1、現代檢測技術 虛擬儀器技術 精勤求學 敦篤勵志 果毅力行 忠恕任事現代檢測技術 虛擬儀器技術 精勤求學 敦篤勵志 果毅力虛擬儀器 第一代儀器：模擬儀器，如指針式萬用表等，它們的基本特征是采用模擬電子技術，采用指針顯示結果；第二代儀器：數字化儀器，這類儀器把模擬信號轉化為數字信號，并以數字方式顯示為特征；第三代儀器：智能儀器，這類儀器的特征是內置CPU，但CPU的作用大多用于儀器的控制，基本不用于數字信號處理；能夠進行信號分析處理的儀器非常復雜和昂貴。第四代儀器：虛擬儀器，這類儀器是計算機技術與儀器技術相結合的產物，其主要特征是通過CPU進行數字信號處理，用軟件算法代替硬件實現儀器的測量功能，并

2、通過軟面板操控儀器和顯示測量結果。 虛擬儀器 第一代儀器：模擬儀器，如指針式萬用表等，它們的基虛擬儀器 虛擬儀器是在以通用計算機為核心的硬件平臺上，由用戶設計定義、具有虛擬面板、其測試功能由軟件實現的一種計算機儀器系統。傳統儀器上的各種開關、旋鈕等由虛擬儀器面板上各種符號“控件”代替，對儀器的操作通過鼠標和鍵盤來完成；儀器的測試功能由編程實現，可以將不同軟件模塊組合實現多種測試功能，“軟件即是儀器”。虛擬儀器 虛擬儀器是在以通用計算機為核心的硬件平臺上，由用 性能高 擴展性強 開發時間少 集成度高虛擬儀器的特點 性能高 虛擬儀器的特點 GPIBSerialDAQ被測信號VXI圖象采集運動控制P

3、XI虛擬儀器硬件：計算機、I/O接口設備計算機I/O接口設備虛擬儀器的構成硬件 GPIBSerialDAQ被測信號VXI圖象采集運動控制PX PC-DAQ系統：基于PC-DAQ組成虛擬儀器測控系統，在計算機上插入數據采集（DAQ）卡，并由驅動軟件驅動硬件，通過應用程序構建虛擬面板和發送通訊命令。如基于PCI總線的圖像采集系統。虛擬儀器的構成硬件 PCI總線圖像采集卡實物圖 PC-DAQ系統：基于PC-DAQ組成虛擬儀器測控系統， 串口系統：以Serial標準總線儀器與計算機為儀器平臺組成的虛擬儀器系統。基于USB2.0總線的高分辨數字圖像傳感器（1280*1024） 虛擬儀器的構成硬件 串口系

4、統：以Serial標準總線儀器與計算機為儀器平臺組 GPIB系統：以GPIB標準總線儀器與計算機為儀器平臺組成的虛擬儀器系統。基于PCI總線的GPIB總線通信接口卡虛擬儀器的構成硬件 GPIB系統：以GPIB標準總線儀器與計算機為儀器平臺組 VXI系統：以VXI標準總線儀器與計算機為儀器平臺組成的虛擬儀器系統。VXI總線集成儀器虛擬儀器的構成硬件 VXI系統：以VXI標準總線儀器與計算機為儀器平臺組成的 PXI系統：以PXI標準總線儀器與計算機為儀器平臺組成的虛擬儀器系統。PXI總線集成儀器虛擬儀器的構成硬件 PXI系統：以PXI標準總線儀器與計算機為儀器平臺組成的虛擬儀器軟件包括2部分：1，

5、I/O接口儀器驅動程序： 完成特定外部硬件設備的擴展、驅動與通信。 2，應用程序 定義并實現虛擬儀器前面板功能； 定義并實現測試功能的流程圖軟件。另外，虛擬儀器軟件開發還需要選擇合適的工具，目前常用的開發工具包括：文本式編程語言：如Visual C+，LabWindows/CVI等；圖形化編程語言：如LabVIEW、HPVEE等。虛擬儀器的構成軟件 虛擬儀器軟件包括2部分：另外，虛擬儀器軟件開發還需要選擇合適LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，實驗室虛擬儀器工程平臺）內置信號采集、測量分析與數據顯示功能，為用戶

6、提供強大功能的同時還保證了系統靈活性。LabVIEW將廣泛的數據采集、分析與顯示功能集中在了同一個環境中，讓用戶可以在自己的平臺上無縫地集成一套完整的應用方案。 LabVIEW LabVIEW（Laboratory Virtual Ins用LabVIEW可以快速搭建并運行系統，采集來自插入式板卡、USB接口設備或以太網系統的信號。這些數據采集功能包括： 用于調理原始數據的內置通道配置 高速波形采集與發生（單個或連續波形） 精確并快速的單點模擬與數字I/O 高速數字量輸入輸出 用于脈沖生成、事件計數與周期測量的計數/定時器 這些I/O功能及各種專門的數據類型與測量分析VI子程序，是為了從物理傳感

