【正文】 ment。 20K sampling rate by conservative method can also be reached 5kHZ bandwidth, in line with the general body vibration parameters of the dynamic testing requirements of the rest of the temperature, force, pressure and displacement are Static parameters of the equipment not too high frequency bandwidth design Virtual instrument software is the core of the software design quality has a direct impact on the performance of virtual machines. We will of the entire software design for the open structure of the users according to their actual requirements for software modification or addition. The main instrument of this software from data acquisition card driver module, the virtual panel modules, each module measuring parameters, calibration and error correction module posed of four parts. Virtual panel user interface that is user devices to exchange information with the bridge. The instrument panel layout of the reasonable and easy to operate, highly interactive, user every step of the operation can be prompt and immediate response, and provide online help. DAQ driver into the preparation of dynamiclink library (DLL) form and to provide source documents. Have the ability to develop the pany39。s customers do not understand the acquisition card interface circuit and principles of the instrument can be modified or expanded features. Measuring the parameters of modular software structure, is a reasonable division of the measurement modules, and enhance the use of mon parts of the general, and to provide the parameters of the plex graphics and tables output. Calibration and error correction module, not only on the sensor can be calibrated to amend the source of error, but also the use of the average, and so on the relevant calculation of inhibition and to reduce interference and improve the measurement accuracy and increase the reliability of measurement. The apparatus of the software used NI39。s Lab Windons software development platform for the preparation of the procedures in running under the Windons98. 5. Conclusion Using virtual instrument multiparameter measurements simplifying the hardware can greatly reduce the cost of equipment and increase the reliability of the test. Virtual machines on the traditional instruments of the concept of a major breakthrough in its flexible structure, the operation simple and intuitive, easy to upgrade and many other advantages, has bee a plex apparatus and instrument of choice for multifunctional design. With the puter in China to further universal, virtual instrument is bound to be more widely used, it is bound to make physical education a greater contribution. 虛擬儀器實(shí)現(xiàn)多參數(shù)測量 呂冬梅 呂翔 物 理系 , 貴州 3422站 , 貴州 遵義 [摘要 ] 介紹虛擬儀器的概念和優(yōu)點(diǎn) , 詳細(xì)闡述用虛擬儀器實(shí)現(xiàn)多參數(shù)測童的設(shè)計過程。 [關(guān)鍵詞 ] 虛擬儀器 。 多參數(shù)測量 。 中圖分類號 :TAB24。TG8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1009一 4334(2021)03一 0086一 03 一、引言 儀器儀表長期以來在實(shí)驗(yàn)科學(xué)中占據(jù)著十分重要的地位 , 儀器儀表也是我們進(jìn)行物理教學(xué) ,開展物理實(shí)驗(yàn)的一個重要基礎(chǔ)。