第六章 虚拟仪器设计应用实例
虚拟仪器实验报告
虚拟仪器实验报告虚拟仪器实验报告引言虚拟仪器是一种基于计算机技术的新型实验设备，它通过软件模拟各种实验仪器的功能，使得学生可以在电脑上进行实验操作和数据分析。
本文将探讨虚拟仪器在教育中的应用，并通过一个具体的实验案例来展示其实验效果和优势。
一、虚拟仪器在教育中的应用1. 提供实验资源丰富虚拟仪器可以模拟各种实验设备，如示波器、信号发生器、光谱仪等，为学生提供了丰富的实验资源。
学生可以通过虚拟仪器进行多种实验操作，从而拓宽实验内容和范围。
2. 提高实验操作的安全性传统实验设备操作存在一定的风险，如高压电、有毒气体等。
而虚拟仪器通过模拟实验操作，避免了学生在实验过程中受伤的风险。
这对于初学者来说尤为重要，可以让学生在安全的环境下进行实验操作。
3. 提供实验数据的准确性虚拟仪器能够精确记录实验过程中的各种数据，避免了人为因素对数据的影响。
学生可以通过虚拟仪器获取准确的实验数据，并进行数据分析和处理，提高实验结果的可靠性。
二、虚拟仪器实验案例：电路实验以电路实验为例，通过虚拟仪器进行实验操作和数据分析。
1. 实验目的本次实验旨在通过虚拟仪器模拟电路实验，探究电路中电流、电压和电阻之间的关系，并验证欧姆定律。
2. 实验步骤首先，通过虚拟仪器搭建电路实验装置，包括电源、电阻、导线等元件。
然后，设置电源电压，并通过虚拟仪器测量电路中的电流和电压。
记录数据后，进行数据分析和处理。
3. 实验结果通过虚拟仪器获取的实验数据，可以绘制电流-电压曲线和电流-电阻曲线。
通过曲线分析，可以验证欧姆定律，并得出其他相关结论。
4. 实验优势通过虚拟仪器进行电路实验，不仅可以提供安全的实验环境，还可以准确记录实验数据。
学生可以通过虚拟仪器进行多次实验，观察不同条件下的实验结果，加深对电路原理的理解。
结论虚拟仪器在教育中的应用具有重要意义。
它丰富了实验资源，提高了实验操作的安全性，同时也提供了准确的实验数据。
通过一个具体的电路实验案例，我们可以看到虚拟仪器在实验过程中的优势和效果。
虚拟仪器技术的应用案例
虚拟仪器技术的应用案例一、引言虚拟仪器技术是指利用计算机技术和现代传感器技术，将实验仪器的硬件部分和软件部分相结合，形成一种新型的、集成化的实验仪器。
虚拟仪器技术的应用已经得到了广泛的推广和应用。
本文将介绍虚拟仪器技术在生物医学领域中的应用案例。
二、生物医学领域中虚拟仪器技术的应用1. 生物医学信号处理生物医学信号处理是指对人体生理信号进行采集、预处理、特征提取等过程，以便于进行疾病诊断和治疗。
虚拟仪器技术可以通过采集人体生理信号，并对其进行数字化处理，然后再进行特征提取和分类诊断。
例如，在心电图检测中，可以使用虚拟心电图分析系统来自动检测心电图波形，并对其进行诊断。
2. 生物医学成像生物医学成像是指利用各种成像设备来获取人体内部结构和功能信息的过程。
虚拟仪器技术可以通过将不同成像设备获取到的数据整合起来，并进行图像处理和分析，来得到更为准确的诊断结果。
例如，在核磁共振成像中，可以使用虚拟成像技术来对成像数据进行重建和处理，以便于更好地显示人体内部结构。
3. 生物医学仿真生物医学仿真是指利用计算机技术来模拟人体生理过程和疾病发展过程的过程。
虚拟仪器技术可以通过将人体生理模型与实验数据相结合，来进行生物医学仿真。
例如，在心脏病模拟中，可以使用虚拟心脏模型来模拟不同类型的心脏病发展过程，并对其进行预测和诊断。
三、案例分析以生物医学信号处理为例，介绍虚拟仪器技术在该领域中的应用案例。
1. 心电图检测系统心电图检测系统是一种基于虚拟仪器技术开发的心电图分析软件。
该系统可以自动检测心电图波形，并对其进行分类诊断。
该系统采用了多种信号处理算法和人工智能算法，能够从复杂的心电信号中提取出相关特征，并根据不同的特征进行分类诊断。
该系统还具有良好的用户界面，能够方便地进行数据的输入和输出。
2. 脑电图信号处理系统脑电图信号处理系统是一种基于虚拟仪器技术开发的脑电信号分析软件。
该系统可以自动检测脑电波形，并对其进行特征提取和分类诊断。
虚拟仪器设计与应用6
Build Array（组建数组函 数）—连接多种数组或添加元素 到 一种n 维数组中
Array Subset（提取子数组函 数）—返回以index为起始旳 length长旳子数组
数组旳类型由它旳元素旳类型决定。 LabVIEW中能够创建数值型、逻辑型、 途径型、字符串型等。
数组元素要么都是控制量，要么都是 显示量，两者只可择其一。
1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
一维数组
1 2 3 4二维数组 5678
1234
1
1 52
5263
6374
74 8
8
5678
三维数组数组旳表达措施 Nhomakorabea错误处理技术
错误信息从一种VI传递到下一种VI 假如一种VI出现错误, 后续旳全部VI都不会执行 错误群包括了全部错误信息
error clusters
字符串旳基本概念
字符串是一串ASCII码字符旳集合。ASCII码字符涉及大小写 英文字母、0~9数字以及换行符、回车符等，它们占用一种 字节旳空间。中文也是一种字符，但是一种中文占用两个字 节。