7、器中快速并簡單地獲取數據或測量值而設計的。數據采集 用LabVIEW可以快速搭建并運行系統，采集來自插入式板卡、LabVIEW 簡化了與各種儀器設備進行連接并通信的工作。 LabVIEW可以利用內置的儀器I/O連接庫，迅速完成對GPIB接口、串口、以太網接口、PXI及VXI儀器的數據采集。 無需另外開發程序代碼，即可與來自150多個廠家的1400多種儀器進行通信；利用工業標準的設備驅動軟件增加系統性能與便攜性 。儀器驅動 LabVIEW 簡化了與各種儀器設備進行連接并通信的工作。儀National Instruments（NI）為自動測試與機器馬達控制應用提供一整套工具選擇，包括運動控制軟件、

8、運動控制器與馬達驅動器，它們都可以無縫集成到應用系統中。從簡單、重復的運動控制到互聯多軸運動控制，從實驗桌到生產線，都可以提供運動控制應用方案。可以使用Motion Advisor幫助設計各種運動控制系統。 使用多軸運動控制器實現可靠的運動控制； 集成式運動控制解決方案； 簡單易用的運動控制軟件； 與140多種不同運動平臺（stage）的簡單連接。運動控制 National Instruments（NI）為自動測試與從模型環境到編程環境的快速轉換； 利用LabVIEW RT(實時)模塊在PXI平臺上配置嵌入式實時機器視覺系統； 使用第三方的機器視覺部件； 以更低的生產生本完成復雜的圖像處理工作

9、； 幾百種機器視覺功能選擇； 與NI數據采集與運動控制設備的簡易集成； 圖像采集與機器視覺 從模型環境到編程環境的快速轉換； 圖像采集與機器視覺 內帶400 多個分析處理工具，專門用于從采集到的原始數據中提取有用的信息，或用于測量數據分析并進行信號處理。諸如快速傅立葉變換（FFT）與頻率分析、信號發生、數學運算、曲線擬和、數據差補及時頻分析等。 提供集成式函數與附加工具包，專門用于測量分析與信號處理。用戶可以一邊采集數據，一邊對這些測量數據進行分析，并提取有用信息、整理數據，讓應用系統可以根據采集到的數據做出決策。數據分析 內帶400 多個分析處理工具，專門用于從采集到的原始數據中提用于測量分

10、析的LabVIEW附加工具包 LabVIEW階次分析工具套件 LabVIEW 信號處理套件 LabVIEW聲音與振動套件 LabVIEW視覺與圖像處理 用于控制、仿真與設計的LabVIEW 附加工具包 LabVIEW PID控制工具套件 LabVIEW 統計處理控制工具包 LabVIEW 仿真界面工具包 數據分析 用于測量分析的LabVIEW附加工具包 數據分析 包含一組完整的顯示工具，幫助用戶將數據顯示在應用系統的界面中。這些工具包括圖形圖表及內置2維和3維顯示工具。用戶可以隨時改動數據顯示方式，如顏色、字體大小、圖表類型等，同時還可以對圖表進行動態旋轉、縮放或拖動等操作。 在網絡上發布信息

11、 使用Microsoft Office工具生成報告 交互式數據管理（DIAdem軟件包） 數據發布 包含一組完整的顯示工具，幫助用戶將數據顯示在現代檢測技術：虛擬儀器技術課件8684A100KHz1000MHz虛擬信號發生器8684A100KHz1000MHz虛擬信號發生器現代檢測技術：虛擬儀器技術課件現代檢測技術：虛擬儀器技術課件現代檢測技術：虛擬儀器技術課件1，LabVIEW安裝；2，創建一個VI：NewgVI from templategTutorial (Getting Started)gGenerate and Display； 注意中間預覽框的內容和右側對該VI的描述；3，運行和停

12、止程序。4，切換到程序框圖，Block Diagram，快捷鍵；5，了解VI程序框圖的組成要素：端口、節點、連線端口是數據流的源頭或終點，主要包括 前面板對象端口：從前面板輸入控制型控件獲取數據，或向前面板輸出數據； 常量端口：設置程序中數據運算所需的常量； 全局和局部變量端口：變量來自Structure子模板相應圖標； DAQ端口：數據來自數據采集卡。用LabVIEW設計虛擬儀器 1，LabVIEW安裝；端口是數據流的源頭或終點，主要包括用節點是執行“函數”、 “各種運算”等子程序的調用，主要包括A）函數節點：LabVIEW封裝好的函數，供用戶調用。B）子VI節點：由LabVIEW提供或用戶

