【正文】 烈的市場競爭使得產(chǎn)品價(jià)格及研制生產(chǎn)周期縮短，傳統(tǒng)的測試儀器已經(jīng)越來越不能滿足時(shí)代的要求，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：要求測試儀器不僅能單獨(dú)測量某個(gè)電量，而且測試儀器之間必須具備控制通道和數(shù)據(jù)交換通道，以便完成對(duì)各個(gè)被測量同時(shí)進(jìn)行自動(dòng)分析、信息綜合及準(zhǔn)確判斷，傳統(tǒng)的測試儀器在這方面受到極大的限制。在這種形式下，基于微計(jì)算機(jī)的虛擬儀器逐步變得現(xiàn)實(shí)，它的出現(xiàn)和廣泛使用為測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一個(gè)極佳的模式，并且使工程師們?cè)跍y量和控制方面得到強(qiáng)大功能和靈活性。 虛擬儀器的分類虛擬儀器隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展和采用總線方式的不同，一般可分為五種類型。美國LINK公司的DSO2XXX系列虛擬儀器,它們的最大好處是可以與筆記本計(jì)算機(jī)相連，方便野外作業(yè)，又可與臺(tái)式PC機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)臺(tái)式和便攜式兩用，非常方便。由于它的標(biāo)準(zhǔn)開放、結(jié)構(gòu)緊湊、數(shù)據(jù)吞吐能力強(qiáng)、定時(shí)和同步精確、模塊可重復(fù)利用、眾多儀器廠家支持的優(yōu)點(diǎn)，很快得到廣泛的應(yīng)用。其中，硬件設(shè)備與接口可以是各種以PC為基礎(chǔ)的內(nèi)置功能插卡、通用接口總線接口卡、串行口、VXI總線儀器接口等設(shè)備，或者是其它各種可程控的外置測試設(shè)備，設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件是直接控制各種硬件接口的驅(qū)動(dòng)程序，虛擬儀器通過底層設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件與真實(shí)的儀器系統(tǒng)進(jìn)行通訊，并以虛擬儀器面板的形式在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示與真實(shí)儀器面板操作元素相對(duì)應(yīng)的各種控件。NI公司在提出虛擬儀器概念并推出第一批實(shí)用成果時(shí)，就用軟件就是儀器來表達(dá)虛擬儀器的特征，強(qiáng)調(diào)軟件在虛擬儀器中的重要位置。儀器驅(qū)動(dòng)軟件虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序是處理與特定儀器進(jìn)行控制通信的一種軟件。作為通用I/O標(biāo)準(zhǔn)，VISA具有與儀器硬件接口無關(guān)性的特點(diǎn)， 即這種軟件結(jié)構(gòu)是面向器件功能而不是面向接口總線的。NI設(shè)計(jì)這一軟件構(gòu)架的初衷就是為了方便用戶的操作，同時(shí)還提供了靈活性和強(qiáng)大的功能，使我們輕松地配置、創(chuàng)建、發(fā)布、維護(hù)和修改高性能、低成本的測量和控制解決方案。虛擬儀器作為教學(xué)的新手段，已慢慢地走進(jìn)了電子技術(shù)的課堂和實(shí)驗(yàn)室，正逐漸改變著電子技術(shù)教學(xué)的傳統(tǒng)模式，這也是現(xiàn)代教育技術(shù)發(fā)展的必然。目前，該開發(fā)軟件在國際測試、測控行業(yè)比較流行，在國內(nèi)的測控領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用。 LABVIEW是一種圖形化的編程語言和開發(fā)環(huán)境，被公認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。程序的前面板具有與傳統(tǒng)儀器類似的界面，可接受用戶的鼠標(biāo)指令。LABVIEW的運(yùn)行機(jī)制就宏觀上講已經(jīng)不再是傳統(tǒng)上的馮LABVIEW的核心是VI。 用LABVIEW編制出的圖形化VI是分層次和模塊化的。提供了豐富的數(shù)據(jù)采集、分析及存儲(chǔ)的庫函數(shù)。 本章小結(jié) 本章主要講述了虛擬儀器的基本概念以及虛擬儀器的組成。同時(shí)還出現(xiàn)了可用來測量脈沖電路或用作脈沖調(diào)制器的脈沖信號(hào)發(fā)生器。信號(hào)發(fā)生器的應(yīng)用非常廣泛，種類繁多。主振級(jí)一般用RC式振蕩器，也可用差頻振蕩器。儀器一般靠機(jī)械調(diào)諧腔體來改變頻率，每臺(tái)可覆蓋一個(gè)倍頻程左右，由腔體耦合出的信號(hào)功率一般可達(dá)10毫瓦以上。