1章虚拟仪器概述概述
虚拟仪器概述
据“国际自动化仪表”杂志1999年预测：到21世纪前十年，全世界将有 50%的仪器仪表为虚拟仪器，其生产厂家将超过千家，产品将达到数千种。 市场占有率将达到电测仪器仪表的50%以上。
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虚拟仪器概述
1.1 虚拟仪器的概念
传统仪器 厂商定义功能
虚拟仪器 用户定义功能
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虚拟仪器概述
仪器技术的发展过程
虚拟仪器是在计算机上显示传统仪器面板，它将 硬件电路完成的信号调理和处理功能由计算机程序完 成。
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框图窗口 前面板窗口
图标
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控件选板
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虚拟仪器概述
控件选板
n 控件选板在前面板显示，它包含创建前面板 时可用的全部对象。控件选板中的基本常用 控件可以以现代（modern）、经典 （classic）和系统（system）三种风格显 示。
n 当鼠标移到某个对象或函数上时，上下 文帮助窗口就会显示相应的帮助信息。
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联机帮助文档
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虚拟仪器概述
联机帮助文档
n 当单击Context Help窗口中Detailed help会弹出相应的完整的帮助信息。这 是一个Windows标准风格的帮助窗口， 包含了LabVIEW全部的帮助信息。
第1章 LabVIEW概述
Web发布工具
高级 选项
用于创建HTML文件和嵌入式VI前面板图像
包括批量编辑、错误代码编辑、编辑选板、导入导出字 符串等功能 多种选项设置
7．“窗口”菜单
表1-7
选 项
工具菜单功能列表
功 能
显示程序框图/显示前面板 左右两栏显示 上下两栏显示 最大化窗口 全部窗口
显示出对应程序的程序框图/前面板 在屏幕上分左右两栏显示前面板和程序框图 在屏幕上分上下两栏显示前面板和程序框图 使对应窗口最大化 点击后显示当前打开的全部文件的类型、文件名、路径等
VI修订历史
运行时菜单 查找和替换 显示搜索结果
编辑当前VI的修定历史
编辑运行时菜单。定制用户需要的选单项 查找或替换选中的对象 显示搜索的结果
3．“查看”菜单
表1-3
选 项 打开控件选板 打开函数选板 打开工具选板 查看错误列表 查看VI层次结构 查看LabVIEW类层次结构 查看选中子VI的调用关系 打开类浏览器 打开ActiveX属性列表窗口 打开LabVIEW 8.5的启动窗口 打开导航窗口 显示工具栏选项 控件选板 函数选板 工具选板 错误列表 VI层次结构 LabVIEW类层次结构 浏览关系 类浏览器 ActiveX属性浏览器 启动窗口 导航窗口 工具栏
1.1 LabVIEW的起源与发展
LabVIEW的全称为Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench（实 验室虚拟仪器集成环境），是由美国国家 仪器公司（National Instruments，NI） 创立的一种功能强大而又灵活的仪器和分 析软件应用开发工具。
1.5.4 LabVIEW帮助系统
图1-16
虚拟仪器技术
传统仪器:特定功能和仪器外观. 传统仪器:特定功能和仪器外观.
虚拟仪器(VI,Virtual Instrumentation):是一种以 虚拟仪器(VI, Instrumentation):是一种以 ): 计算机和测试模块的硬件为基础 以计算机软件为核 硬件为基础, 计算机和测试模块的硬件为基础,以计算机软件为核 所构成的, 心所构成的,并且在计算机显示屏幕上虚拟的仪器面 以及由计算机所完成的仪器功能, 板,以及由计算机所完成的仪器功能,都可由用户软 件来定义的计算机仪器. 件来定义的计算机仪器.
