方面，虚拟仪器技术不仅可以用于物理信号测试，而且可以处理数字信号，并与计算机软件协同工作，实现自动测试、自动分析，从而提高电路测试的快速性、精确性和效率。
虚拟仪器综合设计实验报告
虚拟仪器综合设计实验报告# 虚拟仪器综合设计实验报告## 1. 实验目的本实验的目的是通过使用虚拟仪器进行综合设计，深入了解虚拟仪器的原理和应用，以及掌握虚拟仪器在实际工程中的应用。
## 2. 实验器材- 虚拟仪器软件- 电脑## 3. 实验原理虚拟仪器是一种使用软件实现的仪器，可以模拟各种传感器和控制器的功能。
虚拟仪器通过模拟和处理电子信号，实现数据采集、分析和控制等功能，广泛应用于科研实验、工程设计和教学等领域。
## 4. 实验内容本次实验的内容是设计一个虚拟测温仪器。
虚拟测温仪器可以模拟实际测温仪器的功能，通过传感器采集温度数据，并进行实时显示和记录。
具体实验步骤如下：1. 搭建虚拟测温仪器的硬件模型，包括传感器和显示器。
2. 编写虚拟测温仪器的软件代码，实现温度数据的采集和显示。
3. 运行虚拟测温仪器，并进行验证和测试。
## 5. 实验结果与分析经过实验，我们成功搭建了虚拟测温仪器，并编写了相应的软件代码。
在实验过程中，我们通过模拟环境中温度的变化，观察到虚拟测温仪器可以实时采集和显示温度数据，并且数据的准确性较高。
通过对比实际测温仪器的测量结果，我们发现虚拟测温仪器的测量误差较小，可达到工业标准要求。
这说明虚拟仪器在温度测量方面具有较好的稳定性和精度。
## 6. 实验心得通过参与本次虚拟仪器综合设计实验，我对虚拟仪器的原理和应用有了更深入的了解。
虚拟仪器在科研和工程设计中具有广泛的应用前景，可以满足实验要求并减少设备的物理建造成本，同时还可以提高实验的安全性和可重复性。
此外，虚拟仪器还具有软件的优势，可以方便地进行数据处理和分析，为科研和工程设计提供更多的便利。
总的来说，本次实验让我深入了解了虚拟仪器的原理和应用，并提高了我在实验设计和数据处理方面的能力。
这将对我的未来科研和工程设计工作有很大帮助。
## 7. 参考文献无。
虚拟称重仪实验
虚拟称重仪设计实验报告实验报告学生姓名：学号：指导教师：实验地点：实验时间：一、实验室名称：虚拟仪器实验室二、实验项目名称：压力测量和虚拟称重仪设计实验三、实验学时：学时四、实验原理：硬件部分：1. 虚拟电子称重仪总体方案设计虚拟电子称重仪的称重模块的硬件由称重传感器、放大器和A/D转换器等组成，其原理框图如图1所示。
称重传感器完成重量到电压的变换，被变换的电压经适当放大后，由A/D转换器实现模/数转换，其转换的输出量是计算机能够接受的数字信号。
虚拟称重仪是建立在数字化和计算机化的基础上的。
图1 虚拟电子称重仪原理框图2.称重传感器的工作原理及变换关系。
图2 实验中使用的称重传感器结构称重传感器利用应变测力原理，通过弹性元件将力以形变的形式传递给应变片。
本实验使用的压力测量传感器结构如图2所示，它是一种典型复合悬臂梁结构，双连孔弯曲梁作为弹性元件。
在弹性元件上粘上一组应变片形组成应变电桥，四片应变片分别粘贴在梁的上、下两表面上，可组成全桥电路，如图3所示。
当载荷W 作用时，弹性体受力发生形变，12R R 、受拉伸，阻值增加；34R R 、受压缩，阻值减小，电桥因桥臂电阻的变化而失去平衡，输出与荷重成正比的电压信号,其输出电压与重力W 的关系为：11U K W =式中1K 为重力传感器的转换系数，1K E μ=⨯ 其单位为mV/Kg 。
本实验中重力传感器的量程G 是5Kg ，灵敏度系数μ约为1mV/V ，桥压U 为10V 。
图3 全桥电路称重仪的误差。
电子称重仪误差模型如图所示。
由于环境的间接影响可使电子称重仪的三类变换部件的传输系数产生变化（12K K ∆∆∆、、3K 等），以及由于环境因素的直接影响，作用于每类部件上的无用量为1u （称重传感器输出的零位及其温度漂移等）、2u (放大器输入的失调电压及漂移等)、3u （A/D 转换器输入的零位及漂移等），它们最终都会影响输出量N 。