假如想变化簇内元素旳序，可在右键菜单中选择 Reorder Controls in Cluster项，这时会出现一种窗口， 在该窗口内能够修改序。
簇函数
簇函数
位置： Functions>>All functions >>Cluster
簇常量
簇与数组转 换函数
Bundle函数（绑定函数）
功能：将element端口上 连接旳元素打包成一种新旳 簇，或用element端口上 连接旳元素重置cluster端 口连接旳簇中旳元素。
超移动设备构建的虚拟仪器及应用实例
超移动设备构建的虚拟仪器及应用实例随着移动技术的不断发展，移动设备如智能手机和平板电脑已经变得越来越流行，拥有更强大的功能。
智能手机和平板电脑不仅可以用来进行聊天和浏览网页，还可以用作仪器类设备，进行相关测量、分析、诊断和解决方案。
虚拟仪器是通过将传感器与移动设备进行集成，从而实现许多测量技术的一种方式，本文将介绍超移动设备构建的虚拟仪器的基本原理、类型，以及相关应用实例。
虚拟仪器通常是指将硬件传感器与移动设备结合使用，以完成各种测量技术的一种方式。
这种设备可以通过为设备安装特殊应用程序来实现，从而使移动设备能够实现测量和分析的功能。
尽管虚拟仪器的主要目的是实现测量功能，但该设备的功能还包括视觉化、存储、分析及报告等用途。
虚拟仪器的基本原理是将传感器与移动设备集成，实现对特定变量的测量。
为了实现这一点，移动设备必须有一个特殊的应用程序，该应用程序可以收集、存储和分析传感器数据，然后把它们转换成有用的信息。
基于此，应用程序可以完成多项不同的测量功能，如气压、压力、温度等。
虚拟仪器通常可以分为两类：一类是硬件仪器，即将传感器与移动设备的硬件进行直接集成；另一类是软件仪器，它使用专用的软件让移动设备读取传感器数据。
硬件仪器可以提供比软件仪器更高的测量精度，但软件仪器非常方便，使用起来也更加灵活。
虚拟仪器可以用于各种应用场景，包括工业自动化、智慧城市、健康保健和教育等。
例如，在工业自动化中，可以使用虚拟仪器来监测和控制工厂的设备，改善生产线的运行效率；在智慧城市中，可以使用虚拟仪器来监测空气质量、气候条件和交通流量等；在健康保健中，可以使用虚拟仪器来帮助临床检测人体的健康状况；在教育中，可以使用虚拟仪器来帮助教师和学生了解和探索实验教学内容。
综上所述，虚拟仪器是将传感器与移动设备结合使用，以完成各种测量技术的一种方式，它可以为众多应用场景提供测量及分析服务，为用户带来许多便利。
然而，由于虚拟仪器还在发展阶段，其精度和可靠性仍然有待改善，未来有望更好地应用于各种场景，实现更高的测量性能。
虚拟仪器设计课程设计 (2)
虚拟仪器设计课程设计背景介绍随着科技不断进步，虚拟仪器的应用越来越广泛，如医学影像、机器人控制等。
在工程领域，虚拟仪器已成为检测、测量以及仪器控制的一种重要手段。
因此，虚拟仪器的设计与开发已经成为一个热门的研究领域。
本课程旨在通过虚拟仪器的设计来加强学生对仪器的认识，并提高其对实验数据处理和分析的能力。
课程目标本课程的主要目标是使学生掌握虚拟仪器的设计和开发过程，并具备以下能力：1.熟悉虚拟仪器设计的背景、基础理论和相关技术2.了解虚拟仪器的软硬件系统3.掌握虚拟仪器系统开发的基本流程和方法4.具备虚拟仪器系统开发的实践能力5.能够分析虚拟仪器系统的性能和特点课程大纲第一章：虚拟仪器概述本章主要介绍虚拟仪器的基本概念、应用领域、发展历程和未来发展趋势。
第二章：虚拟仪器系统架构本章主要介绍虚拟仪器的软硬件系统组成及其基本原理。
第三章：虚拟仪器设计基础本章主要介绍虚拟仪器设计的基础理论，包括信号处理、数据采集、仪器控制等方面。
第四章：虚拟仪器系统开发本章主要介绍虚拟仪器系统的开发流程和方法，包括需求分析、系统设计、应用开发等方面。
第五章：虚拟仪器系统性能分析本章主要介绍如何对虚拟仪器系统进行性能分析，包括响应时间、数据精度、系统可靠性等方面。
第六章：虚拟仪器应用案例本章主要介绍虚拟仪器在不同领域中的应用案例，如医学影像、机器人控制等。
课程教材1.《虚拟仪器基础与应用》2.《虚拟仪器开发与应用》3.《虚拟仪器原理及应用案例》课程考核1.课程论文：50%2.课堂参与度：20%3.课程项目：20%4.课程作业：10%总结通过本课程的学习，学生将会掌握虚拟仪器的基本概念和原理，了解虚拟仪器的软硬件系统，掌握虚拟仪器系统开发的基本流程和方法，并具备虚拟仪器系统开发的实践能力。
同时，本课程还将介绍虚拟仪器在不同领域中的应用案例，帮助学生更好地了解虚拟仪器在实践中的运用。
《虚拟仪器设计测控应用典型实例》读书笔记模板
4.3.1串口打开/关闭函数 4.3.2串口输入/输出函数 4.3.3串口控制函数 4.3.4串口状态查询函数 4.3.5串口事件处理函数 4.3.6调制解调文件传输函数
5.1 PC与PC串 1
口通信
5.2 PC与单片 2
机串口通信
3 5.3 PC与智能
仪器串口通信
4 5.4 PC与PLC
串口通信
5.5.1硬件线路 5.5.2设计任务 5.5.3利用LabVIEW实现 5.5.4利用LabWindows/CVI实现
