虚拟仪器LabVIEW介绍

虚拟仪器工程平台LabVIEW介绍虚拟仪器是一种全新的仪器概念，在自动化检测领域的应用正方兴未艾，而NI（NationalInstruments）公司的实验室虚拟仪器工程工作平台LabVIEW（LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench）是科学家和工程师们进行虚拟仪器应用开发的首选工作平台。为了介绍虚拟仪器和LabVIEW的一些相关背景知识，本文将自己本科毕业设计论文中的一部分作了少许改动呈现于此（呵呵，其实是偷懒），希望能给未接触过虚拟仪器和LabVIEW的人一些感性认识。一、虚拟仪器1、传统电子仪器的弱点传统电子仪器主要由三大模块组成：即对被测信号的采集与控制、分析与处理、测量结果的表达与存储。传统电子仪器的这些功能块都是以硬件或者固化的软件的形式存在的，因此具有以下弱点：（1）灵活性和可扩展性差：传统电子仪器是一套自封闭系统，具有固定的用户界面、组成模块和数据处理功能。例如仪器面板由固定的输入、输出信号接插件、旋钮、按钮、显示仪表、显示面板等组成，仪器内部由传感器、信号处理器、A/D和D/A转换器、微处理器、存储器和内部总线等专门化的电路组成。然而，用户有时只需要用到仪器中的一小部分功能，或者作其他功能使用时却达不到所需指标，而用户无法改动厂家固定好的仪器模块，灵活性和可扩展性差。（2）成本高，技术更新慢：传统电子仪器价格昂贵，动辄几十万上百万人民币。开发周期长，技术更新慢，而且存在元器件老化等问题，维护费用高，使用寿命短。（3）数据显示、分析和存储功能不够强大：传统电子仪器的图形显示界面比较小，依靠人工读取数据，从中获得的信息量小。由于硬件设备的限制，往往无法实现更灵活、更特殊的数据分析功能，更难以进行数据编辑、存储、打印等功能。2、虚拟仪器的概念如上所述，传统电子仪器存在的诸多弱点使传统仪器已渐渐不能满足工业自动化和测量领域的需要。随着计算机技术日新月异的飞速发展，计算机强大的数据处理能力使得它的应用范围越来越广。1986年，美国NI公司（NationalInstruments）提出虚拟仪器的概念，以“软件即仪器”为口号，彻底打破了传统电子仪器只能由生产厂家定义，用户无法改变的局面，从而引起仪器和自动化工业的一场革命。简单地说，虚拟仪器技术就是利用计算机技术实现的对测控系统的抽象。平常使用的示波器、数字万用表、信号发生器、数据记录仪，以及传感器等传统仪器，都可使用通用计算机和专用的控制器和显示器来模拟，实现向虚拟仪器的转变。例如图1就是一个虚拟仪器正在运行时的截图，从外观看与实际仪器无二：图1正在运行的虚拟仪器用户在计算机屏幕上用鼠标和键盘就可设置参数、观察波形，取代以往的在传统仪器面板上调节旋钮、观察曲线等操作，更为快捷方便。可见虚拟仪器反映的是一种“硬件软件化”的思想和趋势。3、虚拟仪器与传统仪器的对比虚拟仪器在灵活性、性价比、用户化等方面，有着得天独厚的优势，是传统仪器无法媲美的。下面将虚拟仪器与传统仪器进行一下全面对比：（1）灵活性：传统仪器系统封闭、功能固定、可扩展性差，功能和模块由生产厂家定义，而虚拟仪器可由用户自行定义功能模块，大大扩展了其灵活性。左（2根）费期用：捎虚拟颠仪器遥的开遮发维迈护费网用更赴低，狂系统尸组建猎时间盗更短磁。只评需通馋过增梨加软魄件模袜块或但者通傍用硬算件模茄块来递增添减新的右测量斥功能晓，缩胖短了替系统仔的更液新时压间，态而且旧有利性于系摘统的箭扩展贺。另造外，娃由于棋虚拟冶仪器拉的结翼构基表于软好件体任系，佣所以姓应用言软件溜不像巡传统闸仪器诚的硬诸件那宇样存峡在元竭器件拼老化客的问营题，辣可以斜大大桌节省上一笔凶维护歉费用甲，从架而延告长设臂备的羡使用睡寿命宽。低豆廉的夏开发施成本匠使虚被拟仪疯器更座有市良场竞括争力卸，据著估算惯，虚亦拟仪弃器价伏格仅额是传杀统仪醉器的肺五到哈十分批之一飞。已（3绍）用低户化腔：传慧统仪缝器用戏户界绞面小宇且简糟单，够用户碎操作砖起来姓不够涨方便炭，提盒示信低息也繁较少粥。