应用LabVIEW进行人体脉搏分析

本科生毕业设计（论文）题 目：应用 LabVIEW 进行人体脉搏分析姓 名： 学 号： 学 院：物理与信息工程学院 专 业： 年 级： 级 指导教师： （签名）2013 年 06 月 10 日应用 LabVIEW 进行人体脉搏分析专业：通信工程 学号： 姓名： 指导教师：王华栋中文摘要自古以来中医一直是靠手指获取脉搏信息,这难免存在许多主观臆断因素, 并且这种用手指切脉的技巧很难掌握,因此人们迫切期望尽早实现脉诊的科学化和现代化;另一方面从西医的角度看, 近年来人们也试图根据脉搏波的变异性来评价和诊断人体心血管系统的病变 , 以便能找到一个有效的心血管疾病早期无创诊断的方法因此, 对脉搏信号进行无失真的检测采集和处理是一项重要而很有意义的基础工作, 它是对脉搏信号进一步分析并依此对心脏及动脉血管系统疾病进行预报和诊断的前提本文采用肥华科电子技术研究所研制的 HK-2000C 集成化数字脉搏传感器,将测试者的脉搏信号采集到计算机中,并且以数据文件格式存储应用 labVIEW软件设计了脉搏信号的采集系统时域分析系统频域分析系统取检测对象 134例,其中健康人 73 例,冠心病高血压患者 61 例将采集的信号进行时域频域分析,并对各种分析方法进行比较在时域分析中采用了两种方法进行分析,一种是前人使用过的脉搏波波图面积变化为基础的脉搏波形特征量 K 值的提取方法,但是通过数据统计,这种方法无法准确区分开正常人与病人的差异另一种是将时域波形进行一阶求导,然后求出脉搏波下降沿中斜率为负的占整个下降沿的百分比,即提取出重波波的所占比例可以有效区分正常人与病人的差异在频域分析中借鉴了模式识别中语音识别的技术,将谐波分量提取出来,所有谐波分量将确定一个多维的向量,病人和正常人向量之间的相关度和空间距离都存在着差异 关键词：脉搏信号，时域分析，频域分析，脉象识别 THE ANALYSIS OF HUMAN PULSE SIGNALUSING LABVIEW AbstractHerbalist doctor always depends on their finger to obtain pulse information since the ancient times, however this method exists many unavoidably subjective decisions, and this kind of skill which feels the pulse with their fingers is very difficult to grasp, therefore people expected urgently to realize the scientific and modernized diagnosis as soon as possible. From the western medicines prospective , in order to find an effective method of cardiovascular disease diagnosis in early time, the people also attempted to appraise and diagnose the pathological change of human body cardiovascular system according to the changeability of pulse wave in recent years. Therefore, carrying on non-distorted examination of pulse signal, gathering and processing is an significant foundational work, it is the premise of further analysis to the pulse signal and the forecast and diagnosis to the heart