【正文】 為五種類型： 第一類 ， PC 總線 —— 插卡型虛擬儀器 這種方式借助于插入計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集卡與專用的軟件如 LabVIEW 相結(jié)合。是連接虛擬儀器應(yīng)用軟件與虛擬輸入 /輸出的紐帶和橋梁 ,其功能是為虛擬儀器應(yīng)用軟件層提供抽象的儀器操作集。因此 ， 可以把虛擬儀器軟件劃分為 3個(gè)層次 ：虛擬輸入 /輸出層 、 虛擬儀器驅(qū)動(dòng)層和虛擬儀器應(yīng)用軟件層。 第五， 基于 PXI儀器的虛擬儀器 ， 它是以 PXI(PCI extension for instrumentation)標(biāo)準(zhǔn)總線儀器模塊及 PC機(jī)為儀器硬件平臺(tái) ， PXI總線方式是在 PCI總線內(nèi)核技術(shù)上增加多板同步觸發(fā)總線和參考時(shí)鐘技術(shù)規(guī)范和要求形成。 1． 虛擬儀器的硬件構(gòu)成 計(jì)算機(jī)是虛擬儀器的核心 ,主要完成數(shù)據(jù)處理和結(jié)果的顯示。環(huán)顧當(dāng)今社會(huì)，信息技術(shù)的迅 4 猛發(fā)展，各行各業(yè)無(wú)不轉(zhuǎn)向智能化、自動(dòng)化、集成化。而且，傳統(tǒng)儀器體積相對(duì)龐大，多種數(shù)據(jù)測(cè)量時(shí)常感到捉襟見(jiàn)肘，手足無(wú)措。在計(jì)算機(jī)上形成與儀器基本相同的系統(tǒng)，更方便實(shí)現(xiàn)修改測(cè)試儀器。 本論文研究的內(nèi)容 本課題的研究?jī)?nèi)容是基于 LABVIEW的溫度 檢測(cè) 分析系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，很多時(shí)候都需要對(duì)溫度進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控，以使得生產(chǎn)能夠順利的進(jìn)行，產(chǎn)品的質(zhì)量才能夠得到充分的保證。 LabVIEW。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，很多時(shí)候都需要對(duì)溫度進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控，以使得生產(chǎn)能夠順利的進(jìn)行，產(chǎn)品的質(zhì)量才能夠得到充分的保證。 設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括 模擬溫度信號(hào)生成模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析與顯示模塊 、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊等構(gòu)成。溫度控制失誤就可能引起生產(chǎn)安全、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品產(chǎn)量等一系列問(wèn)題。 數(shù)據(jù)記錄包括各種溫度產(chǎn)生時(shí)間、最大最小溫差等等。溫度控制失誤就可能引起生產(chǎn)安全、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品產(chǎn)量等一系列問(wèn)題。 （ 4） 光纖溫度傳感器 這是 70年代發(fā)展起來(lái)的新型傳感器 ， 它是將光源的光經(jīng)光纖送入調(diào)制區(qū) , 在調(diào)制區(qū)內(nèi)被測(cè)參數(shù) (溫度 )與進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光相互作用使光的光學(xué)性質(zhì) (如強(qiáng)度、波長(zhǎng)、頻率等 )發(fā)生變化而成為被調(diào)制的信號(hào)光 ， 再經(jīng)光纖送入光檢測(cè)器及解調(diào)器而獲得被測(cè)參數(shù) ， 此種方法也適于其它參數(shù)的測(cè)量 。 3 2 虛擬儀器的基本理論 虛擬儀器的概念 虛擬儀器（ virtual instrument）的概念是美國(guó) NI公司（ National Instrument）提出來(lái)的 。