第2页
《虚拟仪器技术》 虚拟仪器技术》
如:虚拟示波器
Vi
输入电路
A/D
RAM
控制系统
PC机
第3页
《虚拟仪器技术》 虚拟仪器技术》
虚拟数字电压表
基于虚拟仪器的 温度检测与控制
第4页
《虚拟仪器技术》 虚拟仪器技术》
2. 虚拟仪器的特点
从虚拟仪器的组成结构上来看: 从虚拟仪器的组成结构上来看: (1)虚拟仪器的硬件是通用的(包括通用计算机硬件平台和通用 )虚拟仪器的硬件是通用的( 的测量功能硬件);
第13页
《虚拟仪器技术》 虚拟仪器技术》
1990年代,虚拟仪器得到业界广泛认可和应用, 1990年代,虚拟仪器得到业界广泛认可和应用,相继 年代 推出了基于GPIB总线 总线( 推出了基于GPIB总线(General Purpose Interface Bus), -DAQ( Bus),PC-DAQ(Data Acquisition)和VXI总线 ),PC Acquisition) VXI总线 Instrumentation,1987年 (VMEbus eXtension for Instrumentation,1987年), PXI总线 PXI总线(PCI eXtension for Instrumentation,1997年) 总线( Instrumentation,1997年 等多种虚拟仪器系统. 等多种虚拟仪器系统. 虚拟仪器软件采用面向对象和可视化编程技术. 虚拟仪器软件采用面向对象和可视化编程技术. 底层驱动和上层应用软件融为一体. 底层驱动和上层应用软件融为一体. 虚拟仪器软件的标准化: VPP(VXI即插即用 即插即用, 虚拟仪器软件的标准化: VPP(VXI即插即用, VXIplug&play,1993年 VXIplug&play,1993年) 和VISA(Virtual VISA( Instrument Software Architecture, 虚拟仪器软件体系 Architecture, 结构). IVI( Instruments, 结构). IVI(Interchangeable Virtual Instruments, 可互换式虚拟仪器,1997年 可互换式虚拟仪器,1997年).
虚拟仪器1
班级:工艺3092班姓名:黄威学号:1307093104虚拟仪器课程设计一:虚拟仪器概述及其特点虚拟仪器（Virtual Instrument——VI）——计算机化的测量仪器；是计算机与相关面向仪器的软、硬件产品的有机结合。
使用者通过友好的图形界面即虚拟仪器的前面板操作计算机，就像在操控自己定义、设计的测量仪器一样，并可以方便地组合、更新和扩展它，从而更快捷、更经济、更灵活地解决各个领域的测量和自动控制等应用问题。
由计算机、应用软件和仪器硬件三大要素构成，共同完成传统仪器的功能1-1 虚拟仪器的主要特点：1.尽可能采用通用的硬件，各种虚拟仪器之间的差异主要是软件。
2.充分发挥计算机的能力，具有强大的数据分析和处理功能，可以创造出功能更多、更强的测量或测控仪器及系统。
3.用户可根据自己的实际需求，很便利地自主构建新的虚拟仪器。
虚拟仪器的特点总概括为:▪丰富和增强了传统仪器的功能▪突出“软件即仪器”的概念▪仪器由用户自己定义▪开放的工业表准▪便于构成复杂的测试系统，经济性好▪1-2虚拟仪器在各领域中的应用由于虚拟仪器技术的强有力支持，科学家和工程师们可以方便地建立适合自己需要的测控系统，再也不必将自己封闭在固定传统仪器的狭窄天地中。
在电子测量、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中都有极为广泛的应用。
在电子和通信工程中，虚拟仪器可用于电子测量和信号分析；在自动化检测领域内，虚拟仪器可用于数据采集和控制；在航天航空学科里，虚拟仪器可用于监测和分析火箭或卫星传递来的复杂数据，已被美国航天航空局（NASA）用于火星探险；在基础学科的研究中，虚拟仪器可用于设计实验系统，例如用于生化领域中监测薄膜分子的相互作用，以及医学领域中研究嗅觉和视觉。
虚拟仪器诞生以来的爆炸性发展令人惊叹，许多最新的大规模高精尖工程中都有它的用武之地。