称重传感器电压放大器AD转换器图4 电子称重仪的误差模型3. 压力传感器测量放大电路设计与原理压力传感器采用10V桥压，传感器输出灵敏度为1mV/V，则满量程输出10mV,本实验A/D采用12位双积分A/D转换器7109，其输入范围±4.096V，为达到A/D输入范围，要求整个放大电路总增益应为330倍左右（考虑10%的超量程能力）。
虚拟仪器实验报告
虚拟仪器实验报告《虚拟仪器技术》实验报告书姓名:学号:班级实验（1-1）使⽤For循环⽬的：1．了解虚拟仪器的编程过程，熟悉前⾯板和流程图的界⾯环境；2．了解⼯具模板、控制模板和函数模板的使⽤；3．掌握For循环及其移位寄存器使⽤⽅法。
内容：⽤For循环和移位寄存器计算正整数的阶乘。
图1－1 实验1－1的⾯板和流程图实验（1-2）⽤While循环设计平均数滤波器⽬的：1．了解虚拟仪器的编程过程，熟悉前⾯板和流程图的界⾯环境；2．了解⼯具模板、控制模板和函数模板的使⽤；3．掌握While循环及其移位寄存器使⽤⽅法。
内容：利⽤While循环及其移位寄存器进⾏数据滤波。
在While循环框架中产⽣⼀个随机数，然后将这个随机数与前三次循环所产⽣的随机数求平均值，最后将平均值送到前⾯板上显⽰。
利⽤移位寄存器可得到前三次循环产⽣的随机数。
步骤：1．在前⾯板上创建各个控件如图。
图1-2 实验1-2的前⾯板2．⽤⼯具模板中的⽂字编辑控件将图形纵坐标的范围改为从0到1。
3．创建流程图如下：图1-3 实验1-2的流程图4.在流程图中添加While循环并创建移位寄存器。
a）右键单击While循环的左边或右边边框，在弹出的菜单中选择Add Shift Register。
b）右键单击While循环的左边框，在弹出的菜单中选择“添加元素”，重复⼀次，⼜添加了两个寄存器元素，共计3个寄存器元素。
算术与⽐较-Express数值-复合运算（+），增加输⼊，右键弹击并在弹出的菜单中选择“增加输⼊”⾄4输⼊，从⽽得到注意VI⽤随机数对寄存器进⾏初始化，如果不对寄存器的终值进⾏初始化，它包含的是默认值或前⾯运⾏的结果值，所以最初的⼏个平均值没意义。
5．运⾏该VI观察结果。
6．保存VI为Random Average.vi，路径LabVIEW\Activity。
实验（1-3）顺序结构的使⽤⽬的：了解和掌握顺序结构的使⽤⽅法内容：⽤FOR循环产⽣长度为2000的随机波形，并计算所⽤时间。
基于虚拟仪器的电子测量系统
基于虚拟仪器的电子测量系统作者：郑春梅来源：《消费电子·理论版》2013年第12期摘要：虚拟仪器是在现代计算机软件技术、通信技术以及测量技术高速发展下，研发出了一种先进技术，虚拟仪器的出现，使得现代的测量技术进入了一个全新的电子自动化模式。
虚拟仪器的电子测量系统已经在很多领域被广泛使用，为此探讨基于虚拟仪器的电子测量系统是如何运作的具有现实意义，文章介绍了一个基于虚拟仪器理论，利用计算机控制标准实现电子测量系统的研制。
关键词：虚拟仪器；电子测量；现实意义中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 24-0000-01科学信息化技术的不断发展，电子测量方法已经呈现出各种各样的姿态，早在20世纪80年代，美国著名的NI公司就率先提出了“软件就是仪器”这一虚拟仪器概念，通过这个概念，可以为用户提供其所需要的仪器系统，进而把计算机系统强大的计算处理信息的能力和仪器的测量、控制能力有机结合到一起，这样不仅仅减少了仪器设备的体积，而且大大减少了企业的成本[1]。
虚拟企业实质上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各样的测试、测量和自动化的应用，利用计算机的显示功能来模拟传统仪器的控制面板，展示出检测结果，然后再利用计算机的运算、分析、处理信息的能力，对信息进行采集和测量，最终完成各种测试。
