【正文】 Rm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 QA9wkxFyeQ^! djsXuyUP2kNXpRWXm Aamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 QA9wkxFyeQ^! dj sXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。A（萬kWh）shg1Pshg1PshfPb b39。 若能夠 運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)， 將 一臺(tái)帶有儀器硬件的計(jì)算機(jī)作為測(cè)試服務(wù)器，向其他聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)提供測(cè)試服務(wù)， 就能 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制與測(cè)試， 這樣就可以使測(cè)量?jī)x器成本大大降低，給用戶帶來更大的利益和便利 。 本設(shè)計(jì)完成的任務(wù)如下所示： (1)本文完成了用戶登錄系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，用戶的重要數(shù)據(jù)起到一定的保護(hù)作用 (2)利用 LabVIEW 提供的控件及函數(shù)完成了虛擬示波器的界面設(shè)計(jì)，能夠完成通道的選擇，模擬典型信號(hào)發(fā)生器作為輸入信號(hào)，顯示、 39 濾波處理、時(shí)域和頻域 分析、波形的存儲(chǔ)和讀取等功能。單擊“讀取按鈕 ”，彈出對(duì)話框，選擇數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的路徑 , 如圖 65(c)所示 ,單擊確認(rèn)， 波形即可顯示，如圖65(d)所示 圖 65(a)選擇存儲(chǔ)路徑 37 圖 65(b)波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 圖 65(c)選擇讀取路徑 圖 65(a) 波形的讀取 噪聲干擾的防止方法 工業(yè)測(cè)量的數(shù)據(jù)通常都會(huì)包含著著噪聲信號(hào)，噪聲 干擾的存在 38 影響測(cè)量的準(zhǔn)確度， 甚至致 使系統(tǒng)無法正 常運(yùn)行 。 (4)斷點(diǎn)與單步執(zhí)行 斷點(diǎn)指的是在程序中設(shè)置的中止點(diǎn)，程序運(yùn)行到斷點(diǎn)處將暫停。 圖 510(a) 波形存儲(chǔ)和讀取模塊的前面板 (2)波形存儲(chǔ)和讀取模塊的程序框圖設(shè)計(jì)如圖 410(b)所示。本 設(shè)計(jì) 調(diào)用了實(shí)數(shù) 快速傅立葉變換(FFT)作為信號(hào)頻譜分析的 子 VI。 本設(shè)計(jì)做了自相關(guān)系數(shù)的測(cè)量及 信號(hào)的 直流分量、交流分量、周期平均值、反峰、正峰、峰峰值、 均方根等參數(shù)測(cè)量 。 在本 設(shè)計(jì)中采用 FIR 加窗 濾波器 ， 該 節(jié)點(diǎn)可設(shè)置參數(shù)是采樣頻率低通截止頻率、高通截止頻率、濾波器階數(shù)以及 4 種濾波器類型 (低通、高通、帶通和帶阻 )的選擇 [12]。 (1)虛擬示波器的主界面前面板如圖 56(a)所示 圖 56(a)虛擬示波器的主界面前面板 (2)示波器的主界面程序面板 ， 主要有 While 循環(huán)結(jié)構(gòu)和條件結(jié)構(gòu)組成的，通過前面板操作控制就可以實(shí)現(xiàn)控制目的。 (2)框 .圖程 .序可以分 .為兩 .部分，結(jié) .構(gòu)主 .要為 .條件 .結(jié)構(gòu)即條件，當(dāng)輸入條件為布爾值時(shí)，有“真”，或者“假”兩種情況；當(dāng)輸入條件為多個(gè)變化的值時(shí)類似于 case 結(jié)構(gòu)。 ADC 的位數(shù)越多，分辨率就越高，可區(qū)分的電壓就越小。信號(hào)調(diào)理中主要就是放大器 ，它可以 將弱小的電信號(hào)放大后提高分辨率和減小噪聲。 運(yùn)用虛擬信號(hào)發(fā)生器產(chǎn) 生不同頻率、 幅值 和相角的典型波形：正弦波、三角波、鋸齒波、矩形波等 。 通常情況下，圖像的分辨率越高，所包含的像素就越多，圖像就越清晰，印刷的質(zhì)量也就越好 ， 所以分辨率 決定了顯示圖像的細(xì)節(jié)的精細(xì)程度，是示波器重要的性能指標(biāo)之一 。 