太空光谱有限公司（Spectrum Astro, Inc.）的Roger Jellum 和Tom Arnold开发的AstroRT，是一种基于LabVIEW的数据采集和控制系统，用于航天器的制造测试和轨道姿态控制，可收集、处理和分配从航天器传来的遥感探测信息。
第1章 虚拟仪器与LabVIEW概述
1-1-6应用软件开发环境--LabVIEW
LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering）是美 国国家仪器公司（National Instruments，NI）开发的一种 图形化的编程语言，又称为“Ｇ”语言。 LabVIEW程序称为VI（Virtual Instrument），即虚拟仪器。 LabVIEW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，使编程简单直观。 使用LabVIEW编程，基本上不写程序代码，取而代之的 是流程图。使用者采用图标与连线的方式，像画电路板 一样编写程序，非常直观，便于修改和移植。
串口系统
6
GPIB产品示例
GPIB系统：以GPIB标准 总线仪器与计算机为仪器 硬件平台组成的虚拟仪器 测试系统。典型的GPIB 测试系统由一台计算机、 一块GPIB接口板和几台
GPIB仪器组成。GPIB接
口板插入计算机的插槽中， 建立起计算机与具有
GPIB接口的仪器设备之
间的通信桥梁。
VXI产品示例
14
LabVIEW包含了大量的工具与函数用于数据采集、分 析、显示与存储等，大大提高了开发效率。 LabVIEW在测试、测量和自动化等领域具有最大的优 势，因为LabVIEW提供了大量的工具与函数用于数据 采集、分析、显示和存储。 用户可以在数分钟内完成一套完整的从仪器连接、数 据采集到分析、显示和存储的自动化测试测量系统。 它被广泛地应用于汽车、通信、航空、半导体、电子 设计生产、过程控制和生物医学等各个领域。
21
2）程序框图
程序框图用图形编 程语言编写，可以把它 理解成传统程序的源代 码。在程序框图中对VI 编程，以控制和操纵定 义在前面板上的输入和 输出功能。程序框图中 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。
《虚拟仪器与LabVIEW程序设计》章节思考与练习题含答案(大学期末复习资料)
第1章虚拟仪器概述1．测试测量仪器发展至今经过了那些阶段？答：经历了4个阶段，即：第一代模拟式仪器（或指针式仪器）、第二代数字式仪器、第三代智能仪器、第四代虚拟仪器。
2．什么是虚拟仪器，它有哪些特点?答：虚拟仪器是指在以计算机为核心的硬件平台上，其功能由用户设计和定义，具有虚拟仪器面板，其测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。
特点：虚拟含义主要有两点：1、仪器面板是虚拟的，通过调用控件选板中的控件实现3．简述虚拟仪器的系统组成？答：虚拟仪器系统由硬件平台和软件平台两大部分完成：硬件平台：计算机、I/O接口设备；软件平台：4．简述虚拟仪器的软件层次结构？答：测试管理层：用户及仪器设备等管理。
应用程序开发层：用户根据仪器功能需求开发设计的虚拟仪器程序。
仪器驱动层：完成对特定仪器的控制和通信的程序集合。
I/O总线驱动层：完成对仪器寄存器进行直接存储数据操作，并为仪器设备与仪器驱动程序提供信息传递的底层软件。
第2章一个简单VI的设计1．输入两个数，求两个数的和差运算，并显示结果。
2．程序运行中，用旋钮控件改变图形曲线的颜色。
建立波形图表的属性节点，改为可写，并指定为曲线Plot的颜色Color属性。
第3章几种常用的程序结构1.创建一个VI产生100个随机数，求其最小值和平均值。
2.创建一个VI，每秒显示一个0到1之间的随机数。
同时，计算并显示产生的最后四个随机数的平均值。
只有产生4个数以后才显示平均值，否则显示0。
每次随机数大于0.5时，使用Beep.vi产生蜂鸣声。
