基于labview的速度和加速的測量實驗的模擬-文庫吧
2025-06-03 15:36 本頁面
【正文】 ，虛擬儀器的發(fā)展還是可以應用于遠程教學，在將來的社會，學生可以待在家里上物理實驗課，有了虛擬儀器，可以在自家的電腦上和老師進行溝通，并且運用虛擬儀器進行各種物理實驗，這大大方便了教學，也節(jié)省了師生的時間，還可以緩解交通，各個方面都有了很大的進步。 當今大多數大學物理教學過程中，單純的課堂授課已經不能滿足現(xiàn)代化的教學理念，更好的方法是用儀器演示，以加深學生的理解。但物理實驗設備的局限性，不方便在課堂上加以演示。這樣，我們需要一種更方便的演示方法，這樣就可以使用虛擬儀器來進行演示。2 LabVIEW和虛擬儀器 LabVIEW和虛擬儀器簡介LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一種用圖標代替文本行創(chuàng)建應用程序的圖形化編程語言。傳統(tǒng)文本編程語言根據語句和指令的先后順序決定程序執(zhí)行順序，而LabVIEW則采用數據流編程方式，程序框圖中節(jié)點之間的數據流向決定了程序的執(zhí)行順序。它用圖標表示函數，用連線表示數據流向。LabVIEW集成了與滿足 GPIB、VXI、RS232 和 RS485 協(xié)議的硬件及數據采集卡通訊的全部功能。它還內置了便于應用TCP/IP、ActiveX等軟件標準的庫函數。這是一個功能強大且靈活的軟件。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過程都生動有趣。圖形化的程序語言，又稱為 “G” 語言。使用這種語言編程時，基本上不寫程序代碼，取而代之的是流程圖或框圖。它盡可能利用了技術人員、科學家、工程師所熟悉的術語、圖標和概念，因此，LabVIEW是一個面向最終用戶的工具。它可以增強你構建自己的科學和工程系統(tǒng)的能力，提供了實現(xiàn)儀器編程和數據采集系統(tǒng)的便捷途徑。使用它進行原理研究、設計、測試并實現(xiàn)儀器系統(tǒng)時，可以大大提高工作效率。利用 LabVIEW，可產生獨立運行的可執(zhí)行文件，它是一個真正的32位/64位編碼器。像許多重要的軟件一樣，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多種版本。它主要的方便就是，一個硬件的情況下，可以通過改變軟件，就可以實現(xiàn)不同的儀器儀表的功能，非常方便，是相當于軟件即硬件！現(xiàn)在的圖形化主要是上層的系統(tǒng)，國內現(xiàn)在已經開發(fā)出圖形化的單片機編程系統(tǒng)（支持32位的嵌入式系統(tǒng)，并且可以擴展的），不斷完善中。LabVIEW程序被稱為VI（Virtual Instrument），即虛擬儀器。LabVIEW的核心概念就是“軟件即是儀器”，即虛擬儀器的概念。虛擬儀器是基于計算機的儀器。計算機和儀器的密切結合是目前儀器發(fā)展的一個重要方向。粗略地說這種結合有兩種方式，一種是將計算機裝入儀器，其典型的例子就是所謂智能化的儀器。隨著計算機功能的日益強大以及其體積的日趨縮小，這類儀器功能也越來越強大，目前已經出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)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(tǒng)為依托，實現(xiàn)各種儀器功能。虛擬儀器主要是指這種方式。虛擬儀器實際上是一個按照儀器需求組織的數據采集系統(tǒng)。虛擬儀器的研究中涉及的基礎理論主要有計算機數據采集和數字信號處理。目前在這一領域內，使用較為廣泛的計算機語言是美國NI公司的LabVIEW。虛擬儀器的起源可以追溯到20世紀70年代，那時計算機測控系統(tǒng)在國防、航天等領域已經有了相當的發(fā)展。PC機出現(xiàn)以后，儀器級的計算機化成為可能，甚至在Microsoft公司的Windows 誕生之前,。對虛擬儀器和LabVIEW長期、系統(tǒng)、有效的研究開發(fā)使得該公司成為業(yè)界公認的權威。目前LabVIEW 的最新版本為LabVIEW2011，LabVIEW 2009 為多線程功能添加了更多特性，這種特性在 1998 年的版本5中被初次引入。使用 LabVIEW 軟件，用戶可以借助于它提供的軟件環(huán)境，該環(huán)境由于其數據流編程特性、LabVIEW RealTime 工具對嵌入式平臺開發(fā)的多核支持，以及自上而下的為多核而設計的軟件層次，是進行并行編程的首選。 普通的PC有一些不可避免的弱點。用它構建的虛擬儀器或計算機測試系統(tǒng)性能不可能太高。目前作為計算機化儀器的一個重要發(fā)展方向是制定了VXI標準，這是一種插卡式的儀器。每一種儀器是一個插卡，為了保證儀器的性能，又采用了較多的硬件，但這些卡式儀器本身都沒有面板，其面板仍然用虛擬的方式在計算機屏幕上出現(xiàn)。這些卡插入標準的VXI機箱，再與計算機相連，就組成了一個測試系統(tǒng)。VXI儀器價格昂貴，目前又推出了一種較為便宜的PXI標準儀器。 LabVIEW軟件的特點LabVIEW在測試、測量和自動化等領域具有最大的優(yōu)勢，因為LabVIEW提供了大量的工具與函數用于數據采集、分析、顯示和存儲。用戶可以在數分鐘內完成一套完整的從儀器連接、數據采集到分析、顯示和存儲的自動化測試測量系統(tǒng)。它被廣泛地應用于汽車、通信、航空、半導體、電子設計生產、過程控制盒生物醫(yī)學等各個領域。 LabVIEW的特點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：:LabVIEW是一種圖形化編程語言，易懂且程序的界面和功能與實際的儀器非常相似。一個LabVIEW程序既可以作為獨立程序，也可以作為其它程序的子程序。LabVIEW內置信號采集、測量分析與數據顯示功能，比傳統(tǒng)開發(fā)工具更加高效，提供強大功能的同時還保證了系統(tǒng)的靈活性。:無論是從數據采集到儀器控制，圖像采集到運動控制，LabVIEW都是一個理想的開發(fā)環(huán)境，并可以提供各種工具來迅速完成數據的采集。:采集到原始的數據通常不是用戶最終需要的結果，LabVIEW內帶400 多個分析處理工具，諸如快速傅立葉變換(FFT)與頻率分析、信號發(fā)生、數學運算、曲線擬合、時頻分析等工具，用于從采集到的原始數據
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