and artery vascular system disease.This article uses HK-2000C integration numeral pulse sensor developed by HuaKe Electronic Technology Research Institute. It is used to collect pulse signal of subjects into computer and store them in data file. Designed the pulse signal collection system,time domain analysis system and frequency domain analysis system using LabVIEW software. 134 objects are taken, including 73 healthy person, 61 coronary disease and hypertension patients. Analysed the signal using time domain and frequency domain system, then compared each analysis method.Two methods in the time domain analysis are introduced. one method is the extraction of pulse contour characteristic value k based on the pulse area change, the other is carried on the first derivation in the time domain, then extracted the the percentage of the negative slope to the entire slope, namely withdrew the proportion of the the pulsate again wave. A method in the frequency domain analysis is also applied, one is profited from the pattern recognition and the speech recognition technology, withdrawed the harmonic component, all harmonic component determined a multi-dimensional vector. The vectors correlation and the space distance between the patient and the normal person have great difference. Key words: Pulse signal, time domain analysis, frequency domain analysis, Pulse Identify目录第 1 章 绪论 .21.1 人体脉搏研究的背景和意义 .31.2 国内外研究现状 .31.3 本课题的主要工作任务 .5第 2 章 脉搏信号的采集系统 .62.1 脉搏信号采集分析系统总体设计方案 .62.2 硬件设计 .72.3 软件设计 .82.3.1 虚拟仪器 LabVIEW 开发环境简介 .82.3.1.1 虚拟仪器概述 .82.3.1.2 虚拟仪器硬件结构 .92.3.1.3 虚拟仪器软件结构 .102.3.1.4 虚拟仪器的特点 .122.3.2 脉搏采集系统设计 .122.3.2.1 基于 LabVIEW 的采集系统设计概述 .122.3.2.2 采集系统总体框图 .132.3.2.3 采集系统前面板设计 .152.3.2.4 各模块介绍 .162.3.3 生成可执行应用程序 .212.3.4 样本的采集与误差分析 .212.3.3.1 样本的采集 .212.3.3.2 误差分析 .22第 3 章 基于 LabVIEW 脉搏时域分析系统 .263.1 时域分析系统概述 .263.2 时域分析系统原理 .263.2.1 脉搏信号简介 .263.2.2 K 值计算的原理 .273.2.3 脉象速率图的原理 .283.3 时域分析系统的设计 .293.3.1 时域分析系统总体框图 .293.3.2 时域分析系统前面板设计 .303.3.3 各模块介绍 .313.4 数据分析与结果 .373.4.1 脉图面积法数据和分析 .373.4.2 脉象速率法数据和分析 .413.4.3 脉率测量和心率不齐检测的数据分析 .39第 4 章 基于 LabVIEW 脉搏频域分析系统 .434.1 频域分析系统概述 .434.2 频域分析的基本原理 .444.2.1 数字信号处理 .444.2.2.1 傅里叶变换 .444.2.2.2 短时傅里叶变换 .454.2.2.3 小波变换 .464.2.2 向量法的基本原理 .474.3 频域分析系统的设计 .494.3.1 频域分析系统总体框图 .494.3.2 频域分析前面板设计 .504.3.3 各模块介绍 .504.4 数据分析与结果 .52第 5 章 改进方法和发展方向 .54结论 .56致谢 .577目录第一章 绪论 .21.1 人体脉搏研究的背景和意义 31.2 国内外研究现状 31.3 本课题的主要工作任务 5第二章 脉搏信号的采集系统 .62.1 脉搏信号采集分析系统总体设计方案 62.2 硬件设计 72.3 软件设计 82.3.1 虚拟仪器 LabVIEW 开发环境简介 .82.3.1.1 虚拟仪器概述 .82.3.1.2 虚拟仪器硬件结构 .92.3.1.3 虚拟仪器软件结构 .102.3.1.4 虚拟仪器的特点 .122.3.2 脉搏采集系统设计 .122.3.2.1 基于 LabVIEW 的采集系统设计概述 .122.3.2.2 采集系统总体框图 .132.3.2.3 采集系统前面板设计 .152.3.2.4 各模块介绍 .162.3.3 生成可执行应用程序 .212.3.4 样本的采集与误差分析 .212.3.3.1 样本的采集 .212.3.3.2 误差分析 .22第三章 基于 LabVIEW 脉搏时域分析系统 .263.1 时域分析系统概述 263.2 时域分析系统原理 .263.2.1 脉搏信号简介 263.2.2 K 值计算的原理 .273.2.3 脉象速率图的原理 .283.3 时域分析系统的设计 293.3.1 时域分析系统总体框图 .293.3.2 时域分析系统前面板设计 .303.3.3 各模块介绍 .313.4 数据分析与结果 373.4.1 脉图面积法数据和分析 .373.4.2 脉象速率法数据和分析 .413.4.3 脉率测量和心率不齐检测的数据分析 .39第四章 基于 LabVIEW 脉搏频域分析系统 .434.1 频域分析系统概述 4384.2 频域分析的基本原理 444.2.1 数字信号处理 .444.2.2.1 傅里叶变换 .444.2.2.2 短时傅里叶变换 .454.2.2.3 小波变换 .464.2.2 向量法的基本原理 .474.3 频域分析系统的设计 .494.3.1 频域分析系统总体框图 .494.3.2 频域分析前面板设计 .504.3.3 各模块介绍 .504.4 数据分析与结果 .52第五章 改进方法和发展方向 .54结论 .56谢辞 .57应用 LabVIEW 进行人体脉搏分析1第一章 绪论1.1 人体脉搏研究的背景和意义脉搏是由心脏搏动而引起, 经动脉和血流传至远端的桡动脉处, 它携带有丰富的人体健康状况信息。早在公元前 7 世纪脉诊就成为中医的一项独特诊病方法。但自古以来中医独特的诊断方法及治病的疗效总是笼罩着一层神秘的面纱。中医一直是靠手指获取脉搏信息, 这难免存在许多主观臆断因素, 况且这种用手指切脉的技巧很难掌握,因此人们迫切期望尽早实现脉诊的科学化和现代化。随着传感器技术及计算机处理技术的发展，人们希望能够将现代技术应用于中医脉象诊断，以便更科学、更客观地揭示脉象的实质与特征。