虚拟仪器系统(精选)
labview简介
LabVIEW是一种程序开发环境，类似于C和BASIC开发环境，但LabVIEW与其它计算机语言的显著区别是：其它计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码行，而LabVIEW使用图形化编程语言G语言编写程序，产生的程序是框图的形式。
像C或BASIC 一样， LabVIEW也是通用的编程系统，有一个可完成任何编程任务的庞大的函数库。
LabVIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储等等。
LabVIEW也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画形式显示数据及其通过程序（子VI）的结果、单步执行等等，便于程序的调试。
虚拟仪器,简称VI，包括三部分：前面板、框图程序和图标/连接器。
程序前面板，如图一所示，用于设置输入量和观察输出量。
它模拟真实仪器的前面板。
其中，输入量被称为Controls（控件），用户可以通过控件向VI中设置输入参数等；输出量被称为Indicators（指示器），VI通过指示器向用户提示状态或输出数据等。
用户还可以使用各种图标，如旋钮、开关、按钮、图表及图形等，使前面板易看易懂。
每一个程序前面板都有相应的框图程序与之对应。
框图程序，如图二所示，用图形编程语言编写，可以把它理解成传统程序的源代码。
框图中的部件可以看成程序节点，如循环控制、事件控制和算术功能等。
这些部件都用连线连接，以定义框图内的数据流动方向。
图标/接口器件可以让用户把VI程序变成一个对象（VI子程序），然后在其他程序中像子程序一样地调用它。
图标表示在其他程序中被调用的子程序，而接线端口则表示图标的输入/输出口，就像子程序的参数端口对应着VI程序前面板控件和指示器的数值。
图一图二虚拟仪器和传统仪器的差异很大，具有很强的优势。
独立的传统仪器，例如示波器和波形发生器，性能强大，但是价格昂贵，且被厂家限定了功能，只能完成一件或几件具体的工作，因此，用户通常都不能够对其加以扩展或自定义其功能。
仪器的旋钮和开关、内置电路及用户所能使用的功能对这台仪器来说都是固定的。
虚拟仪器技术简介
虚拟仪器的发展方向
• 虚拟仪器的标准化、模块化、网络化。 • 网络技术应பைடு நூலகம்到虚拟仪器领域中是虚拟 仪器发展的大趋势。 • 21世纪的仪器应具有参与性。 • 21世纪的仪器应最大限度实现绿色化。
虚拟仪器的应用领域
• • • • • 应用于生产检测 应用于研究和分析 应用于过程控制和工业自动化 应用于机器监控 图象处理（机械视觉技术）
虚拟仪器的特点
（1）硬件标准化模块化，强调“软件即仪器”的 新概念。 （2）系统集成化，打破了传统仪器小而全的现状。 （3）仪器自定义，便于工作和管理。 （4）程序设计图形化（G语言），计算可视化。 （5）内嵌丰富的数据信号处理功能 （6） 基于计算机网络技术和接口技术，利用虚拟 仪器技术可方便地实现测量、控制过程的网络化。
本书的结构
• 第1-2章：Labview 入门，前面板和程序框图设计方法，这是 Labview编程最基本技能。 • 第3章：程序结构 • 第4章： 数组、簇、波形 • 第5章：图形控件和图形数据显示 • 第6章：Express VI • 第7章：字符串和数据文件 • 第8章：硬件内容：数据采集及信号调理 • 第9章：数据分析与处理 第10章：动态程序控制 • 第11-20章：专题内容： • 第11章：仪器控制、 • 第15章：频率测量 • 第19章：网络应用
模拟仪器->数字化仪器->智能仪器; 单台仪器->层叠式仪器系统阶段 从80年代进入虚拟仪器系统时代, 虚拟仪器技术是21世纪仪器的发展方向！ 虚拟仪器将在许多品种和领域内逐步取代 传统硬件仪器，使成千上万种传统仪器演 变为计算机软件！
The Software is The Instrument!