3.求X的立方和（使用For和While循环）。
4.编程求1000内的“完数”。
“完数”指一个数恰好等于它本身的因子之和。
例如28＝14+7+4+2+1。
5.创建一个VI ，实现加、减、乘、除四种运算方式。
6.编写一个程序测试输入以下字符所用的时间：LabVIEW is a graphical programming language.7.使用公式节点创建VI ，完成下面公式计算，并将结果显示在同一个屏幕上。
LabVIEW概述
虚拟仪器的“虚拟”有以下两个层面的意思：
虚拟的控制面板 传统仪器通过设置在面板上的各种“控件”
来完成一些操作和功能
虚拟的测量、测试与分析 传统的仪器是通过设计具体的模
LabVIEW的功能
LabVIEW结合了简单易用的图形式开发环境与强大 的图形化编程语言，提供了一个非常直观的编程环境； 有专为大型应用开发、集成开发及应用配置设计的附 加开发工具，包括应用程序生成器、图形比较、源代 码控制、程序码编写指导及复杂矩阵运算等功能。
LabVIEW的应用
LabVIEW在实验教学以及课程学习中的优势有： ●LabVIEW是一个开放的开发平台，使用“所见即所得” 的可视化技术建立人机界面 ●LabVIEW软件本身提供了丰富而实用的函数库以及硬 件驱动程序库 ●LabVIEW提供了许多仪器面板中的控制对象
1.3 LabVIEW 2015的安装
安装LabVIEW的最低配置要求如下： ●处理器 最小配置为Pentium Ⅲ或Celeron 866MHz 处理器，推荐配置Pentium 4或类似处理器。 ●内存 最小内存为1G，推荐内存配置为2G。 ●分辨率 1024 x 768像素。 ●硬盘空间 最小安装需要2G的硬盘空间。
应用软件 应用软件是直接面向操作用户的程序，该 软件建立在仪器驱动程序之上，通过提供的测控操作 界面、丰富的数据分析与处理功能等完成自动测试任 务。尤其是通用数字处理软件，集中体现了虚拟仪器 的优点。
虚拟仪器应用软件的开发工具具有通用软件和专业图 形化编程软件两类。
★通用编程软件
LabVIEW-编程思想(第2版)
总目录序第1部分：LabVIEW编程思想第1章虚拟仪器导论1.1 虚拟仪器概述1.1.1 虚拟仪器理念的诞生1.1.2 初期虚拟仪器的理念1.1.3 现代虚拟仪器的理念1.2 虚拟仪器构成1.2.1 传感器1.2.2 数据采集模块1.2.3 商业化计算机平台1.3 虚拟仪器的测量原理1.3.1 传统仪器的基本测量原理1.3.2 虚拟仪器的基本测量原理1.3.3 虚拟仪器改变了传统仪器的测量方式和理念1.4 虚拟仪器的特点1.4.1 虚拟仪器充分利用了商业化计算机的软件资源1.4.2 虚拟仪器充分利用了商业化计算机的硬件资源1.4.3 软件仍然是虚拟仪器的重要组成部分1.4.4 可重复使用的硬件将降低虚拟仪器成本1.4.5 虚拟仪器的测量功能取决于用户需求1.5 虚拟仪器与传统仪器间的关系1.5.1 虚拟仪器会取代传统仪器吗？1.5.2 模拟电子技术仍主导着虚拟仪器的未来1.5.3 数字电子技术使得虚拟仪器设计更加灵活1.5.4 高端测量仪器领域传统仪器仍是主宰者1.6 虚拟仪器技术1.6.1 虚拟仪器技术——概述1.6.2 虚拟仪器技术之一——虚拟仪器软件开发环境1.6.3 虚拟仪器技术之二——虚拟仪器硬件体系架构1.6.4 虚拟仪器技术之三——虚拟仪器管理体系架构1.7 本章小结第2章NI LabVIEW2.1 计算机编程语言2.1.1 机器语言2.1.2 汇编语言2.1.3 高级语言2.1.4 图形化编程语言2.2 NI LabVIEW概述2.2.1 关于NI LabVIEW2.2.2 LabVIEW图形化编程语言2.2.3 NI LabVIEW图形化开发环境2.2.4 创建第一个图形化程序2.2.5 图形化语言运行机制——数据流2.3 VI——图形化程序的基本框架2.3.1 前面板窗口2.3.2 程序框图窗口2.3.3 图标和连线板2.4 VI属性2.4.1 VI属性——常规2.4.2 VI属性——内存使用2.4.3 