直接式頻率合成器由晶體振蕩、加法、乘法、濾波和放大等電路組成，變換頻率迅速但電路復(fù)雜，最高輸出頻率只能達(dá)1000兆赫左右。脈沖發(fā)生器主要由主控振蕩器、延時(shí)級(jí)、脈沖形成級(jí)、輸出級(jí)和衰減器等組成。噪聲信號(hào)發(fā)生器主要用途是：①在待測系統(tǒng)中引入一個(gè)隨機(jī)信號(hào)，以模擬實(shí)際工作條件中的噪聲而測定系統(tǒng)的性能；②外加一個(gè)已知噪聲信號(hào)與系統(tǒng)內(nèi)部噪聲相比較以測定噪聲系數(shù)；③用隨機(jī)信號(hào)代替正弦或脈沖信信號(hào)，以測試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。本章主要講述了信號(hào)發(fā)生器的原理、分類及應(yīng)用領(lǐng)域。在新建列表中選擇VI基于模板使用指南（入門）生成和顯示。在圖中，可以選正弦波，方波，鋸齒波等信號(hào)類型，這里選正弦波。默認(rèn)狀態(tài)下，初次使用LabVIEW時(shí)打開控件選板將顯示Express子選板。在程序框圖中，將鼠標(biāo)放在仿真信號(hào)的下邊框，鼠標(biāo)變成雙箭頭時(shí)將下邊框向下拉，可以顯示幅值，相位，頻率，偏移量等信息。圖9 修改信號(hào)的前面板 本節(jié)小結(jié)本節(jié)主要通過設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的程序來說明LabVIEW的使用步驟和方法，本節(jié)通過設(shè)計(jì)了在一個(gè)窗口中顯示兩個(gè)信號(hào)波形，并且可以通過旋鈕控制波形的幅值，有停止按鈕用于控制程序的停止和運(yùn)行，并且涉及到了很多控件屬性的設(shè)置。再者是后面板的設(shè)計(jì)。所以要加一個(gè)停止按鈕，按下停止按鈕，信號(hào)由動(dòng)態(tài)變?yōu)殪o態(tài)的波形，利于用戶的觀察和記錄。圖13 基本函數(shù)發(fā)生器模塊偏移量指定信號(hào)的直流偏移量，；重置信號(hào)值為TRUE，相位將被重置為相位控件的值，時(shí)間標(biāo)識(shí)將被重置為0；信號(hào)類型是要生成的波形的類型；頻率是波形頻率，以Hz為單位，默認(rèn)值為10；幅值是波形的幅值，幅值也是峰值電壓，；相位是波形的初始相位，以度為單位，默認(rèn)值為0，如重置信號(hào)的值為FALSE，VI將忽略相位；錯(cuò)誤輸入表明VI或函數(shù)運(yùn)行前發(fā)生的錯(cuò)誤，默認(rèn)值為無錯(cuò)誤，如錯(cuò)誤發(fā)生在VI或函數(shù)運(yùn)行之前，VI或函數(shù)將把錯(cuò)誤輸入值傳遞至錯(cuò)誤輸出，如在VI或函數(shù)運(yùn)行前沒有發(fā)生錯(cuò)誤，VI或函數(shù)將正常運(yùn)行，如在VI或函數(shù)運(yùn)行時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤，VI或函數(shù)將正常運(yùn)行并在錯(cuò)誤輸出中設(shè)置自身的錯(cuò)誤狀態(tài)，錯(cuò)誤輸入和錯(cuò)誤輸出用于檢查錯(cuò)誤并通過將一個(gè)節(jié)點(diǎn)的錯(cuò)誤輸出和另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的錯(cuò)誤輸入連線指定執(zhí)行順序；狀態(tài)的值為TRUE時(shí)表示在VI或函數(shù)運(yùn)行前已發(fā)生錯(cuò)誤，值為FALSE時(shí)表示警告或無錯(cuò)誤，默認(rèn)值為FALSE；代碼是錯(cuò)誤或警告代碼；源表示錯(cuò)誤或警告的源，大多數(shù)情況下表示出現(xiàn)錯(cuò)誤或警告的VI或函數(shù)名，默認(rèn)值為空字符串；采樣信息包含采樣信息；僅當(dāng)信號(hào)類型是方波時(shí)，VI使用該參數(shù)；信號(hào)輸出是生成的波形；相位輸出是波形的相位；錯(cuò)誤輸出包含錯(cuò)誤信息，如錯(cuò)誤輸入表明在VI或函數(shù)運(yùn)行前已發(fā)生錯(cuò)誤，錯(cuò)誤輸出將包含相同的錯(cuò)誤信息。由于該程序只能執(zhí)行一次，所以在程序的外圍添加一個(gè)while循環(huán)。開關(guān)開，兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行疊加。條件為真時(shí)，進(jìn)行兩路信號(hào)的相加，條件為假時(shí)，則不采取任何操作。“信號(hào)發(fā)生器2”的程序如圖16所示。