它功能強(qiáng)大，可實(shí)現(xiàn)示波器、邏輯分析儀 、 頻譜儀 、 信號(hào)發(fā)生器等多種普通儀器全部功能，配以專用探頭 和軟件還可檢測(cè)特定系統(tǒng)的參數(shù) ， 如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)、汽油標(biāo)號(hào)、爐窯溫度、血液脈搏波 、 心電參數(shù)等多種數(shù)據(jù) ； 它操作靈活，完全圖形化界面，風(fēng)格簡(jiǎn)約，符合傳統(tǒng)設(shè)備的使用習(xí)慣，用戶不經(jīng)培訓(xùn) 即 可迅速掌握操作規(guī)程；它集成方便，不但可以和高速數(shù)據(jù)采集設(shè)備構(gòu)成自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng) ， 而且可以和控制設(shè)備構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)。在同等的性能條件下，相應(yīng)的虛擬儀器價(jià)格要低二分之一甚至更多。數(shù)據(jù)的拾取、存儲(chǔ)、處理、分析一條龍操作 ，既有條不紊又迅捷快速 。 第三， 基于通用接口總線 GPIB接口的虛擬儀器 ， 是以 GPIB接口儀器 、 GPIB接口卡及 PC機(jī)為儀器硬件平臺(tái) ， GPIB儀器具有獨(dú)立的儀器操作界面 ， 可以脫離計(jì)算機(jī)使用 ， 也可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn) GPIB電纜連接計(jì)算機(jī)實(shí)施程序控制。 5 2． 虛擬儀器的軟件構(gòu)成 虛擬儀器最核心的技術(shù)是軟件 ， 使原來(lái)需要硬件實(shí)現(xiàn)的功能軟件化 ， 以便最大限度地降低系統(tǒng)成本，增強(qiáng)系統(tǒng)功能與靈活性。虛擬輸入 /輸出層的功能是直接對(duì)儀器進(jìn)行控制 ， 完成數(shù)據(jù)讀寫(xiě)。對(duì)于虛擬儀器應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō) ， 在不了解儀器內(nèi)部操作與實(shí)現(xiàn)的情況下 ， 也可以進(jìn)行虛擬儀器應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。儀器軟件裝在計(jì)算機(jī)上，通常可以完成各種測(cè)量測(cè)試儀器的功能，可以組成數(shù)字存儲(chǔ)示波器、頻譜分析儀、邏緝分析儀、任意波形發(fā)生器、頻率計(jì)、數(shù)字萬(wàn)用表、 功率計(jì)、程控穩(wěn)壓電源、數(shù)據(jù)記錄儀、數(shù)據(jù)采集器。 第四類 ， VXI 總線方式虛擬儀器 VXI 總線是一種高速計(jì)算機(jī)總線 VME 總線在 VI 領(lǐng)域的擴(kuò)展，它具有穩(wěn)定的電源，強(qiáng)有力的冷卻能力和嚴(yán)格的 RFI/EMI 屏蔽。 本章小結(jié) 在本章主要引出虛擬儀器及其相關(guān)知識(shí)，重點(diǎn)探討了虛擬儀器的結(jié)構(gòu)、概念和分類，并對(duì)先進(jìn)的虛擬儀器和傳統(tǒng)儀器做了比較，下一章我們將進(jìn)入到本溫度采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)部分。其中最最具特色的是“加亮執(zhí)行”和“設(shè)置探針”，前者用于跟蹤程序運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)流，后者用于在程序運(yùn)行過(guò)程中在線顯示數(shù)據(jù)值。該版本為多核設(shè)備預(yù)先設(shè)置了多線程功能，還做了包括可程序設(shè)計(jì)的控制面板、用戶定義控制、應(yīng)運(yùn)程序發(fā)行等重大改進(jìn)； ? 20xx 年， LabVIEW7 express 和 LabVIEW7 系列開(kāi)始推向市場(chǎng)，在 LabVIEW7 系列中，引入了新的數(shù)據(jù)類型 —— 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)類型（ dynamic data type），并增加了 LabVIEW PDA和 LabVIEW FPGA 等各種不同的功能模塊； ? 20xx 年， LabVIEW8 版本問(wèn)世，改版本具有分布式、智能化的優(yōu)異特性； ? 20xx 你去， 20 周年紀(jì)念版 面世， 是其中文版本，也是LabVIEW 諸多版本中的唯一中文版； ? 20xx 年 8 月， 版本面世，它是國(guó)內(nèi)目前廣泛應(yīng)用的版本； ? 