而宇虚拟另仪器冷通过陷软件曲技术铃可实肆现丰皱富、障快捷羽、方丝便的驰用户臂界面液，通丧过多怠种数且据显颈示方问式能延够提栏供更昌为全抵面丰街富的馅信息券，用氧户使伍用时式一目四了然困。即翁便是慧有特证殊要躺求的昆复杂覆界面卧，也株可以亚借助扔更深宾入的酸编程狱技术毯得以树实现含。创（4阿）测验量误寇差：串传统穿仪器薯受系古统误强差的泽影响者，不案同仪凳器之组间个码体差门异较机大，胃往往扩会影闷响测嘉量结溪果，顾而虚贝拟仪需器在肌PC秩机上会运行医，不恨同的尺PC利机上干运行努具有贱相同产的效从果，勉个体着差异际很小折。霞（5岭）数手据处德理：纽计算渐机运洞算速疲度的弄日益裙提高撤，使双虚拟球仪器链处理怨数据番的过殖程非猫常快完速，畅而数合字信蜻号处术理理孙论的全成熟营发展瓶使得瘦数据枪处理罗过程为更为溉可信互、精所确。住传统齐仪器腐无法宁编辑洞数据祥，而确虚拟云仪器竟可方速便地店对数橡据进革行编展辑、造存储威和打考印。泪（6川）软杜硬件姥接口输：传洞统仪层器与慕其它绸仪器愁设备邪的连萍接十董分有绣限，羡而虚治拟仪弟器在守普通院PC售机上孔就可遣实现剩，可什方便恶的与侨网络扬外设系及多孤种仪哭器连殿接，耻现在通流行谊的D炼AQ票(数箩据采烦集)狮卡、垂GP市IB椅(通饰用接拌口总惭线)亩卡、蝇VX敬I(游系统票控制车接口秧卡)腊、P崖LC喇（可歉编程晚逻辑伏控制欢器）舍等都滔可以闹插入票计算伟机插抚槽。像软件劈方面辆，可相以方袜便地民与C现、M幅at的la细b等摇接口筛式调亭用，防可与棍数据逮库连支接，桑以及圾方便隐地支矛持网轻络传粉送数侍据。绕4、角虚拟姑仪器距在各旷领域贝中的共应用梨由于滔虚拟调仪器仅技术双的强桐有力绳支持逗，科接学家链和工六程师求们可架以方迈便地做建立安适合垦自己悠需要酿的测安控系吵统，乖再也参不必躁将自劳己封专闭在岔固定迈传统蒜仪器骂的狭驱窄天掏地中豪。在竖电子喘测量锐、电太力工很程、原物矿赞勘探狮、医慨疗、井振动项分析激、声腿学分瑞析、雷故障饶诊断帜及教拍学科筒研等所诸多盒领域饼中都将有极累为广检泛的诵应用涂。搅在电延子和旗通信免工程绪中，啄虚拟珠仪器扫可用灯于电寺子测淡量和肉信号足分析宵；在湿自动颗化检胀测领嚷域内品，虚烫拟仪昨器可酬用于境数据耀采集两和控介制；寸在航书天航令空学再科里勾，虚剩拟仪曾器可生用于兴监测送和分赵析火嚷箭或少卫星喷传递扒来的捉复杂猜数据室，已厕被美教国航蛇天航拒空局块（N净AS红A）浮用于炸火星择探险污；在箱基础培学科质的研邻究中最，虚追拟仪逢器可救用于聚设计宾实验仙系统溉，例影如用愚于生尺化领抽域中唇监测涉薄膜勺分子藏的相窄互作蛮用，党以及侦医学叙领域割中研剑究嗅梢觉和紫视觉反。尝虚拟长仪器金诞生炮以来教的爆解炸性域发展科令人台惊叹信，许纠多最陶新的愉大规百模高慢精尖畏工程击中都玻有它高的用轧武之腔地。除太空逮光谱订有限浑公司门（S倒pe辽ct榴ru挤m嫁As哭tr鼻o,唇I唐nc衣.）循的R川og拆er忽J待el克lu糠m和窗To于m创A挤rn狠ol帜d开由发的愉As福tr忍oR垦T，笑是一奶种基抛于L观ab恢VI巾EW判的数州据采鸽集和写控制卖系统幼，用谦于航弟天器拳的制阿造测绒试和塞轨道枣姿态嫩控制徒，可挎收集读、处默理和兵分配东从航王天器粱传来诊的遥凉感探院测信吩息。售整个裁软件跨包包汽括2咳00所0多摘个V诸Is茎，花朽费7谊个工流作年堡度开体发。吨再如鸦由H学on宵ey鸽we狗ll竹-M太ea拍su选re盲x公匙司开桂发的茧Pr剧ol倚in奉e,店应骑用于件生产依片装仪产品寄（例允如纸艘张和闷薄膜社塑料贷）的慰过程撕控制敲，由刊50理00富个以前上V菊Is疤组成造，处水理超青过1泳0万册个变楼量，翁是目顷前为挪止基朗于L违ab价VI阿EW石的最哨大规偿模的俩系统冬。备5、嚼虚拟睁仪器俯开发木工具项目前裹广泛南应用跌的虚申拟仪笛器开陷发工山具中抬按技欲术类练型可录分为苦两类河：面罚向对钉象的惨编程食技术连和图奋形编凳程技签术谜。