圖17 配置卷積和相關(guān)控件圖18 “信號(hào)發(fā)生器3”的前面板“信號(hào)發(fā)生器3”也要產(chǎn)生兩路信號(hào)，所以要用到兩個(gè)基本函數(shù)發(fā)生器模塊，對(duì)這兩個(gè)模塊分別對(duì)應(yīng)連接頻率輸入框和幅值輸入框，還要添加一個(gè)卷積和相關(guān)控件，另外要添加信號(hào)類型選擇框用于信號(hào)類型的選擇。 本章小結(jié)本章分兩個(gè)部分，在第一部分虛擬儀器的簡單應(yīng)用中，通過實(shí)現(xiàn)簡單的正弦信號(hào)發(fā)生器，熟悉Labview軟件及l(fā)abview相應(yīng)的工具箱的使用。虛擬信號(hào)發(fā)生器很容易地實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的調(diào)節(jié)。最后，對(duì)在我的學(xué)習(xí)和成長道路上給予幫助的所有老師和朋友們表示深深地感謝，對(duì)評(píng)閱該論文的所有老師表示最崇高的敬意和真摯的感謝！。虛擬儀器也以嶄新的模式和強(qiáng)大的功能深入人心，伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展虛擬儀器必將拓展到各個(gè)領(lǐng)域，引起儀器的深層次變革。信號(hào)的頻率、幅值可調(diào)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)任意兩種信號(hào)的疊加。把其中一個(gè)基本函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的輸出與卷積和相關(guān)控件中的X連接，另一個(gè)基本函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的輸出與卷積和相關(guān)控件的Y連接，同時(shí)把卷積和相關(guān)控件中的輸出與波形圖連接。如圖17所示。再在條件框中添置一個(gè)波形顯示器，用于顯示疊加后的信號(hào)波形。另外，與“信號(hào)發(fā)生器1”一樣，要設(shè)置個(gè)停止按鈕?！靶盘?hào)發(fā)生器1” 的程序框圖如圖14所示。所以要添置兩個(gè)基本信號(hào)發(fā)生器模塊，用于產(chǎn)生兩路不同的信號(hào)。如圖12所示。程序調(diào)試成功后就產(chǎn)生一個(gè)虛擬信號(hào)發(fā)生器。最后由前兩個(gè)信號(hào)發(fā)生器進(jìn)一步改進(jìn)，添加了卷積和相關(guān)控件，能夠?qū)崿F(xiàn)由基本函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的四種信號(hào)的卷積、反卷積、自相關(guān)、互相關(guān)，并在前面板上顯示，以此來烘托出此信號(hào)發(fā)生器的多功能性。連接好后的程序框圖和前面板如圖5和6所示。圖4為控件選板。圖3 配置仿真信號(hào)單擊確定，回到程序框圖，在程序框圖或者前面板中單擊運(yùn)行按鈕，將在前面板上顯示一個(gè)動(dòng)態(tài)的正弦波。VI模板的預(yù)覽和簡要說明位于窗口右側(cè)的說明部分。啟動(dòng)labview時(shí)將出現(xiàn)下面的窗口如圖1所示。 偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器：用白噪聲信號(hào)進(jìn)行相關(guān)函數(shù)測量時(shí)，若平均測量時(shí)間不夠長，則會(huì)出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)性誤差，這可用偽隨機(jī)信號(hào)來解決。通常在外加觸發(fā)信號(hào)之后首先輸出一個(gè)前置觸發(fā)脈沖，以便提前觸發(fā)示波器等觀測儀器，然后再經(jīng)過一段可調(diào)節(jié)的延遲時(shí)間才輸出主信號(hào)脈沖，其寬度可以調(diào)節(jié)。高穩(wěn)定度和高分辨力的頻率合成器，配上多種調(diào)制功能（調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相），加上放大、穩(wěn)幅和衰減等電路，便構(gòu)成一種新型的高性能、可程控的合成式信號(hào)發(fā)生器，還可作為鎖相式掃頻發(fā)生器。掃頻和程控信號(hào)發(fā)生器：掃頻信號(hào)發(fā)生器能夠產(chǎn)生幅度恒定、頻率在限定范圍內(nèi)作線性變化的信號(hào)。高頻信號(hào)發(fā)生器：頻率為 100千赫～30兆赫的高頻、30～300兆赫的甚高頻信號(hào)發(fā)生器。其次，信號(hào)發(fā)生器按輸出波形又可分為正弦波信號(hào)發(fā)生器、脈沖波信號(hào)發(fā)生器、函數(shù)發(fā)生器和任意波發(fā)生器等。直到1964年才出現(xiàn)第一臺(tái)全晶體管的信號(hào)發(fā)生器。