13、自己定義的子VI，可以訪問和修改。C）結構節點：用來執行結構化程序控制命令，如“For Loop”，“Case”等。連線表示程序執行過程中的數據流和數據走向。端口生成方式：A）在前面板放置控件B）先在流程圖窗口放置圖標，在接線頭右擊鼠標，用“create control”，”create indicator”等命令生成端口圖標。用LabVIEW設計虛擬儀器 節點是執行“函數”、 “各種運算”等子程序的調用，主要包括連1，“Panel”（前面板）開發窗口 設計制作虛擬儀器前面板是將相關控件擺放到窗口中適當位置組成虛擬儀器前面板的過程。包括：主菜單、工具欄、控制模板等。 運行控制按鈕、字體、控件對

14、齊、控件分布、控件層疊、圖標編輯等。 上下文幫助窗口，有詳細和簡略兩種方式；加鎖。2，“Diagram”（流程圖）編輯窗口 流程圖是圖形化的源代碼，是儀器測試功能的圖形化表達。包括：主菜單、工具欄、功能模板。 高亮執行、單步調試等。用LabVIEW設計虛擬儀器 LabVIEW基本開發環境 1，“Panel”（前面板）開發窗口2，“Diagram”（2）控制模板：位于前面板窗口，包括數字量、布爾量、字符串和路徑、數組與簇；表；圖；自定義控件等。“Control”類作為輸入，用于參數設置，邊框較粗；“Indicator”型作為輸出，用于結果顯示、儀器工作狀態指示等，邊框較細。3）功能模板：位于流程

15、圖窗口，包括結構、數字量、布爾量、字符串、數組、簇、比較、時間與對話框、文件I/O、波形、分析、儀器I/O、聲音與圖形、通訊、選擇子VI、高級調用等。1）工具模板：工具自動選擇、操作工具、定位/尺寸/選擇、文本編輯、連線、快捷菜單、窗口滾動、斷點、探針、取色、著色。用LabVIEW設計虛擬儀器 LabVIEW模板 2）控制模板：位于前面板窗口，包括數字量、布爾量、字符串和路 在模板基礎上修改程序：1，在Simulate Signal 節點上雙擊鼠標，更改信號的類型、頻率和幅值等參數；2，用Pointer Slide控制噪聲幅值；3，添加Signal Analysis模塊，選擇Arithmeti

16、c mean、Maximum、Minimum，并生成相應的指示器（在端口上單擊右鍵，Create Numeric Indicator）。 4，調整控件的位置、名稱、顏色等；5，運行、保存程序。 LabVIEW幫助菜單 Show Context Help, Ctrl+H；自動出現光標所指對象的功能信息，可以鎖定或得到更詳細的信息。用LabVIEW設計虛擬儀器 在模板基礎上修改程序：1，在Simulate Signa軟測量儀器平臺 應用需求與研究意義廣泛應用于離線產品測量、檢驗，在線產品識別判定，生產過程裝備的實時控制；是提升傳統裝備使用效率、降低生產成本、提高產品質量、增強產品競爭力的重要途徑；

17、突破測控技術難題，提高測控儀器設備附加值；發達國家大力研究基于傳感器信息融合的軟測量理論方法、基于嵌入式技術的虛擬儀器系統平臺、基于無線網絡數據通信等關鍵技術和應用；關鍵技術保密。軟測量儀器平臺 應用需求與研究意義DAQ虛擬儀器系統硬件模型 DAQ虛擬儀器系統硬件模型 DAQ虛擬儀器平臺軟件關鍵技術 WIN操作系統 DAQ體系虛擬儀器硬件平臺硬件抽象層接口程序多線程低級同步程序內核進程模式管理程序驅動程序服務及I/O管理程序WIN操作系統例程調用程序測控對象功能程序虛擬儀器軟件平臺人機交互界面程序內核模式驅動程序虛擬儀器平臺抽象接口程序虛擬儀器軟件庫系列儀器系統軟件庫54321測控對象、 傳感器、執行器、功率驅動、光源6軟測量算法程序庫DAQ虛擬儀器平臺軟件關鍵技術 WIN操作系統 DAQ體系虛擬儀器硬件平臺 PC+硬件功能板卡雷達數據顯示圖像獲取卡工業相機DAQ體系虛擬儀器硬件平臺 PC+硬件功能板卡雷達數據嵌入式虛擬儀器系統平臺 硬件模型：ARM+DSP+FPGA+接口硬件嵌入式虛擬儀器系統平臺