另一方面从西医的角度看,近年来人们也试图根据脉搏波的变异性来评价和诊断人体心血管系统的病变,以便能找到一个有效的心血管疾病早期无创诊断的方法。因此,对脉搏信号进行无失真的检测、采集和处理是一项重要而很有意义的基础工作,它是对脉搏信号进一步分析并依此对心脏及动脉血管系统疾病进行预报和诊断的前提。本论文的研究主要是基于这方面来进行的，利用功能强大的虚拟仪器LabVIEW 设计出脉搏的采集与分析系统，从客观、物理的角度来诠释人体脉搏系统。1.2 国内外研究现状脉搏系统和脉搏信息的研究包括两大方面: 一是理论分析与计算(即建模方面)；二是信号检测与分析。从发表的文献来看, 国外在前一方面做了大量的研究, 也早于国内学者; 而国内在后一方面的研究多于国外。对脉搏信号的分析主要包括以下方面:（1） 脉搏信号检测与提取用脉搏记录仪器描绘脉搏波图像已有百余年的历史。1860 年法国人研制了杠杆脉搏描记器，成为现代脉象描记的基础。脉象仪的总体构成包括脉象信号检测，信号预处理和信号分析三个环节。我国医务界约从 50 年代初就开始了用西方传来的脉搏描记技术，使脉象图形化。近十多年来，已经研制出了许多性能各异的脉象仪，各类脉搏描记器最关键和差异较大的部分就是脉象传感器的研制。从测量原理上讲，脉象传感器可分为机械式、压电式、光电容式等多种 1。福州大学本科生毕业设计 ( 论文 )2（2）脉搏信号处理与特征提取目标信号检测的关键是提取信号的特征。在实际中,目标信号总是淹没在大量的杂波或干扰中,而且目标信号的幅值或功率较杂波或干扰信号可能还低得多,这就需要进行有效的信号处理。时域分析法：目前国内对脉象信号的特征提取方法,多数采用时域分析法,即在时间方向上分析波动信号的动态特征,通过对主波、重搏前波、重搏波的高度、比值、时值、夹角、面积值的参量分析,找出某些特征与脉象变化的内在联系 2 。时域分析法包括直观形态法、多因素识脉法、脉象速率图法、脉图面积法。直观形态法。频域分析法：频域分析主要是通过离散快速傅里叶变换,将时域的脉搏波曲线变换到频域,得到相应的脉搏频谱曲线,通过频谱曲线的特征分析,从中提取与人体生理病理相应的信息,实现脉象分类。与时域分析不同, 脉搏信号的频域特征可分辨性好, 因此80年代以来国内外一些学者开始在频域内对脉搏信号进行分析3，4，5，6，7 , 初步取得了有意义的结果。这种从频域和能量的角度来分析脉搏信号的思想是十分正确的。我们从能量角度研究了几种不同疾病脉搏信号的特征频域特征和差异, 利用频域分析的延伸技术倒谱与同态解卷,首次估计出了人体脉搏系统的传递函数, 分析了脉搏系统的频率特性 8。时频联合分析法：是把一维信号或系统表示成一个时间和频率的二维函数,时频平面能描述出各个时刻的谱成分。常用的时频表示方法有短时傅立叶变换和小波变换(WT) 。短时傅立叶变换(STFT)方法：是一种广义情形,是一种线性时频表示方法,它依赖于被分析信号的线性特性,即信号的频谱与在数据中提供正弦成分的幅度成线性比例。其最主要的优点是容易实现、计算简洁有效,而它主要的缺陷是时间和频率分辨率在整个时频平面上固定不变。另外的限制是对一个特殊的信号,需要一个特殊的窗才能得到最佳分辨率。小波变换(WT)：是另外一种重要的线性时频表示,它在时频平面上具有可变的时间和频率分辨率,把FT 中的正弦基函数修改成在整个时频平面上具有可变时频分辨率的基函数,使得它在高频区域能够提供高的时间分辨率,而在低频区域能够提供高的频率分辨率。小波变换这种独特的能力使其成为分析脉搏这种非平稳信号的有力工具 9。在目前已知的小波函数中,复值调制的Gaussian 函数是使用最高的小波之一。应用 LabVIEW 进行人体脉搏分析31.3 本课题的主要工作任务 本课题的主要任务是应用LabVIEW做出人体脉搏信号的采集与分析系统，具体的工作有：（1） 熟练使用LabVIEW图形化编程工具。（2） 学习数字信号处理中时频变换的基本理论。（3） 了解模式识别中语音识别系统的基本概念和分析方法。（4） 学习数据压缩中的基本思想。（5） 学习误差理论与数据处理的基本理论与方法。（6） 搭建出数据采集系统，使人体脉搏信号可以在计算机上显示。