虛擬示波器 虛擬示波器使用功能強(qiáng)大的微型計(jì) 算機(jī)來完成信號(hào)的處理和波 15 形的顯示，利用軟件技術(shù)在屏幕上設(shè)計(jì)出方便、逼真的儀器面板，進(jìn)行各種信號(hào)的處理、加工和分析，用各種不同的方式 (如數(shù)據(jù)、圖形、圖表等 )表示測(cè)量結(jié)果，完成各種規(guī)模的測(cè)量任務(wù)。 (1)模擬示波器 模擬示波器 一直是測(cè)量波形 的 工具 之一 ，它 可以 把各種抽象的 電信號(hào) 較為 直觀地顯示 出來 ， 易于 對(duì)信號(hào)進(jìn)行定性的分析。在后面板程序窗口菜單中，執(zhí)行 “查看” |“函數(shù)選板”命令，即可打開函數(shù)選板，如圖 34(a)所示；或者在后面板鼠標(biāo)右鍵單擊即可獲得函數(shù)選板，如圖 34(b)所示。在編寫程序時(shí)經(jīng)常需要在前面板和后面板之間切換，可以在前面板通過菜單“窗口” |“顯示程序窗口”切換到后面板，在后面板通過菜單“窗口” |“顯示前面板”切換到前面板，或者運(yùn)用快捷鍵Ctrl+E 來輪流切換。 (1)VISA 庫(kù) VISA 實(shí)質(zhì)是標(biāo)準(zhǔn)的 I/O 函數(shù)庫(kù)及其相關(guān)規(guī)范的總稱， 它駐留 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之中， 起著連接計(jì)算機(jī)與儀器的作用 ，來實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的控制； 測(cè)控對(duì)象 信號(hào)調(diào)理 數(shù)據(jù)采集卡 GPIB 接口儀器 GPIB接口卡 VXI 總線儀器 串行接口儀器 /PLC 現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備 其他計(jì)算機(jī)硬件 計(jì)算機(jī) 6 (2)儀器驅(qū)動(dòng)程序 儀器驅(qū)動(dòng)程序是指實(shí)現(xiàn) 儀器 系統(tǒng)控制與通信的軟件程序集， 是應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)儀器控制的橋梁， 應(yīng)用程序?qū)x器的操作是通過儀器驅(qū)動(dòng)程序來實(shí)現(xiàn)的，而儀器驅(qū)動(dòng)程序?qū)τ趦x器的操作與管理是通過調(diào)用VISA 庫(kù)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的 ； (3)應(yīng)用軟件 應(yīng) 用軟件建立在儀器驅(qū)動(dòng)程序之上，直接面對(duì)操作用戶， 該軟件建立在儀器驅(qū)動(dòng)程序之上，通過應(yīng)用程序提供的操作界面及其后臺(tái) 的數(shù)據(jù)分析與處理功能完成測(cè)試任務(wù)； 虛擬儀器應(yīng)用軟件的編寫大致有兩類 ： 一類是文本式編程語(yǔ)言，如 Visual、 Basic、 Visual C++、 Delphi等， 另一類是 圖形化編程 語(yǔ)言，具有代表性的有 LabVIEW、 HP VEE 等[4]。 (2)數(shù)據(jù)分析與處理 ： 虛擬儀器充分利用計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)、運(yùn)算功能，并通過軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入數(shù)據(jù)信號(hào)的分析與處理。它的功能包括函數(shù)數(shù)值運(yùn)算、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、信號(hào)生成、信號(hào)處理、輸入和 輸出控制，以及圖像 3 獲取、處理和傳輸?shù)鹊?。因此，研制一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、費(fèi)用低的虛擬示波器是非常必要的。由于傳統(tǒng)儀器功能單一且價(jià)格長(zhǎng)期居高不下，計(jì)算機(jī)性價(jià)比卻不斷提升，因此虛擬儀器的發(fā)展已是大勢(shì)所趨。 