5.6.1硬件线路 5.6.2设计任务 5.6.3利用LabVIEW实现 5.6.4利用LabWindows/CVI实现
5.7.1硬件线路 5.7.2设计任务 5.7.3利用LabVIEW实现 5.7.4利用LabWindows/CVI实现
3.2 LabWindows/CVI的
控件
3.1 LabWindows/CVI编
程语言概述
3.3 LabWindows/CVI程
序设计步骤
3.1.1 LabWindows /CVI的特点 3.1.2 LabWindows/CVI的工作空间 3.1.3 LabWindows/CVI的文件类型 3.1.4 LabWindows/CVI中的对象编程概念
1.3.1虚拟仪器的软件结构 1.3.2虚拟仪器的开发平台
1.4.1虚拟仪器的设计原则 1.4.2虚拟仪器的设计方法
1.5.1将虚拟仪器系统引入实验教学 1.5.2基于虚拟仪器的虚拟实验的实施
2.1 LabVIEW编程语 言概述
2.2 LabVIEW的基本 概念
2.3 LabVIEW程序设 计步骤
3.2.1控件概述 3.2.2基本控件的属性含义及设置 3.2.3高级控件
虚拟仪器设计实例
8.4 虚拟仪器设计实例
虚拟仪器以计算机为核心，利用软件完 成数据的采集、控制、数据分析和处理以 及测试结果的显示等功能，真正实现了 “软件及仪器”的概念。因而虚拟仪器在 设计上就更加灵活多样。
8.4.1 虚拟数字电压表
电压、电流和功率是表征电信号能量大小的三个基 本参数，其中以电压最为常用。通过电压测量，利 用基本公式可以导出其他的参数。因此，电压测量 是其他许多电参数测量，也包括非电参数测量的基 础。
（2）安全可靠 选购设备要考虑环境的温度、湿度、压力、振动、粉尘 等要求，以保证在规定的工作环境下系统性能稳定、工 作可靠。
（3）有足够的抗干扰能力 有完善的抗干扰措施，是保证系统精度、工作正常和不 产生错误的必要条件。
8.1.3 软件设计的基本原则
结构合理 操作性能好 具有一定的保护措施 提高程序的执行速度 给出必要的程序说明
（3）采用面向对象的设计方法来设计软面板。
8.3.2 虚拟仪器软面板的设计原则
（1）直接操作的原则 （2）重要性原则 （3）相关性原则 （4）控件的一致性原则 （5）窗体与其功能匹配的原则 （6）适当使用空白空间的原则 （7）保持软面板简明的原则 （8）控制颜色种类及选择中性化的原则 （9）控件的形象选择与注释的原则 （10）可用性设计原则 （11）功能的可发现性原则 （12）操作的容错性设计原则 （13）“帮助”及文档中的回答问题原则
return
NI USB-6009数据采集卡介绍
NI USB-6009 是NI公司推出的USB接口类型的低价位多功 能数据采集卡。
3. 虚拟数字电压表的软件设计
前面板
程序框图设计
数据采集程序框图
计算程序框图设计
计算峰值的 程序框图
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。
虚拟仪器应用设计实例
第9章 虚拟仪器应用设计实例
(6) 数据存储和回放模块——其主要功能是将测量采集到 的信号波形通过单击“存盘”和“写盘”，有记忆性地保留 和存储所需要的数据波形。这点是常用数字示波器不具有的， 即虚拟示波器可以完成对波形的保存，从而可随时读取到以 前所测试的数据。
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第9章 虚拟仪器应用设计实例
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第9章 虚拟仪器应用设计实例
也就是说，我们所使用的虚拟数字示波器是完全通过软 件程序设计出来仿真常用数字示波器的，它们在显示、测量、 分析、存储和外部连接上有着非常相似的地方，甚至有时候 虚拟数字示波器在某些方面要远远优于常用数字示波器。另 外，通过LabVIEW设计出来的数字示波器拥有很多常用示波 器不具备的长处。总之，利用虚拟数字示波器，设计人员可 以很灵活地满足所测试的信号的要求。
基本技能。 (3) 通过整个设计过程大致领会并了解LabVIEW软件的其
他虚拟仪器的设计方法，从而为将来在实际工程项目中使用 LabVIEW打下良好的实践基础。
(4) 提高综合运用所学的知识独立分析和解决问题的能力。
2
第9章 虚拟仪器应用设计实例
9.1.2 设计内容 使用提供的硬件(数据采集卡、信号发生器等设备)设计一
问题及是如何解决的。 (4) 使用说明：简述设计的虚拟示波器，指导用户如何使用。
6第Βιβλιοθήκη 章 虚拟仪器应用设计实例9.1.4 示波器测量理论 在时域信号测量中，示波器无疑是最具代表性的典型测
量仪器。它可以精确复现作为时间函数的电压波形(横轴为时 间轴，纵轴为幅度轴)，不仅可以观察相对于时间的连续信号， 也可以观察某一时刻的瞬间信号，这是电压表所做不到的。 我们不仅可以从示波器上观察电压的波形，也可以读出电压 信号的幅度、频率及相位等参数。电气、电子、仪表等工程 和产品的设计过程当中，示波器的使用是非常普遍和必要的。
关于虚拟仪器的课程设计
关于虚拟仪器的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解虚拟仪器的概念、功能及在工程测量中的应用。