（7） 自动调整脉搏时域信号波形基线位置和波形的放大倍数。（8） 将时域信号坎头去尾，整周期存贮起来。（9） 到医院和学校进行数据的采集。（10）能够将采集的数据调出来并进行各项分析，搭建基于脉图面积法的k值的计算模块和脉搏波下降沿一阶导数为负占整个下降沿的百分比的计算模块，对时域信号进行FFT变换，之后把频谱数据存储起来。（11）调用频谱数据，应用了两种方法将频谱中各次谐波提取出来，以db值，绝对值和向量的形式存储起来。（12）整理各种分析方法所得出的数据，存储到EXCEL中。（13）应用EXCEL里面的各种数学函数对数据进行统计分析并建立图表。（14）比较各种分析方法的优劣并得出结论。福州大学本科生毕业设计 ( 论文 )4应用 LabVIEW 进行人体脉搏分析5第 2 章 脉搏信号的采集系统2.1 脉搏信号采集分析系统总体设计方案开发脉搏采集虚拟仪器系统应着重考虑以下几个问题:（1）问题提出:脉搏采集虚拟仪器需要完成的主要功能是读进传感器中的数据，并且显示和存储起来。要以什么方式来实现这些功能，硬件和软件之间的数据如何传送；当系统做好后，要考虑数据去哪里采集，采集多少样本，采集的过程中的误差怎么避免，传感器的位置对测量结果的影响有多大。在接下来的章节中要逐一解决以上问题。对采集来的数据进行分析时，主要有时域和频域两种分析方法，前者的研究工作做过不少，因为时域上的波形给人的感觉比较直观。目前国内对脉象信号的特征提取方法,多数采用时域分析法,即在时间方向上分析波动信号的动态特征,通过对主波、重搏前波、重搏波的高度、比值、时值、夹角、面积值的参量分析,找出某些特征与脉象变化的内在联系。时域分析法包括直观形态法、多因素识脉法、脉象速率图法、脉图面积法、直观形态法。这其中也有一些方法值得尝试，但是这些方法的效果还是有待考究的，本文也会用这些方法进行分析，并提出一些新的分析方法做出对比，找出正常人与病人脉象之间的差异。虽然时域描述比较简单，但它不能反映数据的频率结构。为此，人们经常对数据进行频谱分析，研究其频率成分及格频率成分的强度，将信号变换到频域中后，许多包含在其中的信息就变得更为明显。这就是数据的频域描述。频域变化可以看到时域波形中细微的频率变化。频域分析主要是通过离散快速傅里叶变换,将时域的脉搏波曲线变换到频域,得到相应的脉搏频谱曲线,通过频谱曲线的特征分析,从中提取与人体生理病理相应的信息,实现脉象分类。与时域分析不同, 脉搏信号的频域特征可分辨性较好。本文也介绍了几种频域中提取特征值的方法，并且与之前的学者所用的方法进行比较。数据采集系统、时域分析系统和频域分析系统的连接框图如图 2-1 所示。（2）硬件选择:需要在各式各样的传感器当中选择一种结构简单、功能强大的传感器。由于要去医院和学校采集脉搏数据，要求传感器携带方便，并且要与计算机有接口。 （3）软件编程:编程之前需要把所需要实现的功能框架画出来，编程时根据需要选择一定的功能模块，构建框图程序结构，可编出高效的程序，实现脉搏采集虚拟仪器面福州大学本科生毕业设计 ( 论文 )6板上的各种功能。LabVIEW是图形化编程语言，它提供的是图形化功能模块，精心合理的组织这些功能模块就能完成所需要的要求。 图2-1系统总体框图2.2 硬件设计英国人最早设计了以弹簧为动力的杠杆式脉搏传感器, 并记录了桡动脉脉搏波。之后, 应变计式、光电式、压电晶体式、电阻压力式等直接“接触式”的脉搏传感器陆续问世, 使脉搏检测技术在临床和基础医学研究中得到了广泛应用。这些传感器的原理不尽相同, 测出的脉搏信号成分亦不完全相同。用测压式传感器检测的脉搏信号通常称为压力脉搏波，用容积式传感器检测的脉搏信号称为容积脉搏波。而对桡动脉处的脉搏信号, 目前主要是用国内生产的各种“接触式”压力传感器检测, 它们测取的是寸口组织的力变化量 10。除此之外，还有光电式脉搏传感器，是根据光电容积法制成的脉搏传感器，通过对手指末端透光度的监测，间接检测出脉搏信号，光电式脉搏传感器具有结构简单、无损伤、可重复好等优点。但是由于动脉波动引起的光强变化比背景光的变化微弱得多，测量出来的信号容易受到其它光线的影响。