LABVIEW文献综述

文献综述

一虚拟仪器前言

虚拟仪器是一种基于计算机的自动化测试仪器系统。虚拟仪器的突出优点在于能够与计算机技术结合，将计算机资源与仪器硬件，数字信号处理技术与不同功能的软件模块结合，组成不同的仪器功能［１］。用户可根据测试的需要，自己设计所需要的仪器系统，即利用数据采集卡及计算机外围硬件进行信号的采集与检测，然后用计算机所编的软件来实现对信号的处理、计算和分析以及对测试结果进行显示。虚拟仪器的出现改变了原有仪器的整体设计思路，用软件代替了硬件。将传统仪器由硬件实现的数据分析与显示功能，改由功能强大的计算机及其显示器来完成，使工程技术人员可以用一部笔记本电脑到现场就可轻松完成信号的采集、处理及频谱分析和波形分析【1】。

LabVIEW(实验室虚拟仪器集成环境)是NI公司(美国国家仪器公司)的创新软件产品，也是目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件集成开发环境，可实现数据采集、仪器控制、过程监控和自动测试等实验室研究和工业自动化领域的实际任务。利用LabVIEW编程软件设计虚拟仪器，不仅能够实现一般测量仪器的功能，还能够根据用户需求，自己设计软件部分，增加普通测量仪器不具备的其它功能【2】。

二示波器原理概述

示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象，便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等【3】。

数字示波器是数据采集，A/D转换，软件编程等一系列的技术制造出来的高性能示波器。数字示波器一般支持多级菜单，能提供给用户多种选择，多种分析功能。还有一些示波器可以提供存储，实现对波形的保存和处理。

数字示波器因具有波形触发、存储、显示、测量、波形数据分析处理等独特优点，其使用日益普及【3】。由于数字示波器与模拟示波器之间存在较大的性能差异，如果使用不当，会产生较大的测量误差，从而影响测试任务。

随着电子技术的发展，数字示波器凭借数字技术和软件大大扩展了工作能力，早期产品的取样率低、存在较大死区时间、屏幕刷新率低等不足得到较大改善，以前难以观察的调制信号、通讯眼图、视频信号等复合信号越来越容易观察【3】。数字示波器可以对数据进行运算和分析，特别适合于捕获复杂动态信号中产生的全部细节和异常现象，因而在科学研究、工业生产中得到了广泛的应用。为了让示波器工作在合格的状态，对示波器定期、快速、全面的检定，保证其量值溯源，是摆在测试工程师面前的一项紧迫任务【4】。

手工检定效率低，容易出错，对每一种示波器的检定需要测试工程师翻阅大量的资料；自动测试系统具有准确快速地测量参数、直观地显示测试结果、自动存储测试数据等特性，是传统的手工测试无法达到的。用自动测试系统实现对示波器的程控检定将会是仪器检定的趋势【4】。

三虚拟仪器发展概况及前景

虚拟仪器就是利用现有的计算机，加上特殊设计的仪器硬件和专用软件，形成既有普通仪器的基本功能，又有一般仪器所没有的特殊功能的高档、低价的新型仪器【5】。虚拟仪器的出现是仪器发展史上的一场革命，代表着仪器发展的最新方向和潮流，对科学技术的发展和工业生产的进步产生了不可估量的影响。虚拟仪器利用个人计算机强大的图形环境和在线帮助功能，建立虚拟仪器面板，完成对仪器的控制、数据分析和显示，代替传统仪器，改变传统仪器的使用方式，提高仪器的功能和使用效率，大幅度降低仪器价格，使用户可以根据自己的需要定义仪器的功能。虚拟仪器广泛应用于电子测量、化学工业、电力工程、物矿勘探、医疗、振动分析、声学分析、故障诊断及教学科研等诸多领域【5】。

目前，虚拟仪器在那些发达国家中设计、生产、使用已经十分普及。在美国，虚拟仪器系统及其图形编程语言，已成为各大学理工科学生的一门必修课程，而在我国虚拟仪器的设计、生产、使用正在起步[10]。国内专家预测，未来的几年内，我国将有50％的仪器为虚拟仪器。届时，国内将有大批企业使用虚拟仪器系统对生产设备的运行

状况进行实时监测。随着微型计算机的发展，各种有关软件不断诞生，虚拟仪器将会逐步取代传统的测试仪器而成为测试仪器的主流【6】。

虚拟数字示波器，不但可以节约人力物力，还可以大大提高生产效率，增强产品的功能价值。虚拟仪器不但使用方便快捷，维修测试也能使工作人员减少在传统仪器上花费的大量工作内容【7】。不仅如此，虚拟数字示波器具有很大的机动性，随时可以增加使用者需要的功能模块，也方便减少使用者不需要的功能模块。在现实生活中，我相信虚拟仪器产品会越来越受大众欢迎，虚拟仪器市场也会不断壮大【7】。

利用LabVIEW设计的具有丰富功能的虚拟数字示波器，它不仅仅可以具备一般示波器的波形显示功能，还能在设计中增加其他普通示波器没有的功能【8】。通过丰富的LabVIEW编程模块，不但可以增加示波器对信号进行处理分析的能力，还可以利用网络系统模块进行远程测量和分析，大大增强了示波器的使用价值【9】。另外，由于利用软件编程的便利性，虚拟数字示波器具有的模块功能可以根据实际情况进行修改和完善，这样不但可以按需设计，还可以适应不同场所和环境，大大提高了工作效率【10】。

四总结

虚拟数字示波器不仅能够实现一般通用数字示波器的功能，而且充分发挥了计算机的强大功能和LabVIEW 在仪器开发方面的灵活性，用户可根据需要增加仪器的功能，根据自己的喜好设计示波器界面，同时可利用网络进行远程测量，做到硬件资源和测试数据的共享【11】。该系统具有实际的应用价值，例如可在无人值守的基站，利用该虚拟数字示波器进行远程监测【12】。虚拟仪器技术经过几年的发展，使得虚拟仪器的内涵不断丰富，并且也走向了标准化和开放化，虚拟仪器技术结合网络技术，可实现以软件设计为核心的自动测试系统，使现代化测试向智能化、系统化和网络化发展【13】。

六参考文献

[1] 刘君华．基于LABVIEW的虚拟仪器的设计[J]．北京：电子工业出版社，2003.1