此次研制使用的是一台工控机连接了4套测试平台，进而测量每套测试平台的各项数据，绘制出相应的波形，最终得出的数据经过自动处理后存放在报表文件中。
一、系统硬件组成系统硬件的组成分成三个部分：电源部分、信号部分以及测试部分。
电源部分指的是在整个测试过程中提供高精度的电源，保持在50mV以内，电源纹波的有效值小于5mV，输出的电流量在500mA以上。
信号部分使用的是DDS方波发生器，由77E58单片机控制DDS芯片AD9850，生成频率为5MHz、精度为1Hz可调节的方波。
《虚拟仪器》实验指导书
《虚拟仪器》实验指导书电气与信息工程学院实验中心前言现代化技术的进步以计算机技术的进步为代表。
不断革新的计算机技术，从各个层面上影响着、引导着各行业的技术更新。
基于计算机技术的虚拟仪器系统技术正以不可逆转的力量推动着测控技术的革命。
虚拟仪器系统的概念不仅推进了以仪器为基础的测控系统的改造，同时也影响了以数据采集为主的测控系统的传统构造方法的进化。
过去独立分散、互不相干的许多领域，在虚拟仪器系统的概念之下，正在逐渐靠拢、相互影响，并形成新的技术方法和技术规范。
虚拟仪器系统技术的基础是计算机系统，核心是软件技术。
因此，美国国家仪器公司提出其著名的口号：软件就是仪器。
可以说，组建现代化测控系统的成败很大程度上取决于软件平台和工具以及相关硬件设备的选择。
《虚拟仪器》实验分为软件实验部分和硬件实验部分：实验一至实验三为软件实验部分，主要学习图形化编程软件LabVIEW的原理及编程方法，按照实验内容和要求进行操作，循序渐进地掌握VI 程序及子程序的创建和调用，编辑和调试，各种结构、图表、图形和数组的使用，以及字符串和文件I/O的操作，熟悉LabVIEW的各种函数以及菜单，选项的作用和功能。
实验四至实验十一为硬件实验部分，主要了解NI ELVIS II平台的使用方法，NI ELVIS II与全新驱动软件NI ELVISmx配合使用更佳。
它具有更轻的重量、更好的控制布局、更多的接口、集成数据采集设备、及高速USB连接性。
我们可在NI ELVIS II开发板上创建真实电路，并用与设计调试同样的工具进行测试(软面板[SFP]仪器)。
本指导书可供我校自动化、通信工程及电子信息工程等专业的实验指导书，同时也可作为其他电气信息类和相近专业的实验参考书。
目录实验一LabVIEW软件基本操作（一）（验证性实验） (4)实验二LabVIEW软件基本操作（二）（设计性实验） (9)实验三LabVIEW软件基本操作（三）（设计性实验） (11)实验四NI ELVISII平台工作环境（验证性实验） (14)实验五电子温度计实验（设计性实验） (21)实验六AC电路工具实验（验证性实验） (23)实验七运放滤波器实验（设计性实验） (30)实验八LED营救实验（设计性实验） (35)实验九磁场传感器实验（设计性实验） (37)实验十数字I/O实验（设计性实验） (40)实验十一机械运动实验（综合性实验） (43)实验一LabVIEW软件基本操作（一）（验证性实验）一、实验目的1、了解LabVIEW的编程与运行环境；2、掌握LabVIEW的基本操作方法，并编制简单的程序；3、掌握使用调试工具调试VI程序；4、掌握VI子程序的建立和调用过程。
基于虚拟仪器的“电子测量与仪器”实验系统设计
信 息类 专业 、 应用 电子 技术 专 业 和控 制技 术 类 专 业 的 主 干课 程 ， 有 承 载仪 器 仪 表 使 用 方 法 、 计 原 理 以 具 设 及设 计 实 际仪 器 实 训 等 教 学 任 务 的功 能 。其 教 学 环 节 更强 调理 论联 系实 际 ， 其要 求 其 教学 内容 与 生产 尤
图 １ 实验 系统 结构
研领 域 ， 在仪 器仪 表设 计领 域 中 占有 很 大 的 比重 。它
本实 验系 统 采 用 研 华公 司 的 Ｐ Ｉ７ １数 据 采 集 Ｃ１２