虚拟仪器的构成及分类
虚拟仪器系统
3．功能模板 功能模板是创建框图程序的工具， 该模板上的每一个顶 层图标都表示一个子模板.功能模板包括 结构子模板、数值运算子模板、布尔逻 辑子模板、字符串运算子模板、数组子 模板、群子模板、比较子模板、时间和 对话框子模板、文件输入/输出子模板、 仪器控制子模板、仪器驱动程序库、数 据采集子模板、信号处理子模板、数学 模型子模块、图形与声音子模块、通讯 子模板、应用程序控制子模块、底层接 口子模块、文档生成子模板、用户自定 义的子VI模板和选择VI子程序等。
2．控制模板 用控制模板可以给前面板添加 输入控制和输出显示，每个图标代表 一个子模板。
控制模板包括数值子模板、布 尔值子模块、字符串子模板、列表和 环子模板、数组和群子模板、图形子 模板、路径和参考名子模板、控件容 器库子模板、对话框子模板、修饰子 模板、自定义的控制和显示子模板， 共十二个子模板。
虚拟仪器系统
虚拟仪器
• 概述 • Labview图形编程
一、什么是虚拟仪器？
虚拟仪器就是在以计算机为核心的硬件平台上，具有虚拟 面板，其功能由用户设计和定义，由测量软件实现的一种计算 机测量系统。 虚拟仪器的面板是虚拟的，面板上的各种空间（图标）与 传统面板上各种“器件”所完成的功能相同。
二、虚拟仪用程序和I/O接口仪器驱动程序，实现虚拟面板 功能的前面板软件程序和定义测试功能的流程图软件程序。
三、虚拟仪器的特点
1．虚拟仪器的面板比传统仪器的面板具有灵活性； 2．在通用硬件平台确定后，由软件取代传统仪器中的硬 件来完成仪器的功能； 3．仪器功能是根据用户的需要由软件来定义的，而不是 事先由厂家定义的； 4．仪器的性能改进和功能的扩展只需更新相关软件的设 计，而不需要构买新的仪器； 5．研制周期较传统仪器大为缩短； 6．虚拟仪器开放、灵活，可与计算机同步发展，与网络 及其周边设备互联。
虚拟仪器VirtualInstrument1虚拟仪器的基本概念
VI中的错误。
连续运行 单击此按钮可使VI程序连续地重复执行。 按钮
停止运行 单击此按钮可停止运行VI。 按钮 暂停按钮
单击此按钮可暂停VI执行，再次单击此 按钮，VI又继续执行。
高亮显示 执行按钮
单击此按钮，可动态显示VI执行时数据 的流动。
单步步入 单击此按钮，按节点顺序单步执行程序， 每单击一次，程序执行一步。如果节点 按钮
参考号标示，这个子选板包括各类参考号。
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装饰件 用于对前面板进行装饰的各种图形对象。
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从文件 调用存储在文件中的控件。 系统选 择控件 用户 控制 把控件放在\National Instruments\LabVIEW 8.5\user目录中时， 将出现在这个子选板中。
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NI数据采集设备
为一个子程序或结构，则进入子程序或 结构内部执行单步运行方式 。
单步步过 单击此按钮，按节点顺序单步执行程序 （不进入循环，SunVI内部）。 按钮 单步步出 单击此按钮，退出单步执行，进入暂停 状态。 按钮 文本字体 设置按钮
第七章虚拟仪器系统
第七章虚拟仪器系统
概述
5. 更经济实惠
首先，虚拟仪器的前面板上的控件都是与实物相像“图标”，而不 是传统仪器上的“实物”，并且每个图标都对应着相应的软件程序， 用户可用计算机的鼠标“点击”来对其进行操作；另一方面，虚拟 仪器的检测功能是在PC计算机为核心组成的硬件平台上，通过软件 编程设计来实现仪器的检测功能，而且用户可以根据自己的测试需 要，通过软件模块的组合来实现各种不同的检测功能，从而大大缩 小了仪器硬件的成本。以前，我国主要依靠进口的如数字示波器， 频谱分析仪，逻辑分析仪等高档仪器价格非常昂贵，而现在就可以 只采购必要的通用仪器硬件，采用虚拟仪器技术很经济地构建这些 高档仪器系统。
(1) 基于传统的文本语言式的平台。主要有NI公司的LabWindows/CVI， Microsoft公司的Visual C++、Visual Basic，Borland公司的Delphi等。
(2) 基于图形化编程环境的平台。如NI公司的LabVIEW和HP公司的 HPVEE等。 图形化软件开发平台的提出使编程人员不再需要文本方式编程，
第七章虚拟仪器系统
7.2
第七章虚拟仪器系统
7.3
第七章虚拟仪器系统
7.4
第七章虚拟仪器系统 概述
通常意义上说，虚拟仪器就是利用I/O接口设备完成信号的采集、测量与调理， 利用计算机软件来实现信号数据的运算、分析和处理，利用计算机显示器来 模拟传统仪器控制面板来输出检测结果，从而完成各种测试功能的一种计算 机仪器系统。一套虚拟仪器系统就是一台工业标准计算机或工作站配上功能 强大的应用软件、低成本的硬件(例如插入式板卡)及驱动软件，它们在一起 共同完成传统仪器的功能。计算机在虚拟仪器中处于核心地位，而完成仪器 的各种功能和面板控件均由计算机软件完成，任何一个用户均可以在现有硬 件的条件下通过修改软件来改变仪器的功能，因此软件是虚拟仪器的关键， 国际上也有“软件即仪器”(The Software is the Instrument)之说。