2. 学生能够掌握虚拟仪器软件的基本操作流程和使用方法。
3. 学生能够描述至少三种常见虚拟仪器的原理及使用场景。
技能目标：1. 学生能够独立操作虚拟仪器软件，进行基础的数据采集与分析。
2. 学生能够运用虚拟仪器解决简单的实际测量问题，如信号处理、波形分析等。
3. 学生通过小组合作，设计并实施一个简单的虚拟仪器应用方案。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对科学研究的兴趣，特别是在工程测量和虚拟仪器领域的探索热情。
2. 学生在学习过程中形成合作意识，培养团队精神和解决问题的积极态度。
3. 学生能够认识到虚拟仪器在现代社会中的重要作用，理解科技发展对生活的影响。
课程性质：本课程为实践性与理论性相结合的课程，旨在通过虚拟仪器的学习，提高学生的动手能力和实际问题解决能力。
学生特点：考虑到学生处于高年级，已具备一定的物理知识和实验操作技能，能够较快地掌握虚拟仪器原理和操作。
教学要求：教师需采用讲授与实操相结合的教学方式，注重引导学生主动探索，鼓励学生将理论知识应用于实践操作中，并通过小组合作培养学生的团队协作能力。
通过具体的学习成果评估，确保学生达到课程目标。
二、教学内容1. 虚拟仪器概述- 定义与分类- 发展历程- 应用领域2. 虚拟仪器原理- 数据采集与处理- 信号分析与显示- 常用算法介绍3. 虚拟仪器软件- LabVIEW软件安装与界面认识- 基本操作与编程- 实例分析与实操演练4. 常见虚拟仪器介绍- 数字示波器- 频谱分析仪- 数据记录仪5. 虚拟仪器应用案例- 简单电路信号测量- 声音信号处理- 小组项目：设计并实施一个虚拟仪器应用方案教学内容安排与进度：第一周：虚拟仪器概述第二周：虚拟仪器原理第三周：LabVIEW软件安装与基本操作第四周：常见虚拟仪器介绍第五周：虚拟仪器应用案例及小组项目实施本教学内容依据课程目标，紧密结合教材相关章节，注重理论与实践相结合，使学生能够系统地掌握虚拟仪器相关知识。
《虚拟仪器》设计项目实验实验
《虚拟仪器》设计项目实验实验
一、实验目的：
托课程内容积极参加课外实践活动，要求学生独立综合运用课程知识、自拟一个设计型题目，完成对题目的建模、仿真、调试。
经答辩演示后方能合格。
二、前面板：
三、程序框图：
四、总结
这次是老师让我们自己来设计的实验。
而我确定的实验内容是温度采集器。
系统在实时测温的同时还不停的监测并记录物体出现过的最高温度和最低温度，这样可以更好的检测物体的状态，同时系统还具有预警和报警功能。
当物体的温度超出正常超出正常的范围但在允许温度范围内时，系统将给出预警信号；当温度超过允许范围时范围时，系统直接报警。
按照以上程序连接和设置好个参数，单机运行，开始采集。
这次的实验虽然是我根据视频来做的，但在做的过程中，我也体会到LabView这个软件的强度和功能好处。
他不仅减少了实验的成本，还能减少我们在实验的容错率。
这次的实验是对我在虚拟仪器这么课程的加深和巩固。
让我认识到虚拟仪器这么课程比较大普及的范围。
在学习了这门课程后，我收获了很多的知识，并且我觉得这对我以后也会有很大的帮助。
虚拟仪器课程设计作品
虚拟仪器课程设计作品一、教学目标本课程旨在通过虚拟仪器的设计与实践，让学生掌握虚拟仪器的概念、原理及其在工程测量中的应用。
具体目标如下：1.了解虚拟仪器的定义、特点及分类。
2.掌握虚拟仪器的设计原理和基本方法。
3.熟悉虚拟仪器在工程测量中的典型应用。
4.能够运用虚拟仪器设计原理，独立完成简单虚拟仪器的设计与实现。
5.能够运用虚拟仪器进行工程测量，并处理测量数据。
6.能够分析虚拟仪器的性能，提出改进措施。
情感态度价值观目标：1.培养学生对新技术的敏感性和好奇心，激发学生学习虚拟仪器的兴趣。
2.培养学生团队合作精神，提高学生解决实际问题的能力。
3.培养学生关注社会、关注工程测量技术发展的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.虚拟仪器概述：虚拟仪器的定义、特点、分类和发展趋势。
2.虚拟仪器设计原理：硬件系统、软件系统及接口技术。
3.虚拟仪器在工程测量中的应用：典型应用案例分析。
4.虚拟仪器性能分析与改进：性能指标、优化方法。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学：1.讲授法：讲解虚拟仪器的概念、原理和设计方法。
2.案例分析法：分析虚拟仪器在工程测量中的典型应用。
3.实验法：让学生动手设计并实现简单的虚拟仪器。
4.讨论法：引导学生探讨虚拟仪器技术的未来发展。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：《虚拟仪器设计与应用》。
2.参考书：相关领域的学术论文、技术报告。
3.多媒体资料：教学PPT、视频教程。
4.实验设备：计算机、虚拟仪器软件平台。
通过以上教学资源，为学生提供丰富的学习体验，提高教学效果。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用以下评估方式：1.平时表现：评估学生在课堂上的参与度、提问回答等情况，占比20%。