作为系统的 具有 传统 仪器 不 可 比拟 的优 点 ： １ 利 用 软 件 的灵 卡和 自行设计的信号采集处理电路结合 ， （） （） 活性 体 现各 种 仪 器 的差 异 。用 户 可 自己定 义 和设 计 硬件 部分 。数 据采 集卡 选 取 原 则 为 ： １ 可输 人 输 出
［ 责任 编辑 ： 建海 ］ 李
图 ３ 多 路 采 集模 块 软 件 界 面
［］ ３ 范泽 良， 吴政 江． 电子测 ，０ ０： ２ １ ８—２ ８ ３．
［］ ４ 张瑜 ， 张升伟． 于铂 电 阻传 感器 的高精度 温度检 测 系统 基 设计 ［ ］ 传感技术学报 ，０ ０ （ ） ３ １ １． Ｊ． ２ １ ，３ ：ｌ —３４
提供 ， 本文 不 另 画 出 。 由于 篇 幅 限 制 ， 他 信 号 处 理 其
［ 作者简介 ］陆飞（ ９ ２一） 男 ， １８ ， 瑶族 ， 广西马 山人 ， 助教 ， 硕士 ， 究方向为信号检测。 研
１２ ２
电路 省 略 。
兰州教 育 学院 学报
第２ ８卷
将 四个 温度 传 感器 放 置 在 相 同的 环 境 中进 行 测 试 校准 ， 读数 间 隔为 １ 钟 ， 到 如表 １的数 据 ， 表 分 得 从
虚拟仪器在电子测量中的应用
河南科技上郑州市质量技术监督检验测试中心电学室孙征率也极高，测量人员需要进行大量的地形图补测和修测工作。
另外，矿区储量管理和开采监督、矿区资源环境整治、矿区规划建设等也都离不开大量新的矿区地形信息的支持。
利用GPS RTK 技术可以很好地解决不做控制又能实时采集野外数据的问题，方便了内业地形图的及时补测与修测，确保了矿区地图信息的实时性。
实践经验证明，GPS RTK 测量技术在地质矿产勘查地形测量中有着巨大的优越性，它改变了传统测量模式，给测量手段带来了重大的技术变革，极大地方便了地质矿产勘查测量人员的日常工作量，节省了人力，也缩短了成图周期。
二、GPS RTK 定位精度分析GPS RTK 技术之所以能够在地质矿产勘查测量中得到广泛应用，其高精度和高效率是主要原因。
以河南省栾川县大青沟某矿区为例，该矿区地势起伏不大，场地开阔，除个别地方植被茂密外，其余地方对GPS RTK 作业没有大的影响。
该矿区首级控制测量采用静态GPS 模式并联测3个国家2等点，经平差后得到12个E 级GPS 控制点成果，然后利用静态解算得到7号参数，利用GPS RTK 实测了12个E 级GP S 控制点，在表１中将实测坐标与检测坐标进行了比较。
通过表１可以看出，其点位平面误差基本控制在±2.0cm 以内，高程误差在±2.0cm 左右，由此可见，GPS RTK 技术具有较高的定位精度。
不足的是，对于GPS RTK 成果的检验，目前还没有统一的检验方法和精度标准。
但实践证明GPS RTK 测量完全可以替代控制测量中的图根控制测量，能较好地满足地质矿产勘查的测量工作。
三、结论在科技飞速发展的今天，G S RTK 技术给测绘工作带来了革命性的变化，它改变了传统的测量模式，实时完成厘米级精度定位和不通视情况下的远距离三维坐标量测。
具有需要测量人员少、速度快、精度高等优点，极大地提高了工作效率。
但它也存在一定的不足，如不能满足更高精度的要求，易受卫星状况、天气状况、数据链传输状况等影响，稳定性较差，在精度和稳定性方面均不及全站仪。
虚拟仪器实验报告(项目练习一：NI-DAQmx 的使用)报告模版
项目二：模拟输出
通过创建虚拟通道输出模拟电压信号、
（1）该程序（VI）建立的步骤：
①调用“DAQmx创建通道”函数，选择“AO电压”，物理通道输Dev1/ao0”，其他参数使用默认值；
②构建数据采集VI：往框图面板调用多态函数“DAQmx读取”，选择“模拟DBL 1通道1采样”功能；在该函数的“任务/通道输入”输入端子弹出快捷菜单选“创建”->“输入控件”，建立同名的DAQmx任务名控件，并选中“我的电压任务”。在前面板添加标签为“仪表”的表盘式显示器。
③回到框图面板，完成左上图所示的连线。
②关闭“DAQ助手”对话框后可看到，该Express VI图标下方多出了“数据”输入端子。直接向该端子输入一个数值，即可完成单点数据的模拟输出。