計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用 , 給儀器儀表領(lǐng)域帶來了深刻的變化 , 特別是虛擬儀器的產(chǎn)生和應(yīng)用 , 可以說是儀器領(lǐng)域的一次革命 , 但長期以來 , 不論是在我們的物理教學(xué)活動中 , 還是傳統(tǒng)儀器占主導(dǎo)地位 , 計算機(jī)與測量儀器基本上還處于互不相關(guān)的狀態(tài) , 這必將大大影響我們對于先進(jìn)儀器的了解和掌握 , 因此學(xué)習(xí)一些虛擬儀器的基本知識是頗必要的。 虛擬儀器是指具有虛擬面板的個人計算機(jī)儀器。它由通用個人計算機(jī) , 模擬化功能硬件和控制軟件組成。操作人員通過友好的圖形界面及圖形化編程語言控制儀器的運(yùn)行 , 完成對被測試量的采集、分析、判斷、顯示、存儲及數(shù)據(jù)生成。虛擬儀器具有以下幾個特點(diǎn)。 , 突破了傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理、表達(dá)和存儲等方面的限制 , 取得了傳統(tǒng)儀器無可比擬的效果。 。在通用計算機(jī)平臺上配置合適的模塊化硬件設(shè)備后 , 接下來 的大量工作便是軟件的編制。 , 容易實(shí)現(xiàn)升級、虛擬儀器的硬件結(jié)構(gòu)是相對固定的 , 而軟件卻具有很大的靈活性 , 對軟件或操作系統(tǒng)升級后 , 虛擬儀器就可以更新、換代。 虛擬儀器以其突出的優(yōu)點(diǎn) , 顯示了強(qiáng)大的生命力 , 它的出現(xiàn)和廣泛使用 , 將對測試儀器產(chǎn)生極為深刻的影響。 二、儀器構(gòu)成和工作原理 用一臺儀器完成多個參數(shù)的測量一直是測試領(lǐng)域的一個實(shí)際問題 , 用傳統(tǒng)儀器往往很難實(shí)現(xiàn)。最常見的是靠增加儀器的種類來實(shí)現(xiàn)多參數(shù)的測量 , 但這不僅增加了測量費(fèi)用 , 而且還降低了可靠性。 采用虛擬儀器的設(shè)計方法 , 可以方便地實(shí)現(xiàn)對多個參數(shù)的測量 , 本儀器可以測試溫度、力值、壓力、位移、機(jī)械振動 5個參數(shù) , 共 6個通道 , 各通道測試功能具有交換性 , 可同時測量一種或多種參數(shù)。我們采用溫度、力值、壓力、位移、振動傳感器配以信號調(diào)理器完成對信號的采集和放大 。使用數(shù)據(jù)采集卡完成 A/D轉(zhuǎn)換最后由計算機(jī)完成數(shù)據(jù)的分析、處理。儀器硬件主要負(fù)責(zé)信號調(diào)理和模數(shù)轉(zhuǎn)換 , 通過 PC總線與計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。用戶利用 鼠標(biāo)或鍵盤直接在虛擬面板上進(jìn)行操作 , 即可輕松完成各種參數(shù)的測試、分析、打印等功能。 三、儀器硬件設(shè)計 虛擬儀器硬件包括計算機(jī)硬件和儀器硬件兩部分 , 其中只有儀器硬件是需要設(shè)計的。本 儀器的硬件主要由傳感器、信號同理器、數(shù)據(jù)采集卡和計算機(jī)四部分組成。為覆蓋較大測量范圍并滿足一定的測量精度 , 各參數(shù)選用不同測量范圍的多只傳感器。例如力值測量范圍為01KN, 測量精度 %（ ） , 則需用測量上限分別為 蓋其測量范圍。信號調(diào)理器選用 NI公司 (“ Nationnal Instruments ” 、美國國家儀器公司 , 是一家生產(chǎn)虛擬儀器組件的著名公司 )生產(chǎn)的 SCX1一 1122型多路復(fù)用器 , SCX1一 1122最大可達(dá)到 16通道 , 可調(diào)理應(yīng)變片、熱敏電阻、 RTD、熱電偶和交流電壓信號 , 程序控制切換調(diào)理信號類型。 按照使用的計算機(jī)是臺式機(jī)還是便攜機(jī) , 可選擇不同的數(shù)據(jù)采集板。為便于攜帶 , 本儀器采用的是便攜式計算機(jī)。數(shù)據(jù)采集卡是 NI公司的 DAQCard一 Ai一 16XE一 50, 為 16位 A/D轉(zhuǎn)換器采樣速率單通道方式為 200K, 多通道時為 20K。本儀器的測量精度為 %。 16位的 A/D完全可滿足這一要求 。20K的采樣速率按保守的算法也可達(dá)到 5kHZ的帶寬 , 符合一般機(jī)構(gòu)振動參數(shù)的動態(tài)測試要求 , 其余的溫度、力值、壓力、位移都是靜態(tài)參數(shù) , 對儀器的頻率帶寬沒有太高的要求。 四、軟件設(shè)計 軟件是虛擬儀器的核心 , 軟件的設(shè)計質(zhì)量 , 直接影響虛擬儀器的性能。我們將整個軟件設(shè)計為開放式結(jié)構(gòu)用戶可根據(jù)自己的實(shí)際使用要求 , 對軟件進(jìn)行修改或增補(bǔ)。本儀器的軟件主要由數(shù)據(jù)采集卡驅(qū)動模塊、虛擬面板模塊、各參數(shù)測量模塊、校準(zhǔn)及誤差修正模塊四部分組成。 虛擬面板即用戶界面 , 是用戶與儀器交流 信息的橋梁。本儀器的面板布局合理 , 易于操作 , 具有高度的人機(jī)交互性 , 用戶的每一步操作都能得到提示和即時響應(yīng) , 并提供在線助。 數(shù)據(jù)采集卡驅(qū)動程序編寫成動態(tài)鏈接庫 (DLL)形式 , 并提供源程序文件。有開發(fā)能力的 用戶 , 不需了解采集卡的電路結(jié)構(gòu)和接口原理 , 便能對儀器功能進(jìn)行修改或擴(kuò)展。 各參數(shù)測量軟件采用模塊化結(jié)構(gòu) , 既合理劃分各測量模塊 , 又增強(qiáng)采用公用部分的通用性 , 并提供復(fù)雜參數(shù)的圖形和表格輸出功能。 校準(zhǔn)及誤差修正模塊 , 不僅可對傳感器進(jìn)行校準(zhǔn) , 對誤差源進(jìn)行修正 , 而且還采用平均、相關(guān)等計算方法 抑制和降低干擾 , 提高測量精度和增加測量的可靠性。 本儀器的軟件采用 NI公司的 Lab Windons軟件開發(fā)平臺進(jìn)行編制 , 程序運(yùn)行在Windons98下。 五、結(jié)束語 用虛擬儀器實(shí)現(xiàn)多參數(shù)的測量能夠簡化硬件 , 極大地降低儀器的成本 , 增加測試的可靠性。虛擬儀器對傳統(tǒng)儀器概念的重大突破 , 它以結(jié)構(gòu)靈活、操作直觀簡單、容易升級等眾多優(yōu)點(diǎn) , 已成為復(fù)雜儀器和多功能儀器的首選設(shè)計方式。隨著計算機(jī)在我國的進(jìn)一步普及 , 虛擬儀器必將得到越來越廣泛的應(yīng)用 , 也必將對物理教學(xué)作出更大的貢獻(xiàn)。 Virtual Digital Oscilloscope Design and Implementation Yang Leping Lv Yingjun [Abstract] The bination of a virtual digital oscilloscope design and development, introduced the basic ponents of virtual mach