虚拟仪器与电子测量实验

YANGTZENORMALUNIVERSITY1虚拟仪器与电子测量实验电子信息技术实验教学中心YANGTZENORMALUNIVERSITY实验内容实验一创建和编辑VI程序、建立和调用子VI实验二循环和图表实验三分支结构、顺序结构和公式节点实验四数组和图形实验五字符串和文件I/O操作实验六测试信号的产生和分析实验七计数器的使用实验八虚拟仪器设计实验实验九示波器技术性能的测试实验十电压表波形响应和频率响应的研究实验十一频率合成信号源实验十二扫频仪的使用实验十三用李沙育图形测量频率YANGTZENORMALUNIVERSITY实验一创建和编辑VI程序、建立和调用子VI熟悉LabVIEW的运行环境学会创建VI程序掌握编辑VI程序的方法学习使用调试工具调试VI程序学习VI子程序的建立和调用实验目的：YANGTZENORMALUNIVERSITYVI（虚拟仪器）有三个主要部分：前面板、程序框图和图标/连接口。模板：提供各种常用的工具和函数模板分为工具模板、控制模板、功能模板。实验原理：YANGTZENORMALUNIVERSITY程序调试的常用方法：当Run按钮上出现折断的箭头则表示程序不能执行，可以点击该按钮找到出错的对象。使用高亮执行、单步执行的方式和断点工具、探针工具来跟踪数据在VI程序中的流动，这样可方便的调试VI程序。YANGTZENORMALUNIVERSITYVI子程序的两个组成部分：图标和连接口。用图标编辑器（IconEditor）来创建VI的图标VI子程序的连接口是子程序和主程序之间传递数据的端口。定义连接口时，先选择VI需要的端口数，然后使用连线工具将前面板的指示器和控制器分配给每一个端口。◆调用子VI的方法：在Function模板中选择SelectaVI…选项YANGTZENORMALUNIVERSITY打开BouncingCubeVI（在BASCLASS.LLB库内）。创建一个VI程序：比较两个数，如果两数相等则灯亮。掌握LabVIEW编辑技术和调试方法。创建一个将作为VI子程序的一个测量温度的VI程序。选择程序框图的部分节点，用CreatSubVI选项创建VI子程序。实验内容：YANGTZENORMALUNIVERSITY学习使用While循环和For循环。学习使用图表绘制循环产生的数据曲线。实验目的：实验二循环和图表YANGTZENORMALUNIVERSITYWhile循环和For循环是两种可以用来重复执行子框图的结构。While循环只要与其相连的conditional端口值为True就执行，为False则停止循环。For循环执行预先设定的count端口的次数。实验原理：YANGTZENORMALUNIVERSITY循环时间的设定。使用WaitUntilNextmsMultiple函数，设定每次循环的时间为指定的毫秒数（1s=1000ms）使用移位寄存器保存每次循环数据。图表是一种显示一条或多条曲线的数值指示器。YANGTZENORMALUNIVERSITY创建一个VI程序随机产生数据并在图表上用ScopeUpdate方式显示数据，该程序在前面板有一个旋钮控制器可以在0～2秒之间调节循环速率，使用一开关控制VI程序运行。使用移位寄存器求平均值。创建一个VI程序，每秒测量一次温度，并显示在波形Chart指示器上。如果温度高出或低于设定范围，VI程序点亮前面板的2个LED实验内容：YANGTZENORMALUNIVERSITY)()(kxxkest)]1()([)()()(1kekeKkeKkeKKADIkip控制量：思考和练习：1、创建一个VI程序，产生随机数直到该数与指定值相匹配，循环计数端口记录在匹配数出现前循环重复的次数。2、设计自动控制中的数字PID计算程序，并且在一个图上同时显示设定值、实测值（调用温度模拟仿真VI产生）和控制量的曲线和数值。其中，PID系数分别为1，0.01，1，设定值取75～85可调。计算公式为：偏差：YANGTZENORMALUNIVERSITY学习CASE结构和SEQUENCE结构掌握公式节点的使用实验目的：实验三分支结构、顺序结构和公式节点YANGTZENORMALUNIVERSITYCase结构和Sequence结构是两种控制数据流的结构。根据Case结构选择端口的输入，可以将Case结构分支到不同的程序框图。在Case结构的每个Case边界以内都可以设置子程序框图。条件选择可以是布尔的（2种条件）或者是数字的（231－1种条件）使用Sequence结构，可以按一定顺序执行程序框图。最先执行的程序框图部分被置于结构的第一帧，第二个要执行的部分置于结构的第二帧，以此类推。实验原理：YANGTZENORMALUNIVERSITY公式节点可用于运算各种公式。使用FormulaNode，可以直接把很多公式输入到程序框图，当一个函数方程有很多变量或很复杂时，此特性尤其有用。YANGTZENORMALUNIVERSITY设计一个VI，计算产生一个与指定的数字相等的随机数所需花费的时间。设计一个VI能够像计算器一样进行运算。前面板上有两个数字控制器，用来输入两个数字，另有一个指示器，用来显示VI对输入数字进行运算的结果。用一个滑动条控制器来选择加、减、乘、除运算。设计一个VI，用公式节点来计算下列方程，并画出y1和y2的曲线。y1=x3+x2+5，y2=mx+b。实验内容：YANGTZENORMALUNIVERSITY熟悉数组的创建和数组函数的功能和应用。掌握二维图形的绘制。实验目的：实验四数组和图形YANGTZENORMALUNIVERSITY数组的概念。数组是相同类型的数据元素的集合，指针在0到N－1的范围内变化，可以使用多维数组。图形是以曲线来显示数组中的数据，常用的二维图形控件有波形Chart和波形Graph和XYGraph，可用显示多条曲线。