VI属性——说明信息2.4.4 VI属性——修订历史和编辑器选项2.4.5 VI属性——保护2.5 子VI与VI的层次结构2.5.1 创建子VI2.5.2 创建子VI的图标和连线板2.5.3 VI的属性——窗口外观2.5.4 VI的属性——窗口大小和运行时的位置2.5.5 VI的层次结构2.6 VI的类型和跨平台特性2.6.1 通用类型VI2.6.2 严格类型VI2.6.3 VI的使用2.6.4 VI的跨平台2.7 本章小结第3章控件——前面板对象3.1 控件的基本特征3.1.1 控件的外观和样式3.1.2 控件的指向性3.1.3 控件的映射3.1.4 控件的静态属性3.2 控件的基本作用3.2.1 装饰前面板3.2.2 实现人机对话3.2.3 放置数据、承载数据类型3.2.4 控件的数据类型3.3 控件与LabVIEW中变量间的关系3.3.1 局部变量3.3.2 全局变量3.3.3 共享变量3.4 控件类型的定义3.4.1 控件3.4.2 自定义类型3.4.3 严格自定义类型3.5 控件的深入探索3.5.1 控件与VI服务器类之间的关系3.5.2 控件的创建和销毁3.5.3 利用更加丰富多彩的控件第4章接线端、节点——程序框图对象4.1 接线端——控件的映射4.1.1 接线端的作用和表示方式4.1.2 接线端——数据类型的标识4.1.3 接线端间的数据通道——连线4.2 节点——图形化代码4.2.1 函数——原子级的图形化代码4.2.2 内置VI——面对任务的函数集合4.2.3 Express VI——基于配置的模块化程序4.3 程序框图对象的深入探索4.3.1 图形化语言的抽象机制4.3.2 图形化代码的重用机制4.3.3 图形化语言异常和错误处理4.3.4 图形化语言与硬件的无缝连接第5章控制程序流程5.1 数据流——图形化语言运行机制5.1.1 何谓数据流5.1.2 数据流编程5.1.3 数据流编程的基本特点5.1.4 数据流编程的深入理解5.2 控制程序流程——运算符和算术表达式5.2.1 数值运算符5.2.2 关系运算符5.2.3 算术表达式5.2.4 逻辑运算符5.3 控制程序流程——定序控制5.3.1 平铺式顺序结构5.3.2 层叠式顺序结构5.3.3 利用公共线程5.4 控制程序流程——条件结构5.4.1 基本条件结构的图形化表示方法5.4.2 基本条件结构的数据流运行机制5.4.3 复杂条件结构5.4.4 最简单的条件选择5.5 控制程序流程——循环结构5.5.1 For循环及它的图形化表示法5.5.2 For循环的数据流运行机制5.5.3 While循环及它的图形化表示方法5.5.4 While循环的数据流运行机制5.5.5 循环中添加移位寄存器5.5.6 反馈节点5.6 控制程序流程——事件结构5.6.1 事件结构及它的图形化表示法5.6.2 事件结构的数据流运行机制第6章应用程序控制VI和函数6.1 属性节点和调用（方法）节点6.1.1 创建属性节点和调用节点6.1.2 应用程序（App）的属性和方法6.1.3 VI的属性和方法6.1.4 对象的属性和方法6.1.5 对象的属性的一些深入探索6.2 引用——操控对象的钥匙6.2.1 引用的基本概念6.2.2 获得引用的方法之一：创建引用6.2.3 获得引用的方法之二：打开与关闭引用6.2.4 引用句柄6.3 应用程序引用6.3.1 打开应用程序的引用6.3.2 获得相关计算机的网络地址6.3.3 获得相关计算机VI服务器的设置6.3.4 应用程序引用——实例6.4 VI引用6.4.1 打开VI的引用6.4.2 VI的动态调用6.4.3 动态调用VI方法之一——通过引用节点调用6.4.4 动态调用VI方法之二——通过调用节点调用6.5 控件的引用6.5.1 控件引用的创建方法6.5.2 控件引用的实际应用6.6 VI 脚本（VI Scripting）6.6.1 启动VI脚本6.6.2 使用VI脚本新建VI6.6.3 使用VI脚本新建VI对象6.6.4 VI脚本的用途6.6.5 VI脚本的第三方应用第7章文件处理7.1 