虚拟仪器简介
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。
使用LabVIEW进行虚拟仪器设计和模拟
使用LabVIEW进行虚拟仪器设计和模拟虚拟仪器设计和模拟是一项重要的技术，能够帮助工程师和科学家们开发和测试各种设备和系统。
LabVIEW是一种功能强大的虚拟仪器平台，广泛应用于各个领域。
本文将介绍如何使用LabVIEW进行虚拟仪器设计和模拟。
一、LabVIEW简介LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是由美国国家仪器公司（National Instruments）开发的一种图形化编程环境，专门用于虚拟仪器设计和模拟。
LabVIEW以图形化的方式呈现代码，使用户可以通过拖拽和连接图标来进行程序设计，而无需编写传统的文本代码。
二、LabVIEW的优势1. 图形化编程界面：LabVIEW使用图形化的编程语言G语言，使用户能够直观地设计系统。
2. 可视化开发环境：LabVIEW提供丰富的工具箱和控件，使用户可以快速建立所需的虚拟仪器界面。
3. 支持多种硬件接口：LabVIEW可以与各种仪器、传感器和设备进行连接，实现数据的采集和控制。
4. 高度可扩展：LabVIEW通过模块化的方式，用户可以轻松添加新的功能和模块，满足不同应用的需求。
三、LabVIEW在虚拟仪器设计中的应用1. 信号采集和处理：LabVIEW可以通过各种数据采集卡和传感器，实时采集和处理信号数据。
用户可以通过图形化的界面配置采集参数，并进行实时的数据分析和处理。
2. 控制系统设计：LabVIEW提供丰富的控制算法和控制器模块，可以帮助用户设计和实现各种控制系统。
用户可以通过图形化界面配置控制参数，并实时监测系统的运行状态。
3. 通信系统仿真：LabVIEW可以模拟各种通信信号的产生、传输和接收过程，帮助用户分析和设计通信系统。
用户可以通过图形化界面配置信道参数、调制解调器和误码率等参数，实现通信系统的仿真和验证。
4. 仪器仪表控制和测试：LabVIEW可以与各种仪器和设备进行连接，并实现对其的控制和测试。
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
第一讲Labwindows (8.5版)虚拟仪器及其开发语言工具简介
第一讲虚拟仪器及其开发语言工具学时分配：共32，2学时考试，4学时大作业，26学时共13讲1.1什么是虚拟仪器？一、引言随着计算机技术、大规模集成电铬技木和通信技术的飞速发展，仪器技术领域发生了巨大的变化，美国国家仪器公司（National Instruments, 简称NI）于20世纪80年代中期首先提出基于计算机技术的虚拟仪器的概念，把虚拟测试技术带入新的发展时期，随后研制和推出了基于多种总线系统的虚拟仪器。
经过十几年的发展，虚拟仪器技术将高速发展的计算机技、电子技术、通信技术和测试技术结合起来，开创了个人计算机仪器时代，是测量仪器工业发展的一个里程碑。
传统仪器：由电子电路+调节按钮组成，一旦仪器做好，功能很难改变。
1.1传统的示波器 1.2万用表1.3频率计虚拟仪器：虚拟仪器就是在通用计算机上加上一组软件和硬件，使用者在操作这台计算机时，就象是在操作一台他自己设计的专用电子仪器。
其优势在于可由用户自己定义通用仪器系统，且功能灵活，容易构建，因此应用广泛。
用户可将各种计算机平台、硬件、软件和各种附备件结合起来，形成自己所需要的各种特定设备。
可以是一台数字多用表，也可以是一台示波器，还有可能是一台信号源，或者它同时具有这些设备的所有功能甚至于更多的功能。
1.4虚拟仪器电表 1.5虚拟示波器1.6虚拟温度测量仪“虚拟”主要包含以下两方面的含义。
虚拟仪器的面板•虚拟的1、虚拟仪器面板上的各种“控件”与传统仪器面板上的各种“器件”所完成的功能是相同的。
如由各种开关、按键、显示器等实现仪器电源的“通”、“断”，被测信号“输入通道”、“放大倍数”等参数设置，测量结果的“数值显示”、“波形显示”等。
2、传统仪器面板上的器件都是实物，而且是用手动和触摸进行操作的，而虚拟仪器面板控件是外形与实物相像的图标，通、断、放大等对应着相应的软件程序。
3、这些控件已经设计好了，用户不必设计，只需选用代表该种软件程序的图形控件即可，由计算机的鼠标来对其进行操作。
LabVIEW虚拟仪器实现精准测量
LabVIEW虚拟仪器实现精准测量LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一款用于测量和控制系统的集成开发环境。
通过该软件，用户可以创建虚拟仪器来进行各种实验和测试。
本文将探讨如何使用LabVIEW实现精准测量，并介绍其在实际应用中的优势。
第一部分：LabVIEW简介及基本原理（400字）LabVIEW是一种图形化的编程环境，通过将函数和连接节点组合在一起来创建程序。
它的核心思想是将仪器功能抽象为一个个的虚拟仪器，用户只需简单地将这些虚拟仪器连接起来，即可完成各种测量和控制任务。
在LabVIEW中，用户可以选择不同的测量设备来实现精准测量。
这些设备可以是数字或模拟设备，如传感器、数据采集卡等。
通过连接这些设备，LabVIEW可以实时获取传感器采集到的数据，并进行处理和分析。