项目三：测量光敏电阻的电压
使用MAX，建立模拟输出DAQmx新任务：选择“采集信号”->“模拟输入”->“电压”，选择物理通道ai0，接受默认任务名“我的电压输出任务”，其他任务参数均接受默认值（采集模式默认为“1采样（按要求）”）。
②调用“DAQmx写入”函数，选择“模拟DBL 1通道1采样”功能，输出数值控制器“data”中的值。
（2）建立DAQ助手的步骤
①在DAQ助手“新建Express任务”对话框，选择“生成信号”“模拟输出”“电压”，选择模出物理通道ao0，在“生成模式”中选择“1采样(按要求——表示立即发生数据)”。“信号输出范围”采用默认值-10至10V。
（2）建立DAQ助手的步骤：
①经“函数选板->测量I/O->DAQmx-数据采集”途径向框图面板添加并启动“DAQ助手”Express VI，在其打开的“新建Express任务”对话框里，选择“采集信号”->“模拟输入”->“电压”；再选择模入物理通道ai0，并将“信号输入范围”设置为0~10V，在“采集模式”中选择“1采样(按要求——表示立即采集数据)”。
LabVIEW中的电子测量和仪表校准技术
LabVIEW中的电子测量和仪表校准技术LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一款基于图形化编程的虚拟仪器软件，主要用于测量、控制和监视各种实验室设备和测试仪器。
在LabVIEW中，电子测量和仪表校准技术起着至关重要的作用。
本文将介绍LabVIEW中的电子测量技术和仪表校准技术，并探讨其在实验室环境中的应用。
一、LabVIEW中的电子测量技术1.数据采集和信号处理在LabVIEW中，通过使用各种传感器和仪器，可以对电流、电压、温度、压力等各种物理量进行测量。
LabVIEW提供了丰富的工具和函数库，可以方便地进行数据采集和信号处理。
通过编写简单的程序，可以实现实时数据采集和处理、数据滤波、数据分析等功能，从而实现对测量数据的准确获取和分析。
2.仪器控制和自动化LabVIEW不仅可以进行数据采集和信号处理，还可以实现对各种仪器和设备的控制。
通过LabVIEW的图形化编程界面，可以直接连接仪器和设备，并编写相应的控制程序。
可以实现自动化测试、仪器自检等功能，提高实验的效率和准确性。
此外，LabVIEW还支持各种接口和通信协议，如GPIB、USB、以太网等，可以实现与不同仪器和设备的无缝连接.二、LabVIEW中的仪表校准技术1.仪表校准原理仪器校准是确保仪器测量准确性的重要步骤。
在LabVIEW中，通过使用标准信号源和参考测量仪器，可以对待校准仪器进行校准。
校准的目标是调整仪器的测量误差，使其符合预定的标准要求。
LabVIEW提供了丰富的校准工具和方法，例如线性校准、非线性校准和校准系数计算等。
2.校准技术的应用在实验室环境中，仪表校准技术被广泛应用于各种测量和控制系统。
例如，在电力系统中，需要对电压、电流等仪表进行定期校准，以确保测量结果的准确性和一致性。
在工业自动化系统中，对温度、压力等各种传感器进行校准，可以提高自动化控制系统的稳定性和可靠性。
电子系虚拟仪器实验报告及总结
电子系虚拟仪器实验报告及总结实验报告：电子系虚拟仪器实验报告一、实验目的本实验旨在通过虚拟仪器的使用，掌握电子系相关知识的实际应用，并提高实验操作能力。
二、实验内容1.使用虚拟示波器和信号发生器进行频率测量实验。
2.使用虚拟电源进行电路的供电实验。
3.使用示波器进行电路波形观测实验。
三、实验步骤1.打开虚拟示波器和虚拟信号发生器软件，按照实验要求设置频率，并将信号输出到示波器。
2.使用虚拟示波器进行信号观测，记录频率测量结果，并与预期数值进行比较。
3.切换到虚拟电源软件，设置电源电压和电流，并将电源连接到待测电路。
4.使用虚拟示波器观测待测电路的波形，并根据实验要求记录波形特征。
5.结束实验。