虛擬儀器可廣泛應(yīng)用于電子測量、電力工程、物礦勘探、醫(yī)療、振動(dòng)分析、聲學(xué)分析、故障診斷及教學(xué)科研等諸多領(lǐng)域。32bit的編譯器編譯生成32bit的編譯程序，保證用戶數(shù)據(jù)采集、測試和測量方案的高速執(zhí)行。一個(gè)VI用在其它V工中，稱之為sub VI 。前面板接受來自對(duì)話框的指令。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)語言(如C語言)中的順序執(zhí)行結(jié)構(gòu)在LABVIEW中被并行機(jī)制所代替：從本質(zhì)上講，它是一種帶有圖形控制流結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流模式，這種方式確保程序中的節(jié)點(diǎn)只有在獲得它的全部數(shù)據(jù)后才能執(zhí)行。 LABVIEW是帶有可擴(kuò)展功能庫和子程序庫的通用程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)。LABVIEW與VC++, Visual Basic, LabWindows/CVI等編程語言不同，后者采用的是基于文本語言的程序代碼，而LABVIEW則是使用圖形化程序設(shè)計(jì)語言G，用對(duì)話框代替了傳統(tǒng)的程序代碼。本文將結(jié)合一個(gè)虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)具體介紹基于圖形化編程語言Labview的虛擬儀器編程方法與實(shí)現(xiàn)技術(shù)。而且，隨著測試儀器的數(shù)字化、計(jì)算機(jī)化的發(fā)展趨勢，傳統(tǒng)測試儀器漸漸有被取代的趨勢。隨著產(chǎn)品在功能上不斷地趨于復(fù)雜，工程師們通常需要集成多個(gè)測量設(shè)備來滿足完整的測試需求，而連接和集成這些不同設(shè)備總是要耗費(fèi)大量的時(shí)間。性能高虛擬儀器技術(shù)是在PC技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，所以完全“繼承”了以現(xiàn)成即用的PC技術(shù)為主導(dǎo)的最新商業(yè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，包括功能超卓的處理器和文件I/O，使您在數(shù)據(jù)高速導(dǎo)入磁盤的同時(shí)就能實(shí)時(shí)地進(jìn)行復(fù)雜的分析。儀器驅(qū)動(dòng)器是虛擬儀器的核心，是用戶完成對(duì)儀器硬件控制的紐帶和橋梁。使用者可以根據(jù)不同的測試任務(wù)，在虛擬儀器開發(fā)軟件的提示下編制不同的測試軟件，來實(shí)現(xiàn)當(dāng)代科學(xué)技術(shù)復(fù)雜的測試任務(wù)。虛擬儀器的硬件系統(tǒng)一般分為計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)和測控功能硬件。有其他儀器無法比擬的優(yōu)勢。GPIB總線方式的虛擬儀器GPIB技術(shù)是IEEE488標(biāo)準(zhǔn)的虛擬儀器早期的發(fā)展階段。美國NI公司的LABVIEW是圖形化編程工具，它可以通過各種控件自己組建各種儀器。虛擬儀器就是在以通用計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺(tái)上，由用戶設(shè)計(jì)定義、具有虛擬前面板、測試功能由測試軟件實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。硬件軟化的設(shè)計(jì)方法對(duì)當(dāng)今測試儀器的設(shè)計(jì)產(chǎn)生了深刻的影響。第三章主要講述信號(hào)發(fā)生器的概述，闡述信號(hào)發(fā)生器的原理及分類，各種信號(hào)發(fā)生器的優(yōu)缺點(diǎn)。本項(xiàng)目中的虛擬信號(hào)發(fā)生器是通過LabVIEW圖形化語言，將計(jì)算機(jī)硬件資源與儀器硬件有機(jī)地融合為一體，從而把計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算處理能力和儀器硬件的測量、控制能力結(jié)合在儀器，大大縮小了儀器硬件的成本和體積，并通過LabVIEW實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的顯示、存儲(chǔ)以及分析處理。隨著計(jì)算機(jī)、通信、微電子技術(shù)的日益完善，以及以Internet為代表的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來和信息化要求的不斷提高，傳統(tǒng)的通信方式突破了時(shí)空限制和地域限制，大范圍通信變得越來越容易，對(duì)測控系統(tǒng)的組建也產(chǎn)生