第二部分：LabVIEW的应用领域（400字）由于其易用性和灵活性，LabVIEW在许多领域得到了广泛的应用。
以下是几个典型的应用领域：1. 自动化测试和数据采集：LabVIEW可以用于自动化测试系统的设计和实施，并实时采集和分析测试数据，提高测试效率和精度。
2. 控制系统：LabVIEW可以用于设计和开发各种控制系统，如运动控制、自动化生产线等。
它可以实时读取传感器数据，并根据设定的规则进行逻辑判断和控制。
3. 物联网和工业4.0：随着物联网和工业4.0的兴起，LabVIEW可以作为物联网和工业自动化的核心开发工具之一。
它可以实现设备之间的互联互通，实现智能化控制和监测。
4. 学术研究：LabVIEW在科学研究领域有着广泛的应用。
它可以用来构建各种自定义的实验平台，并实时获取实验数据进行分析。
第三部分：LabVIEW实现精准测量的步骤（500字）实现精准测量的关键在于准确地获取和处理数据。
下面是使用LabVIEW进行精准测量的基本步骤：1. 设定测量目标：首先，确定测量的参数和目标，如温度、压力、电压等。
基于LabVIEW的虚拟仪器设计与应用
基于LabVIEW的虚拟仪器设计与应用LabVIEW是一款由美国国家仪器公司（National Instruments）开发的图形化编程语言和集成开发环境，广泛应用于虚拟仪器设计与控制系统开发。
本文将介绍基于LabVIEW的虚拟仪器设计与应用，包括LabVIEW的特点、虚拟仪器设计原理、应用案例等内容。
1. LabVIEW简介LabVIEW全称Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，是一种用于快速开发、测试和部署基于虚拟仪器的工程应用程序的软件系统。
LabVIEW以图形化编程为特色，用户可以通过拖拽、连接图形化元件来构建程序，而无需编写传统的文本代码。
这种直观的编程方式使得LabVIEW成为工程师和科学家们喜爱的工具之一。
2. LabVIEW的特点图形化编程：LabVIEW采用数据流图（Dataflow Diagram）作为编程范式，用户通过将各种函数模块进行连接来实现程序逻辑，直观清晰。
丰富的函数库：LabVIEW提供了丰富的函数库，涵盖了数据采集、信号处理、控制算法等各个领域，用户可以方便地调用这些函数来完成各种任务。
跨平台支持：LabVIEW支持多种操作系统，包括Windows、macOS和Linux，用户可以在不同平台上进行开发和部署。
3. 虚拟仪器设计原理虚拟仪器是指利用计算机软件和硬件模拟实际仪器的工作原理和功能，实现数据采集、处理和控制等功能。
基于LabVIEW的虚拟仪器设计主要包括以下几个步骤：界面设计：通过LabVIEW提供的界面设计工具，设计出符合用户需求的操作界面，包括按钮、滑动条、图表等元素。
数据采集：利用LabVIEW提供的数据采集模块，连接传感器或其他设备，实时采集数据并显示在界面上。
数据处理：通过LabVIEW内置的信号处理函数或自定义算法对采集到的数据进行处理，如滤波、傅里叶变换等。
控制算法：根据需求设计控制算法，并通过LabVIEW实现对实际设备的控制，如PID控制、状态机等。
虚拟仪器简介
2004 年
第2 期
虚 拟 仪 器 简介
0 前 言
设计成 自己喜欢的风格。 虚拟仪器符合国际上流 行的 “ 硬件软件化”的发展趋势， 常被称作 “ 软
计算机技术和信息技术的 迅猛发展， 有力地 促进了测量仪器和测试技术的革命， 最显著 其中
的 特点就是最近几年出现和发展起来的 虚拟仪器
实现传统仪器的 全部功能，配以 相应的软硬件， 可以测量所有物理量; 界面友好， 既可以 设计成
同 传统的仪器一样的操作界面， 也可以 根据需要
合， 使跨时空的 虚拟仪器网络成为可能。 ( 电气工程系 韩强 苏中 义供稿)
件为中心的测量系统的根本转变。 虚拟仪器的构成 与传统的仪器不同， 虚拟仪器通常由 控制模
实的 基础。 虚拟仪器适合于一切需要计算机辅助
进行数据存储、 数据处理、 数据传输的计量场合。 虚拟仪器的卓越计算能力和巨 大数据吞吐能力必
将使其在测控系统、 在线监测系统、 仪器仪表系 统、过程控制系统等领域发挥更大的作用。
件仪器” 。虚拟仪器不但可以 和高速数据采集设 备构成自 动测量系统， 而且还可以 和控制设备构 成自 动控制系统。 随着信息技术的 迅猛发展， 智 能化、自 动化、 集成化、 数字化已 成为潮流。 无
所不在的 计算机应用为虚拟仪器的推广提供了扎
(Virtual Instrument) 技术。 1985年， 虚拟仪器最 早由 美国国家仪器 (NI) 公司率先生产和销售。 虚拟仪器是以计算机的软件和硬件为测试平台， 可代替示波器、 逻辑分析仪、 信号发生器、 频谱 分析仪等传统测量仪器的一种新型测量仪器。 虚 拟仪器代表着从传统硬件为主的 测量系统到以软
虚拟仪器是可由用户自 定义的专用仪器， 可
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）。
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4. National Instruments (NI), 《LabVIEW Express 7.1》, NI Press, 2004.