通过光电转换得到的包含脉搏信息的电信号一般也比较微弱，容易受到外界电磁信号的干扰。本次课程设计选用了合肥华科电子技术研究所研制的 HK-2000C 集成化数字脉搏传感器。它将力敏元件（PVDF 压电膜） 、灵敏度温度补偿元件、感温元件、信号调理电路、程控放大电路、基线调整电路、A/D 转换电路、串行通信电路 集成在传感器内。主要应用于无创心血管测试，中医脉象诊断。灵敏度高；抗干扰性能强；脉搏信号的采集与时域信号存储系统（第二章介绍）时域信号的读取与分析模块（第三章介绍）频域信号的读取、分析模块（第四章介绍）应用 LabVIEW 进行人体脉搏分析7过载能力大；一致性好；性能稳定可靠；使用寿命长。在使用过程中，将本模块插入 USB 口后计算机提示发现新硬件，之后按照向导安装光盘 DRIVE 目录下的驱动程。驱动程序安装后，在计算机上生成一虚拟 COM口，编写应用程序时将通讯口设置为虚拟 COM 口。由于虚拟 COM 口号一般为 COM3或者 COM4。传感器外观图如下所示： 图 2-2 传感器外观图（1） 硬件接口：USB 接口。（2） 接口协议：通讯速率：9600 bps；数据格式：8 位数据+1 位停止位（3） 技术指标：表 2-1输出高电平 大于 VCC-1.5V 输出低电平 小于 0.2V灵敏度 2000uV/mmHg 灵敏度温度系数 110-4/精度 0.5% 重复性 0.5%迟滞 0.5% 过载 100 倍 电源电压 312VDC 压力量程 -50+300mmHg2.3 软件设计2.3.1 虚拟仪器 LabVIEW 开发环境简介2.3.1.1 虚拟仪器概述20多年前，美国国家仪器公司NI (National Instruments)提出。 “软件即是仪器”的虚拟仪器(Virtual Instruments，又称VI)概念，引发T传统仪器领域的一场重大变福州大学本科生毕业设计 ( 论文 )8革，使得计算机和网络技术得以长驱直入仪器领域，和仪器技术结合起来，从而开创了“软件即是仪器”的先河。虚拟仪器开发是当前自动化仪表领域研究的热点。虚拟仪器主要被用于构建计算机测试分析系统和自动控制系统。它以软件取代传统的电子仪器，充分发挥了新一代计算机大容量、高速度的潜能，是CAT (Computer Aided Testing), CAE(Computer Aided Engineering)中一个重要的信号采集及分析手段。虚拟仪器是以特定的软件支持取代相应功能的电子线路，充分利用计算机的软硬件资源，用计算机完成传统仪器硬件的部分乃至全部功能，以具备控制、处理、分析能力的软件为核心的软仪器。它是传统仪器功能与外形的模块化和软件化。在虚拟仪器中，传统电子仪器的绝大多数功能，甚至全部功能都由软件来实现。同时，由于虚拟仪器是以软件为核心的仪器，它不能脱离计算机硬件平台而独立实现其功能。就VI所支持的操作系统而言，包括DOS, Win3X及Win9X系列、Macintosh和UNIX。据此，虚拟仪器可分为基于PC机和工作站两类。其中绝大部分VI运行在个人计算机上，操作系统为Windows。借助于软件实现了传统仪器相应功能的虚拟仪器，是计算机化的仪器。也可以认为，VI是“硬”仪器的虚拟化、软件化和图形化计算机表达 11。2.3.1.2 虚拟仪器硬件结构虚拟仪器由通用仪器硬件平台(简称硬件平台)和应用软件两大部分构成。其中通用仪器硬件平台又由计算机和 I/O 接口设备两部分组成。计算机硬件平台可以是各种类型的计算机，如 PC 计算机、便携式计算机、工作站、嵌入式计算机、工控机等。计算机用于管理虚拟仪器的硬软件资源，是虚拟仪器的硬件基础和核心。开发虚拟仪器的目的是为了更方便快捷地进行测试、分析和控制。虚拟仪器是计算机辅助测试、分析系统的主体组成部分。一个典型的虚拟仪器系统，一般由以下几个部分组成:计算机、虚拟仪器软件、硬件接口模块等。其中硬件接口模块可包括插入式数据采集卡(DAQ)、串/并行口、IEEE488 接口卡(GPIB), VXI 控制器以及其它接口卡。目前较为常用的虚拟仪器是由数据采集卡系统、GPIB 仪器控制系统、VXI 仪器系统以及这三者之间的任意组合。