本文基于 LabVIEW 虛擬儀器開 發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)虛擬示波器界面，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、濾波處理、時(shí)域分析、頻域分析、波形存儲(chǔ)與讀取等功能，程序調(diào)試、演示設(shè)計(jì)結(jié)果，分析系統(tǒng)性能。其中以美國(guó) NI 公司開發(fā)的 LabVIEW 的軟件平臺(tái)上設(shè)計(jì)的虛擬示波器較 為先進(jìn)，例如該公司利用 LabVIEW 的軟件設(shè)計(jì)的多功能虛擬示波器主要由參數(shù)測(cè)量、頻譜分析、加窗和波形 顯示等模塊組成，具有實(shí)時(shí)采集、波形顯示、測(cè)量參數(shù)、存儲(chǔ)、打印的功能。 本系統(tǒng)可以從虛擬硬件和軟件兩方面考慮： (1)虛擬硬件設(shè)計(jì)：主要利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（ DAQ）， 它包括：傳感器和變換器、信號(hào)調(diào)理設(shè) 備、 數(shù)據(jù)采集卡、驅(qū)動(dòng)程序、硬件配置管理軟件 。 (3)數(shù)據(jù)結(jié)果 顯示 ： 虛擬儀器充分利用計(jì)算機(jī)的資源，如顯示器、存儲(chǔ)器等 ，把測(cè)量結(jié)果進(jìn)行多種方式的表達(dá)與輸出，其輸出形式包括通過總線網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸，通過光盤、磁盤的拷貝輸出，在硬盤上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)以及通過計(jì)算機(jī)屏幕等圖形接口的輸出方式。 LabVIEW 程序的構(gòu)成 LabVIEW 軟件開發(fā)平臺(tái)包括兩個(gè)部分：前面板和后面板；其中前面板用來顯示圖形用戶界面，而后面板用來實(shí)現(xiàn)程序框圖。在前面板設(shè)計(jì)窗口或者后面板程序設(shè)計(jì)窗口菜單中，執(zhí)行“查看” |“工具選板”命令，即可打開工具選板， 工具選板中的每個(gè)工具圖標(biāo)都有不同的功能，在操作過程中，用戶可以選擇合適的工具圖標(biāo)，鼠標(biāo)單擊該工具圖標(biāo)即可對(duì)前面板或者程序框圖中的對(duì)象進(jìn)行相應(yīng)的操作和修改。 在前面板 菜單 中， 執(zhí)行“查看 ”|“ 控 12 件選板 ” 命令， 即可 打開 LabVIEW 的控件選板，如圖 35(a)所示，或者 在前面板的設(shè)計(jì)窗口中鼠標(biāo)右鍵單擊， 即可 彈出控件選板，如圖35(b)所示， 圖 35(a)菜單打開控件選板 圖 35(b)右鍵單擊打開控件選板 4 傳統(tǒng)示波器與虛擬示波器 傳統(tǒng)示波器 示波器是一種能夠反映任何兩個(gè)參數(shù)互相關(guān)聯(lián)的 XY 坐標(biāo)的顯示儀器。 (2)數(shù)字示波器 數(shù)字示波器是將被測(cè)連續(xù)模擬信號(hào)用 A/D 轉(zhuǎn)換器變換成離散數(shù)字信號(hào)，存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中。DAQ(Data Acquisition)，即數(shù)據(jù)采集儀器，它的出現(xiàn)和發(fā)展與微型計(jì)算機(jī)密切相關(guān) ； DAQ 儀器以微型計(jì)算機(jī)為平 臺(tái)，配以用于測(cè)量和測(cè)試的數(shù)據(jù)采集卡及計(jì)算機(jī)軟件 (虛擬示波器應(yīng)用軟件 )，實(shí)現(xiàn)示波器的功能。 通常在測(cè)量中有基本誤差、絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差、系統(tǒng)誤差等 等 。 其結(jié)構(gòu)如圖 52 所示 圖 52 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) (1)傳感器 傳感器是能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出的器件或裝置，它通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路組成[9]。被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可能產(chǎn)生瞬時(shí)高電壓損壞計(jì)算機(jī) ，因此應(yīng)采用變壓器隔離或者光電隔離將 傳感器信號(hào)同計(jì)算機(jī)隔離開。