虚拟仪器简介
赵国忠 首都师范大学物理系
11/13/2018
本讲内容
• • • • • • 仪器和仪器演化史 仪器概念的转变 虚拟仪器和传统仪器 测量自动化 虚拟仪器的构成 虚拟仪器的应用领域
8 Channel DSA Multifunction DAQ PC Card Carrier
Embedded PC Running 6½ -Digit Flex DMM Video Signal Generator Microsoft Windows and NI LabVIEW
传统仪器
• • • • 制造商定义功能 固定的界面 有限的扩展能力 固定的功能
• 生物医学工程
• 军工、核工业 • …….
11/13/2018
National Instruments 概况
• 基于计算机的测量与自 动化的领导者 • 强劲的增长和收益记录 • 2002年财政年度的收入 达到3.91亿美元 • 过去连续4年被《财富》 杂志评为美国最适合工 作的100家公司之一
下面学习
考核方式与要求
本课程分三部分内容考核：
平时上课作业：30 %； 虚拟仪器实验：30 % 期末上机考试： 40 %；
教材与参考书
教材：
侯国屏，王坤，叶齐鑫，《LabVIEW 7.1 编程与虚拟仪器设计》， 清华大学出版社，２００5； 赵国忠，陶宁，冯立春，《虚拟仪器设计实训入门》，国防工业出 版社，2008。
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D/A O Co DI/ nd itio I/O nin T g
A/D
Tim ing
S BU OR ESS C PRO
MEMORY
ST OP
D/ A
ROM
48
Байду номын сангаас
传统仪器 厂商定义功能
虚拟仪器 用户定义功能
11/13/2018
虚拟仪器（VI）
基于计算机的仪器
11/13/2018
虚拟仪器所带来的好处
参考书：
1. 雷振山，《LabVIEW 7 Express实用技术教程》，中国铁道出版 社，２００４； 2. 周求湛，钱志鸿，刘萍萍等，《虚拟仪器与LabVIEW 7 Express 程序设计》，北京航空航天大学出版社，２００４； 3. National Instruments (NI), 《Getting started with LabVIEW》, NI Press, 2003;
仪器
传统仪器
记录数据基本靠手
仪器演化史
虚拟仪器诞生
应用GPIB总线将仪器连接到计算机
仪器演化史
软件就是仪器
商业化技术的强大力量增强了虚拟仪器的工作效 率，降低了开发成本
仪器演化史
演化在继续：PXI总线协议
嵌入PC,实时处理, 模块化仪器
仪器演化史
未来的虚拟仪器 LabVIEW FPGA, LabVIEW for PDAs, 智能传感器
Graphical User Interface Hardcopy Output File I/O
Array Operations
11/13/2018
虚拟仪器
—基于计算机 —软硬件结合 —用户定义的
测量、分析和控制仪器
11/13/2018
虚拟仪器技术应用领域
• • • • 自动化测量和控制 航空、航天 铁道、通信测试 教学
实验室虚拟仪器工程平台
by National Instrument（NI）
11/13/2018
虚拟仪器的构成元素
信号
数据采集 和 控制
分析
显示
Plug-In DAQ Boards Signal Processing IEEE 488 (GPIB) RS-232 Digital Filtering Statistics
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 可以定制的功能
测量和自动化的软件架构
系统管理软件
测试管理，数据管理
Measurement Studio Other Software
NI LabVIEW
LabWindows™/CVI™
测量与控制服务程序
LabVIEW？
Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench
仪器演化史
虚拟仪器技术的引入增加了测控 系统的功能和灵活性，减少了整 个系统的开发时间和成本。
虚拟仪器
Hardware and Driver Software Application Software
虚拟仪器？
VS
传统仪器
11/13/2018
仪器概念的转变
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LabVIEW基础
23:31
11/13/2018
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