【正文】 通過本設計，深刻的認識到了虛擬儀器技術是儀器發(fā)展的重要發(fā)展方向。見圖24 實時數(shù)據(jù)顯示界面。圖22報警記錄部分程序系統(tǒng)軟件的具體實現(xiàn)本設計的前面板由通道配置、實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、報警記錄4個頁面組成。如果需要為兩個循環(huán)設置不同的優(yōu)先級，可以通過定時循環(huán)來實現(xiàn)。在LabVIEW中，圖形化編程為開發(fā)多線程代碼帶來了很大的好處，因為在數(shù)據(jù)流的編程環(huán)境中，用戶可以很容易地“看到”并行代碼，例如兩個獨立的循環(huán)或子VI就代表兩段可以并發(fā)執(zhí)行的代碼。在用戶看來，這些任務是同時進行著的。在模塊化問題求解時，在最高抽象級可以采用面向問題的環(huán)境語言的抽象術語進行描述；而在較低抽象級，則可采用過程性術語。設計一個虛擬儀器系統(tǒng)，在硬件平臺確定之后，就可以通過設計不同的軟件，實現(xiàn)不同的儀器功能。通常中的放大器都是增益可調的，使用者可根據(jù)需要來選擇不同的增益倍數(shù)。4）電壓動態(tài)范圍電壓范圍指ADC能掃描到的最高和最低電壓。根據(jù)奈奎斯特理論采樣頻率至少是原信號的兩倍，但實際中，一般都需要5～10倍。如果系統(tǒng)共模電壓超過允許范圍，需要限制信號地與數(shù)據(jù)采集卡的地之間的浮地電壓，以避免測量數(shù)據(jù)錯誤。一些常見的浮動信號的例子有電池、熱電偶、變壓器和隔離放大器。模擬頻域信號也很多，比如聲音信號、地球物理信號、傳輸信號等。采集系統(tǒng)在采集模擬直流信號時，需要有足夠的精度以正確測量信號電平。1）數(shù)字信號(Digital)第一類數(shù)字信號是開關信號(OnOff)，如圖10所示。利用1mA恒定電流通過pt100熱電阻產生相應的電壓再通過低通濾波器濾掉100hz以上的信號。4）激勵 信號調理也能夠為某些傳感器提供所需的激勵信號，比如應變傳感器、熱敏電阻等就需要外界電源或電流激勵信號。信號調理模塊應盡可能靠近信號源或傳感器，使得信號在受到傳輸信號的環(huán)境噪聲影響之前已被放大，使信噪比得到改善。出現(xiàn)的混頻偏差是輸入信號的頻率和最靠近的采樣率整數(shù)倍的差的絕對值。這個數(shù)列中僅僅用下標變量編制索引，而不含有任何關于采樣率(或△t)的信息。假設現(xiàn)在對一個模擬信號x(t)每隔△t時間采樣一次。如果將VI與傳統(tǒng)儀器相比較，那么前面板上的控件對應的就是傳統(tǒng)儀器上的按鈕、顯示屏等控件，而流程圖上的連線端子相當于傳統(tǒng)儀器箱內的硬件電路。LabVIEW具有一系列無與倫比的優(yōu)點：首先，LabVIEW作為圖形化語言編程，采用流程圖式的編程，運用的設備圖標與科學家、工程師們習慣的大部分圖標基本一致，這使得編程過程和思維過程非常相似；同時，LabVIEW提供了豐富的VI庫和儀器面板素材庫，近600種設備的驅動程序(可擴充)如GPIB設備控制、VXI總線控制、串行口設備控制、以及數(shù)據(jù)分析、顯示和存儲；并且LabVIEW還提供了專門用于程序開發(fā)的工具箱，使得用戶能夠設置斷點，調試過程中可以使用數(shù)據(jù)探針和動態(tài)執(zhí)行程序來觀察數(shù)據(jù)的傳輸過程，更加便于程序的調試。隨著軟件技術的迅速發(fā)展，軟件開發(fā)的模塊化、復用化，和各種硬件儀器驅動軟件的模塊化、標準化，虛擬儀器軟件開發(fā)將變得更加快速、方便。各儀器廠家生產了大量的DAQ卡功能模塊供用戶選擇，如示波器、串行數(shù)據(jù)分析儀、動態(tài)信號分析儀、任意波形發(fā)生器等。