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。
基于虚拟仪器的测试系统
０ 引言
所谓 虚拟 仪器 就是以计算机作为仪器统一的硬 件平 台，
充分 利用 计算 机的运算 、 存储 、 回放 、 调用 、 示及文 件管理 显
意 以下一些问题 ： 数据分辨率 、 精度 、 最高采样速度 、 通道数 、 总线接 口类型。美国 Ｎ 公 司的数据 采集 卡很好 。 价格 贵 ， Ｉ 但
具箱 和函数库 ， 并集成 了很多 仪器硬件 库。Ｌｂ ｅ 持多 ａ ｗ支 ｉ ｖ 种操 作系统平 台 ， 在任何一个平 台上 开发的 Ｌ ｂ ｅ ａｖ ｗ应用程 ｉ
序可直接移植到其它平 台上 。
出和计数器四种输入输出方式。在此使用模拟输入方式 ， 可
以通过选 择 Ｄａ ｑ ｉｔ ｎ子 模块 的 Ａ ａ ｇＩｐ ｔ 模 板 ｔ Ａｃｕ ｉｏ ａ ｓｉ ｎ ｌ ｎｕ 子 ｏ
维普资讯
２０实 践
基 于虚 拟 仪 器 的 测 试 系统
白树森
（ 家 口职 业技 术 学 院， 张 河北 张 家 口 ０ ５ ０ ） ７ ０ ０
摘 要： 虚拟仪 器就是 以计 算机作 为仪 器统一的硬件平 台， 充分利用计算机智 能化功 能 ， 统仪 器的专业化 把传
ｌ 传感器Ｉ 信号调理ｌ 数据采集ｌ 计算机（ａｖＥ Ｉ —Ｉ —Ｉ —Ｊ Ｌｂ Ｉ ｗ）
图 １ 硬 件 组 成 框 图
传感器： 它的作用是将被测信号转换为与之有对应关系 电信号。如测速发电机、 流量传感器等信号调理： 它的作用
包括信号放大 或衰 减、 波 、 滤 隔离 、 保护 等。Ｎ 公 司的 仪器 Ｉ 信号调理板卡 Ｓ Ｘ 是 Ｌｂ ＩＷ 软件直 接支持的一个 信号 Ｃ ｌ ａＶ Ｅ
２ 虚拟 仪器 的软件 设计
软件设计 由两部 分组 成 ： 面板和 流程 图。在前 面板 ， 前
第7章 虚拟仪器系统
7.1 概述 7.2 虚拟仪器的结构 7.3 虚拟仪器软件开发平台 7.4 基于LabVIEW的数据采集方法
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7.1 概述
7.1.1 虚拟仪器的概念 7.1.2 虚拟仪器的特点 7.1.3 虚拟仪器的发展前景
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7.1.1 虚拟仪器的概念
1) 虚拟仪器的定义 (VI,Virtual Instruments) 由测试硬件完成信号的采集与控制，而将信号分
模块化
扫描 测试系统
专用 测试系统
GPIB 仪器系统
模块化 仪器系统
软件仪器自定义 型
特定设计专用型 台式仪器积木型 模块仪器集成型
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7.1.1 虚拟仪器的概念
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7.1.2 虚拟仪器的特点
虚拟仪器彻底改变了传统仪器由生产厂家定义 功能的模式，而是在少量附加硬件的基础上，由用 户定义仪器功能。因为它的运行主要依赖软件，所 以修改或增加功能、改善性能都非常灵活，也便于 利用PC的软硬件资源和直接使用PC的外设和网络功 能。虚拟仪器不但造价低，而且通过修改软件可增 加它的适应性，进而延长它的生命周期，是一种具 有很好发展前景的仪器。与传统仪器相比，虚拟仪 器具有高效、开放、易用灵活、功能强大、性价比 高、可操作性好等明显优点。
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7.1.2 虚拟仪器的特点
图形化编程环境；为多操作系 统和设备编译代码；广泛的应用。
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7.1.2 虚拟仪器的特点
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7.1.2 虚拟仪器的特点
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7.1.2 虚拟仪器的特点
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7.1.2 虚拟仪器的特点
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7.1.2 虚拟仪器的特点
传统仪器：厂商定义，用户无法更改。
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化工生产流量测控