20xx 年 8 月 版本發(fā)布，它是 NI 目前正式推出專用于測(cè)試、控制和嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的 LabVIEW 圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺(tái) 的最新版本。只是 LabVIEW 流程圖的開(kāi)發(fā)時(shí)圖形化的，更簡(jiǎn)單、高效 、 直觀 。通常的應(yīng)用有嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)測(cè)試、控制設(shè)計(jì)、數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)、電子電路設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、算法設(shè)計(jì)等。子 VI 是由其他 VI 調(diào)用的獨(dú)立的 VI，即子 VI 用在頂層 VI 框圖中。 圖 43 虛擬溫度采集檢測(cè) 圖 44 數(shù)據(jù)分析面板 13 點(diǎn)擊工具欄運(yùn)行鍵，彈出對(duì)話框設(shè)置采集溫度上下限，圖 45，設(shè)置完上下限值，點(diǎn)擊確定，系統(tǒng)開(kāi)始采集數(shù)據(jù)。虛擬儀器系統(tǒng)的關(guān)鍵所在就是程序框圖的設(shè)計(jì)，合理的布局 ，恰當(dāng)?shù)暮瘮?shù)運(yùn)用可以是 復(fù)雜 的系統(tǒng)運(yùn)行順暢。另經(jīng)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)經(jīng)多項(xiàng)式階數(shù)為 5 的曲線擬合后，輸出擬合后的溫度曲線。 18 因此可以利用自相關(guān)函數(shù)檢測(cè)信號(hào)中有無(wú)周期成分。多項(xiàng)式系數(shù)的元素為 m+1，其中 m 是多現(xiàn)實(shí)階數(shù)。 在此謹(jǐn)向尊敬的 老 師 們 致以由衷的感謝和崇高的敬意！ 感謝所有給予我 關(guān)心和幫助的同學(xué)與朋友們！ 在眾多 好友的大力幫助 與關(guān)懷下我才能順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)及論文 ，在此表示衷心的感謝！ 感謝我的父母對(duì)我學(xué)習(xí)和生活的支持，他們不僅僅給了我生命，更教會(huì)我很多為人處事的道理！ 感謝各位老師在百忙之中抽出寶貴時(shí)間來(lái)審閱本論文，懇請(qǐng)批評(píng)指正！在論文完成之際，再次深深感謝所有支持、鼓勵(lì)和幫助過(guò)我的老師和同學(xué)們。 本章小結(jié) 在本章主要對(duì)前一章的補(bǔ)充與細(xì)化，給出了整個(gè)系統(tǒng)的流程圖，重點(diǎn)分析解讀程序框圖里的每 一個(gè)模塊及其意義，對(duì)數(shù)據(jù)分析里面的相關(guān)統(tǒng)計(jì)函數(shù)做了詳細(xì)說(shuō)明，例如相關(guān)函數(shù)、曲線擬合等等 19 6 結(jié)束語(yǔ) 系統(tǒng)總 結(jié) 可見(jiàn)，在 LabVIEW 圖形化語(yǔ)言環(huán)境下設(shè)計(jì)的虛擬溫度采集系統(tǒng)簡(jiǎn)單快捷，用戶完全可根據(jù)實(shí)際環(huán)境溫度的需要，調(diào)節(jié)不同功能的軟件模塊，改變?cè)O(shè)定的參數(shù)，就可以在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)中對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行非實(shí)時(shí)的在線和離線分析，便可以準(zhǔn)確地判斷當(dāng)前溫度是否超出規(guī)定的溫度范圍，從而對(duì)溫度進(jìn)行精確地監(jiān)控。 2． 曲線擬合 曲線擬合子分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)非常有用，它可以從大量的離散數(shù)據(jù)中抽象出內(nèi)部規(guī)律。 本設(shè)計(jì)中對(duì)于采集到的溫度數(shù)據(jù)，進(jìn)行了相關(guān)的時(shí)域分析和統(tǒng)計(jì)。 為記錄總的運(yùn)行時(shí)間設(shè)計(jì)。 點(diǎn)擊停止采集按鈕，進(jìn)入數(shù)據(jù)分析面板，并將分析結(jié)果以圖形和數(shù)據(jù)的形式顯示，見(jiàn)圖 ，原始采集溫度，以及擬合溫度曲線。