文件间路径的关系7.1.1 文件常量与所引导的路径间关系7.1.2 非确定性文件路径的引导7.1.3 路径的简单拆分7.1.4 图形化应用程序与开发环境间的路径关系7.2 文件的读写7.2.1 文件的类型7.2.2 文本文件读写的操作过程7.2.3 二进制文件读写的操作过程7.2.4 波形文件读写的操作过程7.2.5 电子表格文件读写的操作过程7.3 配置文件（.ini文件）7.3.1 INI文件及INI文件格式7.3.2 LabVIEW中的INI文件函数7.3.3 LabVIEW中的INI文件实例第8章图形化语言的编程范式8.1 编程范式8.1.1 编程8.1.2 编程范式8.1.3 编程范式与编程思想8.2 几种常见的编程范式8.2.1 过程化（命令式）编程8.2.2 事件驱动编程8.2.3 面向对象编程8.3 LabVIEW图形化语言编程范式之一——过程化编程8.3.1 数据流编程思想导致过程化编程8.3.2 图形化语言中过程化编程的主要特点8.4 LabVIEW图形化语言编程范式之二——事件编程8.4.1 轮询与事件8.4.2 图形化语言中事件驱动编程的主要特点8.5 LabVIEW图形化语言编程范式之三——面向对象编程8.5.1 LabVIEW为什么要引入面向对象的编程范式8.5.2 LabVIEW中的类和对象8.5.3 LVOOP中的类和对象8.5.4 创建LabVIEW类8.5.5 LabVIEW 面向对象编程实例演示第9章图形化语言的设计模式9.1 设计模式概述9.1.1 设计模式9.1.2 LabVIEW图形化编程语言中的设计模式9.1.3 LabVIEW图形化编程语言的程序框架9.1.4 图形化语言设计模式的深入探讨9.2 图形化语言设计模式之一——标准状态机9.2.1 状态和状态机9.2.2 标准状态机9.3 图形化语言设计模式之二——队列消息处理器9.3.1 队列消息9.3.2 队列消息处理器图形化代码9.4 图形化语言设计模式之三——生产者队／消费者（事件）9.4.1 生产者／消费者结构9.4.2 导出生产者／消费者（事件）设计模式9.4.3 生产者／消费者设计模式（事件）的图形化代码9.5 图形化语言设计模式之四——生产者队／消费者（数据）9.5.1 导入生产者／消费者（数据）模板9.5.2 生产者／消费者（数据）设计模式的图形化代码9.6 图形化语言设计模式之五——用户界面事件处理器9.6.1 用户界面事件处理器9.6.2 用户界面事件处理器应用之一——鼠标双击事件9.6.3 用户界面事件处理器应用之二——用户按键操作9.6.4 用户界面事件处理器应用之三——用户菜单操作9.7 图形化语言设计模式之六——主／从设计模式9.7.1 主／从设计模式模板9.7.2 主／从设计模式图形化代码9.7.3 主／从设计模式用于数据传递的验证第10章在LabVIEW中管理项目10.1 项目浏览器（Project Explorer）10.1.1 创建一个新项目10.1.2 保存这个新项目10.2 在项目中添加相关的文件夹10.2.1 创建文档文件夹10.2.2 实现文档文件夹内容自动升级10.2.3 为文档文件夹添加其它的子文件夹10.2.4 创建LabVIEW代码文件夹10.3 在项目中添加VI10.3.1 创建Top Level VI10.3.2 添加子VI及自定义控件10.3.3 添加读取文件的路径VI10.3.4 添加动态调用的VI10.4 生成应用程序和应用程序安装包10.4.1 生成应用程序10.4.2 生成应用程序安装包第2部分：LabVIEW高级编程第11章LabVIEW图形化语言的基本设计准则11.1 应用开发中所必要的工作11.1.1 创建完善的需求文档11.1.2 依据需求文档进行硬件设计11.1.3 软件开发环境的规范化参考文献及附录附录A：LabVIEW 版本25年来的变迁第1部分：LabVIEW编程思想LabVIEW是一个划时代的图形化编程系统。
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阻尼固有频率
fd ?