两始者在泄虚拟毒仪器叫开发撕中都饿有应终用，痰各有吼所长舟。炮可视逗化编刘程语茎言环浙境V翼is奉ua址l奋C+希+、眉Vi内su肚al挣B腔as餐ic钳等属昌于前秆者，免均可航以用汇来开杀发虚循拟仪渐器的书配套夏软件孝，但钓与图条形编德程语蛙言相水比，核编程遗难度列较大岗，开禾发周继期较学长且朵不易仁进行泄更改连、升职级和纳维护陵等。炸而图浪形编敢程语妈言具饱有容盲易入电门、套编程返简单违、开脸发周选期短报等特朱点，如开发员出的锈应用熄程序柴界面视美观谁，功脊能强它大，壮正日饭益成滤为主摄流。抬较为撒流行性的有蜓NI仅公司导的L掀ab削VI害EW桌和H出P公筹司的号VE步E等茫软件饿，此级外还都有L莲oo剖ko沸ut沸、B眠ri福dg则eV魄IE救W和吵La于bW责IN贤DO纽WS床/C骂VI拆等。从其中滥最为怕常用张的就丙是L碗ab艳VI造EW登，目铜前其丘版本姜已经台发展榴到7症.1肃版。净二、陈实验清室虚垒拟仪号器工海程工牲作平齿台L筹ab泉VI耗EW陈1、增La罚bV艇IE棉W的耀发展处历史钉在8凡0年冲代初书，几恨乎所霞有的扁仪器跟控制品程序霜都是将用B镜AS盘IC雨语言惯开发穗的，罗几乎握所有塞使用域可编像程仪烘器的磨实验克室在束搭建宁测试湾系统迟时，奔仪器颈控制载器的践主导穴语言技都是异BA沿SI慈C。挑所有摘使用伯仪器锈的工岔程师尼和技其术人汤员都哈得做轿编程母工作顿，与现所有格的文崭本编榨程语汇言一训样，荐使用诞BA龙SI食C语荡言进足行仪肾器编吊程的础过程责是单匙调、柱繁琐拔而乏栏味的顷。船Na闸ti我on掌al如I触ns冠tr逃um盐en括ts周公司扔的编斧程团誉队注布意到赚了这驻些现恼象，律它们祖试图怠开发溉一种雷用于沿开发育仪器旺控制希程序糖的新闹工具胸，减视轻工便程师飞和科高学家垒们的够负担极。N办at栋io卫na浓l留In棚st堆ru鞭me京nt遵s公火司的旨创始泰人J缎im谜T轻ru应ch桐ar冶d和权Je钥ff塌K涨od静os电ky邪博士昌，以共及J金ac研k叔Ma踪cC邮ri缸sk冶en评顾问薯便着猴手开贞发这式种软籍件工煎具。组La躬bV脆IE销W最布初的超概念母来源锡于一颈个大扯型测观试系洗统，灶该系氧统用召于测皆试海先军的贿声纳舌定位凭仪传帮感器新，该丑系统赠的主写要缺蔬点是针需要浮投入流极长纱的编拿程时歌间（贸超过鞭18灭个工撤作年筒），档使用攀者想秩做任惑何改讽动都自得懂均得面板板上燕的复佣杂方撞法。拳Ko愈do蔑sk捐y重停新定棍义了渠该测哄试系城统的轻概念房，提例出了员虚拟跨仪器皆的仪证器软娱件分等层体始系的映概念忧，即租一个泉虚拟管仪器叶可由烧若干泄较低喜层的荡虚拟胡仪器室组成废，低依层虚互拟仪乏器代观表了导最基裤本的冻软件愚结构泳模块皂，负辛责计释算和渴输入纲输出帅操作横。虚疾拟仪呆器的互概念盛是核顶心概松念，享而且菠这个仔概念出最终宜包含籍在这悟个产舌品的商名称假中，怀该产吼品最掉终命披名为馋La写bV恒IE晚W，怨即L惕ab稀or授at妖or殊y毛Vi俩rt益ua末l锹In安st冲ru道me烛nt队E咐ng暖in纱ee痕ri既ng雄W徐or坊kb增en根ch定（实睬验室锄虚拟欲仪器尸工程绞工作贯平台戒）的洪首字薪母缩府写组谋合。顽工程郑师在屡设计熟系统硬时常冶常要货绘制掠框图纱，而野La扫bV拜IE六W所窝体现谈的一醒大革蔑新就反是将得框图形转化持为可睬被计颤算机矮识别厘和编奏译的垄程序迟，使跳用图罚形化浓的工搅作平退台作治为一移种程雕序设啄计语耐言来滑开发垄仪器参软件股。这柿样可波以帮敢助工肝程师任将问呢题形楼象化纷，轻械松完甘成系渔统设撒计，全减轻弃编程径负担除。盼在突喘破了谎种种润技术喇上的临难关薯后，刃19献86鸡年1床0月纺，L附ab光VI唐EW肉V宰er邮si卧on坡1蛮.0宋f浅or慰M齿ac策in疮to鼓sh罢面世隆。作量为第君一种帆可行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