2.作业：布置适量作业，评估学生的理解和应用能力，占比30%。
3.实验报告：评估学生在实验过程中的操作技能和数据分析能力，占比20%。
《虚拟仪器设计实验》实验
《虚拟仪器设计实验》实验虚拟仪器设计实验是一种基于计算机技术和软件开发的实验方法，可以模拟和仿真真实仪器的功能和操作。
通过虚拟仪器设计实验，学生可以在虚拟环境中进行实验操作和数据获取，大大提高了实验效率和安全性。
下面将以一个具体的虚拟仪器设计实验为例，详细介绍其实验过程和实验结果。
实验目的：通过虚拟仪器设计实验，模拟并掌握电子示波器的使用方法和原理，了解示波器的测量规范和测量误差，并能够正确读取和解读示波器上的波形。
实验步骤：1.打开虚拟仪器软件，并选择仪器类型为电子示波器。
软件将会展示一个虚拟示波器屏幕。
2.在虚拟示波器屏幕上选择波形类型，可以选择正弦波、方波、脉冲波等信号。
3.设置示波器的时间基准和电压基准，调整示波器的垂直和水平缩放系数，以使波形能够完整地显示在屏幕上。
4.通过示波器的触发功能，设定波形触发门槛和触发边沿，以便正确触发并显示波形。
5.在示波器上测量并记录信号的频率、幅值、相位等参数，并比较与理论值的误差。
6.使用示波器的自动测量功能，对信号进行自动测量，并将测量结果记录下来。
实验结果：通过虚拟示波器的操作，实验人员可以快速获取并记录信号的各项参数，如频率、幅值、相位等。
同时，虚拟示波器还可以通过自动测量功能，对信号进行自动测量，为实验人员提供更加便捷和准确的测量数据。
实验分析：通过本次虚拟仪器设计实验，我们掌握了电子示波器的使用方法和原理。
虚拟仪器实验的优势在于其安全性、实验效率和实验结果的准确性。
虚拟仪器可以模拟出各种真实仪器的功能和操作，能够满足不同实验要求。
同时，虚拟仪器还可以通过自动测量功能，减少实验人员的操作错误和测量误差，提高实验结果的准确性。
总结：虚拟仪器设计实验是一种基于计算机技术和软件开发的实验方法，可以模拟和仿真真实仪器的功能和操作。
通过虚拟仪器设计实验，学生可以在虚拟环境中进行实验操作和数据获取，大大提高了实验效率和安全性。
本次虚拟仪器设计实验通过模拟电子示波器的使用方法和原理，使我们掌握了示波器的操作技巧和波形的读取与解读能力。
LabVIEW入门与虚拟仪器 第6章 字符串和文件存取_OK
LabVIEW支持的文件类型（4种） • ASCII 码流文件（文本文件） • 二进制流文件 • 数据记录文件 • 波形数据文件
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6.2.1 文件 I/O 子模板简介
14
6.2.2 高层文件操作VI 及应用 ❖文件格式：电子表格读写/直接读写字符串/二进制
20
例 6.2.４：将温度采样值转换为以“,”分隔的格式化 字符串，写入文本文件中。（演示：写字符串文件VI)
21
例 6.2.５ 读取文本文件数据。
本例使用 Read Characters From File 节点从上例创建的温 度数据.txt 文件中读取数据，送前面板的读出数据指示器显 示，同时将这些数据显示在温度曲线 Graph 上。
创建一个新文件或覆盖一个已存在文件
创建一个新文件，若与其它文件同名则返回一个 错误代码
23
２.Write File(写文件）
该节点向文件标识符 refnum 指定的文件中写入数据（文本字符），写入字符 的起始位置由pos mode 和 pos oftset 端口参数指定。
例6.2.6 将前面 例6.2.2 的任务使用低级模块 Write File VI实现。
2. LabVIEW 字符串函数在功能模板上的 String子模板中。 3. 读/写文件操作之前，必须指定文件路径
4. LabVIEW支持的文件类型（4种） ASCII 码流文件（文本文件） 二进制流文件 数据记录文件 波形数据文件
37
电子表格字符串, 并将其写入一个新的文件或添加 到现存文件中，写入之后自动关闭文件。
பைடு நூலகம்16
例 6.2.1 ： 使 用 Write To Spreadsheet File 节 点 构 建 一 VI 将一个浮点型二维数组写入电子表格文件。
实验报告5-虚拟仪器在物理实验中的应用
实验报告实验五虚拟仪器在物理实验中的应用【实验简介】虚拟仪器实际上就是一种基于计算机的自动化测试仪器系统。
它利用通用计算机的强大计算处理功能，通过传感器和接口卡实现信号输入，用键盘、鼠标、显示器等计算机外设实现控制和显示功能。
虚拟仪器设计过程主要包括选择适当的硬件平台、传感器、接口卡以及编制应用软件。
虚拟仪器相比较于传统仪器，其功能更加灵活多变、易于扩展，而且由于和网络技术结合，它还能够与外界进行数据通信，实现远程操作。
因此，虚拟仪器技术已经成为自动化测量的主流技术。
【实验目的】1. 了解虚拟仪器的概念；2. 了解图形化编程语言LabVIEW，学习简单的LabVIEW编程；3. 完成伏安法测电阻的虚拟仪器设计。