1 Td
无阻尼固有频率 fn ?
fd 1- ?2
对数减幅系数 ? ? ln Xi
Xi?1
阻尼系数 ? ? ? 4? 2 ? ? 2
响 单自由度系统的强迫振动
应
幅 值
幅频特性
响 应
激励频率
位
相
相频特性
激励频率
一、虚拟仪器 vs传统仪器 The Software is the Instrument
目前作为计算机化仪器的一个重要发展方向是一种插 卡式的仪器。每一种仪器是一个插卡，为了保证仪器 的性能，采用了较多的硬件在计算机屏幕上出现。这 些卡本身都没有面板，其面板仍然用虚拟的机箱，再 与计算机相连，就组成了一个测试系统。
4、虚拟仪器概述
虚拟仪器（ virtual instrumention ）是基于计算机 的仪器。
3、虚拟仪器的起源
可以追朔到20世纪70年代，那时计算机测控系统在国 防、航天等领域已经有了相当的发展。PC机出现以后， 仪器级的计算机化成为可能，甚至在Microsoft公司的 Windows诞生之前，NI公司已经在Macintosh计算机上 推出了LabVIEW2.0以前的版本。对虚拟仪器和 LabVIEW长期、系统、有效的研究开发使得该公司成 为业界公认的权威。
虚拟仪器技术
五邑大学机电学院
共振现象
1.我国古代对“共振”的认识： 公元五世纪《天中记》： 蜀人有铜盘，早、晚鸣如人扣，问张华。张华曰： 此盘与宫中钟相谐，故声相应，可改变其薄厚.
2.1940年华盛顿的塔科曼大桥建成, 同年7月的一场大风 引起桥的自激振动，桥被摧毁.
3. 小号发出的波足以把玻璃杯振碎.
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 ： The Software is the Instrument ( 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 。为了使 “软件就是仪器”这句口号成为现实，美国国 家仪器公司在软件体系结构的各个层次上，形 成了完整的设备驱动程序、系统开发平台、实 用支持软件、应用软件包相互支撑的格局，使 虚拟仪器系统的概念不再“虚拟”！
振动信号的频率分析
把振动信号中所包含的各种频率成分分 别分解出来的方法。
频率分析的数学基础是傅里叶变换和快 速傅里叶算法（FFT）。
频率分析可用频率分析仪来实现，也可 在计算机上用软件来完成。
频率分析的结果得到各种频谱图，这是 故障诊断的有力工具。
FFT
时间域
频率域
IFFT
由自由振动确定固有频率和阻尼
图1 悬臂板 （正弦激励）
傅立叶变换
图2
图4
图3 频响函数
悬臂梁振动
第一阶振型 （一弯）
第三阶振型 （二弯）
第二阶振型 （一扭）
第四阶振型 （二扭）
图5
名称
振动的时域波形
波形
名称
波
形
若干幅值参数的定义
瞬时值 (Instant value)
x = x(t)
振动的任一瞬时的数值。
峰值 (Peak value)
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。
xp
振动离平衡位置的最大偏离。 平均绝对值 (Average absolute value) 均值 (Mean value) 又称平均值或直流分量。 有效值 (Root mean square value)
1T
? xav ? T 0 x dt
? x ? 1
T
x dt
T0
? xrms ?
1 T x2 dt T0
(软件就是仪器)
计算机技术的进步，已经使计算机由最初 的计算工具，成长为各行各业必不可少的支撑 环境。今天的科学家和工程师，正在利用计算 机系统的强大功能，改变着今天，创造着明天 。正是因为这个原因，面向工程、服务于工程 师和科学家的软件开发平台以及实用工具越来 越多，而且正在影响和推动着当代科技和生产 的进步。
建筑测试分析
测试建筑模型
结构经过4种不同程度的地震作用后的损伤情况 (a)小地震；(b)中度地震；(c)大地震；(d)超大地震
声振模态分析例子：飞机内部噪声
声振特性估计与控制
f = 32.9 Hz ? = 8.5%
f = 78.3 Hz ? = 7.0%
悬臂梁 SIMO 锤击法
振动频率逐 渐增加
附 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 流程图。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。
5、仪器概念的转变
ROM Ma礟th
DISCPALONANDYTROL
礟 PROCESSOR
MEMORY
BUS
488
PORT
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Timing
D/A
ConditioninDgI/OTI/O
1、LabVIEW是什么
LabVIEW （Laboratory Virtual instrument Engineering ）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 。