使用子 VI 是一種有效地編程技術(shù)，因?yàn)樗试S子 VI 代碼在不同場(chǎng)合重復(fù)使用，而且在一個(gè)子 VI 中還可以調(diào)用另一個(gè)子 VI，這也是 G語(yǔ) 言的分層特性。 在實(shí)驗(yàn)室中， LabVIEW 將復(fù)雜的數(shù)據(jù)采集工作變得簡(jiǎn)單，便于研究人員集中時(shí)間和精力用于實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)分析和結(jié)論總結(jié)，而不是將大量時(shí)間用于搭建實(shí)驗(yàn)室設(shè)備。半導(dǎo)體和生物醫(yī)學(xué)等眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 圖 31LabVIEW 前面板 LabVIEW 的結(jié)構(gòu) 利用 LabVIEW 開(kāi)發(fā)測(cè)試系統(tǒng)軟件，涉及兩個(gè)主要部分：前面板和流程圖（又稱程序框圖）。 ? 支持多種系統(tǒng)平臺(tái)，平臺(tái)之間的程序可以直接進(jìn)行移植。開(kāi)發(fā)者可以通過(guò)各種交互式的控件、話框、菜單、及函數(shù)模塊進(jìn)行編程。經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展， VXI 系統(tǒng)的組建和使用越來(lái)越方便，尤其是組建大、中規(guī)模自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)以及對(duì)速度、精度要求高的場(chǎng)合。由于其價(jià)格低廉、用途廣泛，特別適合于研發(fā)部門(mén)和各種教學(xué)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用。構(gòu)造虛擬儀器的過(guò)程就是將各組件組合在一起 ， 當(dāng)功能發(fā)生改變和更新儀器硬件時(shí) ， 只要調(diào)用、添加或重組各模塊組件見(jiàn) ， 就能構(gòu)造出新的虛擬儀器 ， 將儀器使用的主動(dòng)權(quán)真正交給了用戶 ， 虛擬儀器的靈活性也就得到了充分的體現(xiàn)。 第二，虛擬儀器驅(qū)動(dòng)層。虛擬儀器軟件的數(shù)據(jù)處理過(guò)程可以分為兩種 ： 一是自下而上的數(shù)據(jù)采集 、 處理到最終顯示 ； 一是自上而下的用戶交互、指令操作到儀器控制。 VXI控制器包括嵌入式 PC控制、嵌入式工作站控制器和外置工作站控制器 ， 可根據(jù)測(cè)試功能的不同要求來(lái)選用。 虛擬儀器的 結(jié)構(gòu) 虛擬儀器通常是由計(jì)算機(jī)、模塊化功能硬件和應(yīng)用軟件這三部分構(gòu)成。 在專用測(cè)量系統(tǒng)方面，虛擬儀器的發(fā)展空間更為廣闊。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在測(cè)繪系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的儀器設(shè)備缺乏相應(yīng)的計(jì)算機(jī)接口， 因而配合數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理十分困難。他將計(jì)算機(jī)作為儀器的硬件平臺(tái)，借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，將儀器的專業(yè)功能和操作面板在計(jì)算機(jī)界面實(shí)現(xiàn)。 傳輸型傳感器中光纖只起傳光的作用 ， 對(duì)溫度的敏感作用由其它元件來(lái)實(shí)現(xiàn) ， 因此結(jié)構(gòu)較前者復(fù)雜 ，但可通過(guò)分別選擇性能優(yōu)良的光纖和敏感元件而達(dá)到較高的性能 。溫度采集控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和人們的生活領(lǐng)域中，得到了廣泛應(yīng)用。s lives, has been widely used. In the industrial production process, often require strict temperature control, to enable production to proceed smoothly, Quality of the products can be fully gua