图形控件有很多特性可以用来改变曲线显示的格式实验原理：YANGTZENORMALUNIVERSITY数组函数的主要功能有：求数组大小ArraySize、数组检索IndexArray、替换数组元素ReplaceArraySubset、插入数组元素InsertIntoArray、删除元素DeleteFromArray、初始化数组InitializeArray、创建数组BuildArray、子数组ArraySubset、数组最大值和最小值ArrayMax&Min、二维数组转置Transpose2DArray等，专门对一维数组的操作有循环移位、倒置、搜索、分离、排序、插值、阈值、接插、拆分YANGTZENORMALUNIVERSITY设计一个VI，产生一个二维的随机数数组（3行10列），数组产生后，对每一行进行索引并将每一行绘制在它自己的Graph上（前面板中应包括三个Graph指示器）设计一个VI，产生一维数组，然后将相邻的一对元素相乘（从元素0和元素1开始），最后输出结果数值。实验内容：YANGTZENORMALUNIVERSITY设计一个VI来测量温度，每隔0.25秒测一次，共测定10秒。在数据采集过程中，VI将在波形chat上实时地显示测量结果。在采集过程结束后，在GRAPH上画出数据波形曲线，并算出温度的最大值，最小值和平均值。VI将显示出最佳拟合的温度图形。设计一VI，用独立的XY数组形成一个圆环。YANGTZENORMALUNIVERSITY熟悉字符串函数的使用学习文件I/O操作。实验目的：实验五字符串和文件I/O操作YANGTZENORMALUNIVERSITY字符串是ASCII字符的集合，LabVIEW有很多函数来处理各种类型的字符串。这些函数位于Function模板上的String子模板中StringLength函数返回字符串中字符的个数。ConcatenateString函数把所有的输入字符和字符串连接成一个输出字符串。MatchPattern函数返回匹配的子串，如果没查找到匹配字符串则返回字符串为空。字符串格式化函数FormatIntoString把数值型数据转换成ASCII字符串格式。实验原理：YANGTZENORMALUNIVERSITY文件的I/O操作是指向文件中写入数据以及从文件中读取数的操作，所有的文件I/O函数都在Functions模板的FileI/O子模板中。Open/Create/ReplaceFile函数用来打开、更换一个已存在的文件，或者创建一个新文件。ReadFile函数从指定的文件读取指定字节的数据。WriteFile函数往指定的文件中写入数据。CloseFile函数关闭指定的文件YANGTZENORMALUNIVERSITY设计一个VI，把一个数字转换成字符串，并将此字符串与其它字符串相连，形成一个输出字符串。同时，该VI要定义输出字符串的长度。当密码匹配时，该VI也要能检测出。设计一个VI，采集温度值并保存到文件中，该VI也给每个读数做时间标识。设计一个VI，产生一个随机数二维数组（100行3列），把此数据写入到电子表格文件。实验内容：YANGTZENORMALUNIVERSITY理解波形的采样、波形数据熟悉产生仿真信号的函数。学会主要信号处理函数。实验目的：实验六测试信号的产生和分析YANGTZENORMALUNIVERSITYNKKNVU121电压有效值：电压平均值：实验原理：1、波形数据：对被测的模拟信号，进行采样，A/D变换，采样率为fs,由时间起始值t0，采样时间间隔Δt=1/fs，数组Y为各个时刻的采样值。2、离散信号的电压平均值及峰值的数学表达式如下所示：NKKVNU11YANGTZENORMALUNIVERSITY3、信号的离散傅立叶变换（DFT），FFT是DFT的快速算法。x(t)经采样后变为x(nT’)，T’为采样周期，采样频率fs=1/T’。离散信号x(nT’)的傅里叶变换可以表示为：X(k)是复数，信号的频谱是它的模，为了方便显示，做归一化处理，用10/2)()(NnNnkjenxkX110N，，nNkfkffNffsks/,/频率分辨率为：来表示频谱。NkX/)(YANGTZENORMALUNIVERSITY产生和显示正弦波、三角波、方波和锯齿波4种离散波形，直流偏置、初相位、频率和幅度可变，并且在产生的信号中加入高斯噪声，改变采集率和采样点数。求产生的信号的平均值、有效值，频率。分别求峰值为1V，频率为100Hz的正弦波、三角波、方波和锯齿波的各次谐波的幅度谱，说明误差产生的原因。（确定采样频率、采样点数）。实验内容：YANGTZENORMALUNIVERSITY熟悉DAQ卡上计数器的原理与应用方法。实验目的：实验七计数器的使用YANGTZENORMALUNIVERSITY实验原理：计数器信号的特性参数YANGTZENORMALUNIVERSITY计数器的简化模型YANGTZENORMALUNIVERSITY•实验内容YANGTZENORMALUNIVERSITY熟悉虚拟仪器设计的方法、步骤掌握虚拟仪器的面板设计、程序设计掌握虚拟仪器软硬件的调试、测试方法实验目的：实验八虚拟仪器设计实验YANGTZENORMALUNIVERSITY1、基本原理：采用高速A/D转换器，采集信号的多个周期的波形数据并显示，使用LabVIEW提供的波形测量函数，计算出信号的峰峰值、有效值、平均值、频率和周期。2、PCI卡是基于PCI总线多功能的数据采集卡。它有8个单端输入或4个差分模拟输入，1个12位的逐次逼近式ADC，2个12位DAC，24条数字I/O，3个16位计数/定时器。实验原理：YANGTZENORMALUNIVERSITY3、使用模拟输入采集函数：（学生自选）4、使用波形测量、数据处理函数：（学生自选）5、实验连线图YANGTZENORMALUNIVERSITY使用提供的硬件，设计一个虚拟