實驗34 基于LabVIEW的虛擬儀器技術

實驗目的

1. 了解虛擬儀器技術的基本概念。

2. 熟悉并掌握LabVIEW7.1軟件的開發環境及基本使用方法。

3. 學習編寫基于USB接口的虛擬儀器數據采集器的方法。

儀器設備

安全注意事項

1. 在整個實驗過程中，NIUSB6008多通道數據采集器的任何一個模擬信號輸入端口的輸入電壓的峰值不能超過10V，而數字信號端口的輸入輸出電壓峰值不能大于5.8V，否則會造成損壞。

2. 在“D:\學生實驗數據\物理系2004級”中相應的專業目錄下以“學號+姓名”為名創建一個子目錄，實驗過程中編制的所有程序都保存在該目錄下，以便教師批改實驗報告時檢查。

原理概述

測控儀器已經經歷了模擬式，數字式，智能化儀器三個階段，現在的重要發展方向是虛擬儀器技術。為了便于與VI技術區分，我們稱前三種儀器為傳統儀器。目前實驗室中使用的各種能脫離計算機“獨立”使用的儀器，如數字萬用表，函數信號發生器，示波器等都屬于傳統儀器。此類儀器在使用過程中存在幾個明顯的缺點。

（1）一臺傳統儀器只能實現較單一的功能，擴展性、互換性、升級性較差。如數字萬用表不能作為函數信號發生器使用，數字電橋不能作為示波器使用一樣?？蒲泄ぷ髡吆凸こ處熢趯嶋H工作過程中若要完成某種稍微復雜一些的測試任務，往往需要購買示波器、數字萬用表、頻譜分析儀、函數信號發生器、多通道數據采集器等多種設備，成本高昂。而且這些儀器還相對獨立，絕大多數無法升級。隨著測量任務的改變，往往需要購買性能更強的同類儀器，甚至是其他種類的儀器。

（2）在需要自動測量和控制的情況下，特別是需要自行開發專用的測控系統時，通常都需要編制控制程序。在虛擬儀器技術出現之前，這些工作大部分是用匯編、C或BASIC等順序執行的文本編程語言來完成。對于一些涉及多臺儀器的較大型測試系統，或是功能越來越復雜的數字化、智能化儀器，其控制程序少則數千行，多則數萬行甚至更多，開發過程非常困難，費時費力。

隨著個人計算機的出現，將計算機與測控儀器緊密結合在一起的虛擬儀器技術很好的克服了傳統儀器的上述缺點。計算機和儀器的結合是目前儀器發展的一個重要方向，這種結合大概有兩種方式。一種是將計算機裝入儀器，其典型例子就是所謂智能化的儀器，另一種方式是將儀器裝入計算機，以通用的計算機硬件及操作系統為依托，實現各種儀器的功能。虛擬儀器主要是指這種方式。

1. 虛擬儀器技術簡介

所謂虛擬儀器是指基于計算機的測控平臺，它可以代替傳統的測控儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發生器、頻譜分析儀等；可集成于自動控制、工業控制系統；可自由構建成專有儀器系統。一臺完整實用的虛擬儀器主要有三個部分組成：虛擬儀器平臺，開發軟件、模塊化I/O硬件。

（1）虛擬儀器平臺是虛擬儀器的核心，其運行著虛擬儀器開發軟件，控制著整臺虛擬儀器的工作。

（2）虛擬儀器開發軟件可實現對各種模塊化I/O設備的控制。