【实验仪器与用具】计算机（含操作系统），LabVIEW 2014，NI ELVIS Ⅱ+，导线若干，元件盒一个（包括100Ω标准电阻一个，待测电阻1 kΩ和51 Ω各一个，稳压二极管一个。
）【实验原理】1．虚拟仪器的硬件本实验使用的硬件平台是个人电脑（PC机），美国国家仪器公司（National Instruments）的教学实验室虚拟仪器套件（Educational Laboratory Virtual Instrumentation Suite）II+（缩写为NI ELVISⅡ+）和自带的原型板。
图7-2 NI ELVIS Ⅱ功能说明。
1. NI ELVIS Ⅱ系列原型板；2. 数字万用表保险丝；3. 数字万用表接口；4. 示波器接口；5. 函数发生器输出/数字触发输入接口；6. 原型板安装螺丝孔；7. 原型板接口；8. 原型板电源开关；9. 状态灯；10. 可变电源手动控制旋钮；11. 函数发生器手动控制旋钮。
虚拟仪器综合实验平台ELVIS Ⅱ+，如图7-2所示，集成8路差分输入（或16路单端输入）模拟数据采集通道、24路数字I/O通道，以及多款常用的仪器（包括示波器、数字万用表、函数发生器、动态信号分析仪、二线电流电压分析仪、三线电流电压分析仪、阻抗分析仪、VPS电源等）。
虚拟仪器的应用
实验报告实验题目基于虚拟仪器技术的涡流传感器位移测量实验专业测控技术与仪器班级仪112班学号3110241032学生王金利同组人王俊俊，王琦指导教师晏克俊2014 年一、实验内容本实验是利用所学虚拟仪器编程实现涡流传感器位移特性的测量，涡流传感器的基本工作系统由探头，前置器以及被测体构成，当前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈时由电磁感应定律可知，交变电流会在探头头部的线圈中产生交变磁场。
当有被测金属体靠近这一磁场时在金属表面会产生感应电流，由于其呈漩涡状故称之为电涡流。
与此同时该电涡流场也会产生一个与头部线圈方向相反的交变磁场与其反作用，以使得头部线圈的高频电流幅度和相位得到改变，这一改变与金属导体的磁导率、电导率、线圈的几何形状、几何尺寸、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。
当控制金属导体的磁导率、电导率等参数相同时，电涡流的强度大小就只与头部线圈到金属导体表面的距离有关，通过前置器电子线路的处理，即可将头部线圈与金属导体之间距离的变化转换成电压的变化，输出信号的大小岁探头到被测体便面之间的间距而变化，电涡流传感器根据这一原理实现对金属物体位移的测量。
虚拟仪器是在以计算机为核心的硬件平台上配备相应的板卡，由用户设计定义，具有虚拟面板，其测试功能由软件实现的一种计算机仪器系统。
本次实验通过对被测的电涡流相应电压强度的变化量信号的采集和分析利用波形图、波形图表和数字表格形象生动的描述出涡流传感器的位移特性。
并利用虚拟仪器所编程序完成对电涡流传感器的灵敏度、非线性度、最大偏差、最大位移等参数的测量。
二、实验仪器1：带虚拟仪器软件的计算机一台；2：NI6014数据采集卡；3：数字万用表；4：涡流传感器实验平台。
三、实验步骤1：首先进行实验编程，利用LabVIEW软件画图并设置DAQ助手。
2：按照实验原理图进行实验电路的连接，连接数据采集卡。
3：在Measurements&Automation Explorer软件上进行外部设备和端口的设置为实验开始做准备。
虚拟仪器的发展及Lab VIEW应用实例解析
虚拟仪器的发展及Lab VIEW应用实例解析———虚拟仪器的发展及Lab VIEW应用实例解析∙作者：岳临萍∙出处：∙阅读：5841∙发布时间：2008-11-5 19:12:10∙供稿：[摘要]本文介绍了虚拟仪器的发展及概念。
从虚拟仪器的组成、数据采集构成以及软件开发应用平台、GPIB总线和VXI总线技术都进行了详细的说明。
并给出了与传统仪器的区别，最后以一个温度校准的实例解释了虚拟仪器Lab VIEW软件的应用。
[关键词]虚拟仪器调理数据采集Lab VIEW前言随着控制理论及电子和计算机技术的高速发展，为适应科研和生产中的需求，在检测技术领域出现了许多新的理论、新的技术和新的概念，虚拟仪器由此而生。
虚拟仪器（VIRTUAL INSTRUMENT）是指通过应用程序将计算机与功能硬件（完成信号获取、转换和调理的专用硬件）结合起来从而把计算机的强大运算存储和通信能力与功能硬件的测量和转换能力融为一体，形成一种多功能，高精度，可灵活组合并带有通信功能的测试技术平台。
在电子测量中它可以代替传统的示波器，逻辑分析仪、信号发生器和频谱分析仪等，在工业控制系统中所有以计算机为核心的自动化装置也都可以归纳到虚拟仪器的范围内，哪它可以代替通常安装在控制室中的常规调节器、手操器、指示仪和报警器等。
在使用虚拟仪器时，用户可通过显示屏上的友好界面来操作计算机，就像在操作自己定义的一台台传统的仪器仪表一样，从而完成对被测量的采集、分析、判断、调节和存储等功能。
一、虚拟仪器的发展历史虚拟仪器技术的开发和应用起源于1986年美国车家仪器公司（NI）设计的Lab VIEW 软件，这是一种基于图形的开发、调试和运行的软件平台。
它实现了NI公司提出的“软件即仪器”的理念。