四、实验结果1.频率测量实验结果如下：实际测量频率：1000Hz预期频率：1000Hz误差：0Hz2.电路供电实验结果如下：电源电压：5V电源电流：100mA3.电路波形观测实验结果如下：波形特征：方波，频率为1000Hz，幅度为3V五、实验分析与讨论通过本次实验，我掌握了虚拟仪器的基本使用方法，并成功进行了频率测量、电路供电和波形观测实验。
实验结果表明，虚拟仪器的测量结果与预期值非常接近，误差很小，证明了虚拟仪器的准确性和可靠性。
同时，虚拟仪器的使用方便快捷，可以有效提高实验效率和操作便捷性。
六、实验总结通过本次实验，我对电子系虚拟仪器有了更深入的了解。
虚拟仪器的使用可以很好地替代传统仪器，不仅提高了实验效率，还节省了实验成本。
虚拟仪器具备精确测量、方便操作等优点，适用于各种电子实验。
在今后的学习和工作中，我将积极运用虚拟仪器，提高实验技能和实践能力。
七、参考资料。
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Case结构和Sequence结构是两种控制数据流的结构。 根据Case结构选择端口的输入，可以将Case结构分支到不
同的程序框图。在Case结构的每个Case边界以内都可以设置子 程序框图。条件选择可以是布尔的（2种条件）或者是数字的 （231－1种条件）
使用Sequence结构，可以按一定顺序执行程序框图。最先 执行的程序框图部分被置于结构的第一帧，第二个要执行的部 分置于结构的第二帧，以此类推。
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实验四 数组和图形 实验目的：
熟悉数组的创建和数组函数的功能和应用。 掌握二维图形的绘制。
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工具来跟踪数据在VI程序中的流动，这样可方便的调试 VI程序。
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VI子程序的两个组成部分： 图标和连接口。 用图标编辑器（Icon Editor）来创建VI的图标 VI子程序的连接口是子程序和主程序之间传递数据
的端口。定义连接口时，先选择VI需要的端口数，然后使 用连线工具将前面板的指示器和控制器分配给每一个端口。 ◆调用子VI的方法：
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实验内容：
创建一个VI程序随机产生数据并在图表上用Scope Update 方式显示数据，该程序在前面板有一个旋钮控制器可以在0～2 秒之间调节循环速率，使用一开关控制VI程序运行。 使用移位寄存器求平均值。 创建一个VI程序，每秒测量一次温度，并显示在波形Chart 指示器上。如果温度高出或低于设定范围，VI程序点亮前面板 的2个LED
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思考和练习：
1、创建一个VI程序，产生随机数直到该数与指定值相匹配， 循环计数端口记录在匹配数出现前循环重复的次数。
2、设计自动控制中的数字PID计算程序，并且在一个图上同 时显示设定值、实测值（调用温度模拟仿真VI产生）和控制 量的曲线和数值。其中，PID系数分别为1，0.01，1，设定 值取75～85可调。计算公式为：
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虚拟仪器与电子测量实验
电子信息技术实验教学中心
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实验内容
实验一 创建和编辑VI程序、建立和调用子VI 实验二 循环和图表 实验三 分支结构、顺序结构和公式节点 实验四 数组和图形 实验五 字符串和文件I/O操作 实验六 测试信号的产生和分析 实验七 计数器的使用 实验八 虚拟仪器设计实验 实验九 示波器技术性能的测试 实验十 电压表波形响应和频率响应的研究 实验十一 频率合成信号源 实验十二 扫频仪的使用 实验十三 用李沙育图形测量频率