这里，硬件仅是为了解决信号的输入输出，软件才是整个系统的关键。所以当基本硬件确定以后，就可以通过不同的软件(如用于数据分析、过程通讯及图形用户界面的软件)实现不同的功能。虚拟仪器应用软件集成了仪器的所有采集、控制、数据分析、结果输出和用户应用 LabVIEW 进行人体脉搏分析9界面等功能，使传统仪器的某些硬件乃至整个仪器都被计算机软件所代替。在虚拟仪器软件支持下，信号由传感器拾取，由数据采集卡在软件的控制下被采样，再经A/D 转换后送入计算机加以保存或处理。虚拟仪器构成如图 1 所示。它包括计算机、虚拟仪器应用软件和硬件接口。硬件接口种类包括数据采集卡、IEEE488 接口卡、串行口、并行口、插卡式仪器以及其它接口卡。在虚拟仪器系统中，PC 数据采集系统是构成虚拟仪器系统最基本的方式，也是最廉价的方式 12。图2-3 虚拟仪器构成框图2.3.1.3 虚拟仪器软件结构构成一个虚拟仪器系统，在基本硬件确定以后，就可通过不同的软件实现不同的功能。软件是虚拟仪器系统的关键，根据VPP系统规范的定义，虚拟仪器系统的软件结构包括仪器I/O接口软件、驱动程序和应用软件三部分。（1）I/O接口软件I/O接口软件存在于仪器(即I/O接口设备)与仪器驱动程序之间，是一个完成对仪器寄存器进行直接存取数据操作，并为仪器与仪器驱动程序提供信息传递的底层软件，是实现开放的、统一的虚拟仪器系统的基础与核心。（2）仪器驱动程序每个仪器模块均有自己的仪器驱动程序。仪器驱动程序的实质是为用户提供用于仪器操作的较抽象的操作函数集。应用程序对仪器的操作是通过仪器驱动程序来实现的，仪器驱动程序对于仪器的操作与管理，又是通过I/O软件所提供的统一基础与格式的函数库(VISA)的调用来实现的。虚拟仪器驱动程序是连接上层应用程序与底层I/O接口软件的纽带和桥梁。福州大学本科生毕业设计 ( 论文 )10（3）应用软件开发环境应用软件开发环境的选择因人而异，一般取决于开发人员的喜好，但最终都必须提供给用户一个界面友好、满足用户功能要求的应用程序。目前，可供开发人员选择的虚拟仪器系统应用软件开发环境主要包括两种： 基于传统的文本语言式的平台。主要是NI公司的LabWindows/CVI、Microsoft公司的VisualC+、Borland公司的Delphi等。 基于图形化编程环境的平台。如LabVIEW和HP公司的HPVEE等。其中 LabVIEW 是由美国国家仪器公司(NO 在 1986 年推出的一种基于图形编程语言(称之为 G 语言)的开发环境，它具有十分强大的功能，包括数值函数运算、数据采集、信号处理、输入输出控制、信号生成、图像获取、处理和传输等等。LabVIEW 与 Pascal、Basic、C、C+等传统编程语言有着许多相似之处，如相似的数据类型、数据流控制结构、程序调试工具，以及模块化的编程特点等。但二者最大的区别在于:传统编程语言用文本语言编程;而 LabVIEW 使用图形语言(即各种图标、图形符号、连线等)编程，界面非常直观形象，而且使用的图形是人们熟悉的开关、旋钮、波形图等，因此是一种直觉式图形程序语言。LabVIEW 的执行顺序是依方块图数据的传递来决定的，并不像传统文本式程序语言必须逐行执行，因此用户能设计出可同时执行多个程序的流程图。LabVIEW 程序称为“虚拟仪器程序” ，简称 VI。VI 包括三个部分:程序前面板、程序框图和图标/连接器端口。在计算机显示屏幕上利用 LabVIEW 提供的功能库开发工具产生一个程序前面板，即仪器的虚拟面板。在程序前面板上，输入量称为控制器，输出量称为指示器。控制器和指示器是以各种图标形式出现在前面板上，如开关、旋钮等。在后台则利用图形化编程语言编写框图程序，构成一个 VI，与程序前面板对应。框图程序由端口、节点、图框和连线构成。其中端口被用来同程序前面板的控制器和指示器传递数据，节点被用来实现函数和功能调用，图框被用来实现结构化程序命令，而连线则代表程序执行过程中的数据流。LabVIEW 是一种结构化开发平台。结构化是指 LabVIEW 的程序完全支持顺序结构、循环结构和条件结构三种标准结构，同时 VI 也是层次化和模块化的，可用作其它程序的子程序