虚拟仪器的发展大致可分为三个阶段，第一阶段是利用计算机来增强传统仪器的功能，由于通用接口总线GPIB标准的确立，计算机与外部仪器通信成为可能，因此把传统的仪器通过串行口和计算机连接起来后就可以用计算机控制仪器了。
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《虚拟仪器技术》
图给出了调整补偿电容时，方波脉冲信号通过衰减器的波形。 图（a）为正常（最佳）补偿的波形，此时波形无失真。图（b）为 过补偿的波形，图（c）为欠补偿的波形。
(a) 最佳补偿
（b）过补偿
（c）欠补偿
实验电路板
电源 62芯I/O插座
扩展I/O
AIN3 AIN1 AIN2 两路高速A/D采集
双积分A/D转换
DIN
DOUT AOUT1 AOUT2 AIN4
16路入 FPGA控制逻辑 16路出
EPP 接口
两路DDS信号源
6位电子计数器
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通用计算机
《虚拟仪器技术》
软件部分包括：（1）基于Windows环境下的虚拟 仪器软件开发平台LabVIEW或LabWindows/CVI； （2）虚拟仪器库，包括有示波器、信号源、电压表、 计数器等十余种虚拟仪器驱动程序库；（3）系列化的 测试与实验的示范程序软件包。 虚拟仪器通用测试平台的应用
通道量程的设计
输入通道的量程从50mV到50V，按1、2、5的倍率划分成 10档
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《虚拟仪器技术》
模拟输入通道的量程设计
量程（V） 0.05
0.1 0.2
A (K1A1K2A2) 20
10 5
K1 1
1 1
A1 5
2.5 1.25
K2 1
1 1
A2 4
4 4
S1S2S3S4 (程控码) 0110
0100 0010
0.5
1 2 5 10
2
1 0.5 0.2 0.1
1
1 1 1 0.1
0.5
2.5 1.25 0.5 2.5
1
0.1 0.1 0.1 0.1
4
4 4 4 4
0000
0101 0011 0001 1101
20
50
0.05
0.02
0.1
0.1
1.25
0.5
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0.1
0.1
4
4
1011
模拟输入通道的组成
高阻衰减器 输入 信号 量程A 选择B 码C D 前级放大器 低阻衰减器 IV
K1 A1
《虚拟仪器技术》
后级放大器
8位100MHz 高速 ADC
64KB 高速 RAM EPP 接口
K2
A2
X4
计算机
CK 触发 12位 N DAC
fclk f s 触发控 制逻辑
WR
RD
分频器
地址 控制器
750 375 低阻 分压器
S5
900K
A
X3
R2
B
Y3
167 375
1K
_ +
U3 X0
100K
450
X1
X
Y
Y0
50 375 750×4 750
S4
_ +
U2
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U Z2 k1 o U i Z1 Z 2
R2 1 j R2C2 R1 R2 1 j R1C1 1 j R2C2
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《虚拟仪器技术》
高速多功能DAQ主板的方案 高速多功能DAQ主板由模拟I/O、数字I/O、定时/ 计数三大部分组成。
模入A 模入B 信号调理 （衰减、放大） 双路ADCD0 ~ D7 缓存RAM D0 ~ D7 A0 ~ A15
计数入
计数/定时 D0 ~ D7
D0 ~ D7
D0 ~ D7 A0 ~ A15
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《虚拟仪器技术》
（3）ADC有差分输入与单输入。有的ADC的输入级 完全是差分输入电路，但是用单端或差分电路驱动都可 以，例如AD9288、AD9220/21/23、AD9050。为了取得更 低的总谐波失真（THD）和最佳的无杂散动态范围 （SFDR），应该用差分放大器或差分变压器去驱动ADC。 （4）根据信号是单极性还是双极性，以及A/D转换器 要求的输入电平范围，驱动放大器还要完成极性变换和 电平转换。例如AD9288需要约+1V的直流偏置电压，而 且为单极性的电压，它要求有信号输入时AD9288的输入 电平范围为（1±0.5）V，即在+0.5V~+1.5V之内，驱动 放大器应完成所需要的极性变换和电平变换。
N N+1 N+5
AIN A, AIN B tA t EN t EL 1 / ts
SAMPLE N+2
SAMPLE N+3
SAMPLE N+4
t PD
tV
ENCDDE A,B
D7 B D0B
N-4 N-4
N-3 N-3
N-2 N-2
N-1 N-1
N N
N+1 N+1
N+2 N+2
(a) A,B通道用同一个时钟的定时图 N N+1 N+2 N+3 N+4
信号产生（模拟、数字输出）；