通常虛擬儀器測試系統(tǒng)硬件組成部分是由傳感器部件、信號調理及信號采集部件（如外置或內置數(shù)據(jù)采集卡、圖形圖像采集卡及攝像機及其用于輔助測量并能與計算機通訊的常規(guī)儀器等）、通用計算機、打印機等構成。這種結合基本有兩種方式，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。源代碼庫函數(shù)為用戶構造自己的虛擬儀器（VI）系統(tǒng)提供了基本的軟件模塊。所謂虛擬儀器是基于計算機的軟硬件測試平臺，它可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測量儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、頻譜分析儀等；可集成于自動控制、工業(yè)控制系統(tǒng)之中；可自由構建成專有儀器系統(tǒng)。 課題背景虛擬儀器（VI）是計算機技術和傳統(tǒng)的儀器技術相結合的產物，是儀器發(fā)展的一個重要方向。本文首先概述了測控技術和虛擬儀器技術，探討了虛擬儀器的總線及其標準、框架結構、LabVIEW開發(fā)平臺，然后介紹了數(shù)據(jù)采集的相關理論，給出了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件結構圖。在分析本系統(tǒng)功能需求的基礎上，介紹了程序模塊化設計中用到的技術，最后一章給出了本設計的前面板圖。LabVIEW是一個基于圖形化編程語言的虛擬儀器軟件開發(fā)工具。虛擬儀器是智能儀器之后的新一代測量儀器。由于VI的模塊化、開放性和靈活性，以及軟件是關鍵的特點，當用戶的測試要求變化時可以方便地由用戶自己來增減硬、軟件模塊，或重新配置現(xiàn)有系統(tǒng)以滿足新的測試要求。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。系統(tǒng)軟件部分通常用專用的虛擬儀器開發(fā)語言（如LabVIEW）編寫而成，并可通過Internet實現(xiàn)網絡擴展。在計算機上掛接多個DAQ功能模塊，配合相應的軟件，就可以構成一臺具有多功能的測試儀器。圖3 虛擬儀器軟件結構 圖形化虛擬儀器開發(fā)平臺——LabVIEWLabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering)是一種圖形化的編程語言，它廣泛地被工業(yè)界、學術界和研究實驗室所接受，視為一個標準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。因此，LabVIEW受到越來越多工程師、科學家的普遍青睞。在許多情況下，使用VI可以仿真?zhèn)鹘y(tǒng)儀器，不僅在屏幕上出現(xiàn)一個惟妙惟肖的標準儀器面板，而且其功能也與傳統(tǒng)標準儀器相差無幾。時間間隔△t被稱為采樣間隔或者采樣周期。所以如果只知道該信號的采樣值，并不能知道它的采樣率，缺少了時間尺度，也不可能知道信號x(t)的頻率。為了避免這種情況的發(fā)生，通常在信號被采集(A/D)之前，經過一個低通濾波器，將信號中高于奈奎斯特頻率的信號成分濾去。2）隔離 隔離是指使用變壓器、光或電容耦合等方法在被測系統(tǒng)和測試系統(tǒng)之間傳遞信號，避免直接的電連接。很多信號調理模塊都提供電流源和電壓源以便給傳感器提供激勵。然后輸出到數(shù)據(jù)采集卡進行信號采集。一個開關信號運載的信息與信號的瞬間狀態(tài)有關。模擬時域信號(Time Domain)運載的信息不僅有信號的電平，還有電平隨時間的變化，如圖13所示。圖 14 模擬頻域信號現(xiàn)實中的信號并不是互相排斥的，一個信號可能運載有不只一種信息，可以用幾種方式來定義信號并測量它，用不同類型的系統(tǒng)來測量同一個信號，從信號中取出需要的各種信息。 測量系統(tǒng)分類1）差分測量系統(tǒng)(DEF)差分測量系統(tǒng)中，信號