采樣頻率，即每秒采集所得數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，對(duì)采樣過程是一個(gè)重要 的 參數(shù) ，確定了合適的采樣頻率，才可能在采集設(shè)備允許的性能范圍和硬件設(shè)備成本下進(jìn)行正確 而 可靠的采樣 ； 過高的采樣頻率會(huì)增加采樣設(shè)備的工作負(fù)擔(dān)及軟件計(jì)算的工作量；而過低的采樣頻率不足以 正確 恢復(fù)原始信號(hào) ； 采樣定理指出，采樣頻率必須至少是原始信號(hào)中 所包含最高頻率的兩倍時(shí)，所得的采樣信號(hào)才能包含原始信號(hào)所有 頻率分量的全部信息 ， 否則從采用信號(hào) 21 恢復(fù)到原始信號(hào)時(shí)會(huì)發(fā)生畸變 [11]。 因此 虛擬 示波器主界面 是虛擬示波器控制軟件的核心。但在 LabVIEW 中，重復(fù)端口的步長(zhǎng) 25 和初始值是不會(huì)改變的，假如要運(yùn)用不同的步長(zhǎng)和初始值，即可使重復(fù)端口顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算。 (1)本設(shè)計(jì)是將將兩個(gè)通道采集的信號(hào) ，與高斯白噪聲疊加之后，通過 FIR 加窗濾波器，選擇低通濾波、高通濾波、帶通濾波、帶阻濾波，觀察選擇不同濾波器時(shí)不通濾波效果。 10個(gè) 數(shù)值顯示控件，用來顯示波形的參數(shù)，如直流分量、交流分量、 直流 平均值、反峰、正峰、峰峰值、均方 根 、頻率、周期、占空比 等 參數(shù) 。 30 圖 59(a) 頻譜分析 模塊前面板 (2) 輸入波形的 頻譜分析 模塊程序面板如圖 59(b)所示 圖 59(b) 頻譜分析 模塊程序面板 波形存儲(chǔ)和回放 傳統(tǒng)的示波器的數(shù)據(jù)一般無波形存儲(chǔ)功能，而本設(shè)計(jì)的 虛擬示波器使用的軟盤或硬盤對(duì)波形及相 應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)不易丟失且攜帶方便，實(shí)現(xiàn)了波形和數(shù)據(jù)的保存和讀取，對(duì)波形的事后分析有很大的意義。 單擊單步運(yùn)行按鈕 ，彈出錯(cuò)誤清 單，點(diǎn)擊 清單中的 的錯(cuò)誤，錯(cuò) 誤 的對(duì)象或端口 將會(huì)變成高亮 即可查找出錯(cuò)誤所在 。 圖 61(a)通道 1 顯示正弦波 圖 61(b)通道 2 顯示鋸齒波 34 圖 61(c)通道 1 顯示正弦波 ， 通道 2 顯示方波 (2)選定示波器主界面的通 道 1(或者通道 2)，選擇任意波形， 打開選項(xiàng)卡中“濾波處理模塊”，然后單擊 “濾波 ”按鈕， 以通道 1，正弦信號(hào)為例， 正弦波信號(hào) 與高斯白噪聲疊加之后，通過 FIR 加窗濾波器，通過 先經(jīng)過 低通濾波 ，在分別經(jīng)過 高 通濾波 和帶通濾波比較可得，通過低通濾波和帶通濾波 能夠?yàn)V除噪聲信號(hào)達(dá)到很好的濾波效果，基本上實(shí)現(xiàn)了輸入正弦波形的再現(xiàn)。一般解決方法 如下所示 ： (1)布置 信號(hào)線時(shí)，要將信號(hào) 線 與電源線分離。 本 設(shè)計(jì)中 的不足及后續(xù)工作 (1)由于沒有數(shù)據(jù)采集卡及數(shù)據(jù)采集所涉及的硬件設(shè)備對(duì)于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)只是用 使用 LabVIEW 中信號(hào)發(fā)生器設(shè)置其參數(shù)模擬信號(hào)的輸入。 不久的將來虛擬 儀器 的 應(yīng)用 必將 更為 廣泛， 逐漸取代 傳統(tǒng)儀器主導(dǎo)地位。cdPq 9JWKf wvGt YM*Jgamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE% amp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。qYpEh5pDx2zVkumamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!z n%Mz849Gx^Gj 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