信号调理（信号幅度、频率、驱动、隔离等）； 定时与计数； 大容量数据存储。 实时信号处理。 总线与通信。
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《虚拟仪器技术》
6.4高速采集及存储系统设计
采集和存储系统方案设计
以一片高速双A/D转换器AD9288为核心，在高密度 可编程逻辑器件EPIC6Q240C6的控制下构成双通道数 据采集系统。上位机通过发送命令实现诸如采样频率、 量程设定和工作模式等设置命令给DAQ主板，经调理 后的信号从ADC的引脚输入，数据采集完成之后通过逻 辑控制直接将双通道数据分别存储至64K大容量RAM （IS61LV6416）。然后由上位机将采集数据读入。采 集的时序控制由FPGA逻辑电路完成。
____
《虚拟仪器技术》
A15
A15
………
D4 A D3 A D2 A D1 A D0 A
IS61LV6416
½ AD9288
………
A8 A7
A8 A7
………
AIN A
ENC A
OB
____
A0
………
A0
____
地址 计数器 （FPGA) 双向
采样时钟 f s （a） 采样时钟 AD输出数据 D0~D7 地址计数时钟 计数器输出地址 ( A0 ~ A15 )
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《虚拟仪器技术》
2、驱动放大器的电路设计
510 510
U4 ~ U7 AD8054
_ +U6Fra bibliotekB2 1.25V 5
AIN A REFIN A REFOUT
510
A + 510 2k
U5
510 + _ 510
U7
510
C 3
________
10k 10k
510 +5V 0~5V DAC7512 + _
计算机
FPGA 逻辑控制 D0 ~ D7 数字出 数字I/O 数字入 D0 ~ D7 D0 ~ D7 A0 ~ A15 D0 ~ D7
标准总线 通信接口
模入A 模入B
A0 ~ A15 信号调理 （发大、衰减） 双路DAC D0 ~ D7 D0 ~ D 缓存 RAM 7
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6.3模拟输入信号的调理
《虚拟仪器技术》
第6章 虚拟仪器概述
本章概述
6.1 概述
6.2 高速多功能DAQ主板
6.3 模拟输入信号的调理
6.4 高速采集及存储系统设计
6.5 时序控制逻辑设计
6.6 DDS信号源的设计
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《虚拟仪器技术》
6.1 概述
虚拟仪器通用测试平台的组成
虚拟仪器通用测试平台由硬件和软件两大部分组成 硬件部分包括：（1）个人计算机（PC）（2）外置式多 功能DAQ主板（3）系列化的测试与实验电路模板
采集a 频率b c 选择 d 码 e
40MHz
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2n
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基本指标 （1）带宽：高速DAQ主板的被测信号的带宽很宽 （0~1GHz以上） （2）分辨力：主要取决于ADC的位数，n位ADC，其幅 度（电压）分辨力为1/2n （3）量程：被测信号的幅度变化范围很宽，小到几毫伏， 大到几百伏。
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《虚拟仪器技术》
3、前级放大器 前级放大器采用测量放大器的电路结构形式，它由高输入阻抗、 低噪声、宽带（145MHz）的场效应管双运放U1U2（AD8066） 和宽带运放U3（AD844）组成。 U1、U2和U3构成的程控增益测量放大器，当控制双4选1模拟开 关的通道选择码S2、S3时，则改变了放大器的增益。S2、S3与 增益A1的对应关系如表 S2 S3 00 01 10 11
器件的发展是在三个方面进行:
一是专攻速度 二是专攻精度
三是保证速度与精度兼顾
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《虚拟仪器技术》
2、高速采样存储技术 在高速采集中，每个新获取的采集数据都必须立即存 入采集存储器，因此它必须具有与采集速率同步的连 续接收数据的能力。 为了降低对存储速度的要求，常用的解决办法是利用 多个存储器并行工作，采用分时轮流写入，从而降低 对单个存储器的速度要求，但这对高速锁存器和精确 定时逻辑又提出了很高的要求。
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《虚拟仪器技术》
高速数据采集的关键技术 1、高速A/D转换技术 最高采集速率首先受到采集器件A/D转换器性能的限制，高速 A/D器件是关键。目前，模数转换器件的速度高达1000MHz， 分辨率已高达24位；数模转换器件的速度也高达500MHz，分 辨率达18位。 在集成电路性能上，速度与精度总是一对矛盾体。