为False则停止循环。 For循环执行预先设定的count端口的次数。
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循环时间的设定。 使用Wait Until Next ms Multiple函数，设定每次循环
的时间为指定的毫秒数（1s=1000ms） 使用移位寄存器保存每次循环数据。 图表是一种显示一条或多条曲线的数值指示器。
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实验一 创建和编辑VI程序、建立和调用子VI 实验目的：
熟悉LabVIEW的运行环境 学会创建VI程序 掌握编辑VI程序的方法 学习使用调试工具调试VI程序 学习VI子程序的建立和调用
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实验原理：
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公式节点可用于运算各种公式。 使用Formula Node，可以直接把很多公式输入到程序框
图，当一个函数方程有很多变量或很复杂时，此特性尤其有用。
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实验内容：
设计一个VI，计算产生一个与指定的数字相等的随机数所需 花费的时间。 设计一个VI能够像计算器一样进行运算。前面板上有两个数 字控制器，用来输入两个数字，另有一个指示器，用来显示VI 对输入数字进行运算的结果。用一个滑动条控制器来选择加、 减、乘、除运算。 设计一个VI，用公式节点来计算下列方程，并画出y1和y2的 曲线。y1=x3+x2+5， y2=mx+b 。
在Function模板中选择Select a VI…选项
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实验内容：
打开Bouncing Cube VI （在BASCLASS.LLB库内）。 创建一个VI程序：
比较两个数，如果两数相等则灯亮。 掌握LabVIEW编辑技术和调试方法。 创建一个将作为VI子程序的一个测量温度的VI程序。 选择程序框图的部分节点，用Creat SubVI选项创建VI子程序。
VI（虚拟仪器）有三个主要部分： 前面板、程序框图和图标/连接口。
模板：提供各种常用的工具和函数 模板分为工具模板、控制模板、功能模板。
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程序调试的常用方法： 当Run按钮上出现折断的箭头则表示程序不能执行，
可以点击该按钮找到出错的对象。 使用高亮执行、单步执行的方式和断点工具、探针
偏差： e(k)xstx(k)
控制量：
k
A (K ) K pe (k) Ke (k) K D [e (k) e (k 1 )]
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实验三 分支结构、顺序结构和公式节点
实验目的：
学习CASE结构和SEQUENCE结 构 掌握公式节点的使用
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实验二 循环和图表
实验目的： 学习使用While循环和For循环。 学习使用图表绘制循环产生的数据曲线。
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实验原理：
While循环和For循环是两种可以用来重复执行子框图的结构。 While循环只要与其相连的conditional端口值为True就执行，