【正文】 示器，新的水位等于原始的水位加上流入水速減流出水速的差乘上運行時間）、Boolean Change (新狀態(tài)的子VI，通過最高水位、現(xiàn)在的水位、最低水位、現(xiàn)在的狀態(tài)產(chǎn)生新狀態(tài))、（新溫度產(chǎn)生子VI）。③水箱速度控制方框：流入水箱的水速、流入水溫、循環(huán)同期、熱量流入率。 系統(tǒng)程序框圖如圖41所示。主程序運行后，通過虛擬實驗室平臺中“壓力測控系統(tǒng)”的鏈接，轉(zhuǎn)到此系統(tǒng)的前面板，此時線圈匝數(shù)、氣隙截面積默認都為0，分別輸入兩個參量，其中匝數(shù)N數(shù)量級為1000，截面積數(shù)量級為10，選擇波形，在旋鈕處粗略輸入力F。完整的程序框圖如圖38所示。Boolean Change 。系統(tǒng)前面板如圖34所示。若信號頻率為，每周期約采10個樣本，共采10個周期，那么顯然這個分辨率太低了。 程序設(shè)計中，首先介紹實物模擬圖的程序設(shè)計原理。圖30 振動測控系統(tǒng)前面板圖本系統(tǒng)由三部分組成。圖29 厚度測控系統(tǒng)程序框圖程序運行過程：本程序主要為兩層while循環(huán)結(jié)構(gòu)，其中還用到選擇結(jié)構(gòu)，通過隨機變量的輸入和一定的計算產(chǎn)生物體厚度的連續(xù)變化。（1）原理示意圖：本部分主要為圖片控件，顯示運行時的動態(tài)效果，傳感器在實際工作時的原理示意圖。（3）圖形顯示面板：有電壓信號、振動信號和結(jié)果顯示。 圖23是動圈式振動速度傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。其后的信號處理模塊，、幅頻分析和相頻分析模塊實現(xiàn)。（4）1個選項卡控件：本控件分為振動信號和電壓信號兩個選項卡。由于磁鐵中間的磁感應強度B=0，因此霍爾元件輸出的霍爾電勢UH也等于零，此時位移Δx=0。軟件流程如圖19所示。虛擬實驗室位移測控系統(tǒng)轉(zhuǎn)速測控系統(tǒng)厚度測控系統(tǒng)壓力測控系統(tǒng)加速度測控系統(tǒng)水箱溫度檢測系統(tǒng)液位檢測系統(tǒng)振動測控系統(tǒng)圖15 虛擬實驗室結(jié)構(gòu)框架圖虛擬實驗室平臺中的八個子系統(tǒng)，它們分別用圖像按鈕形象地表達其含義，點擊相應的按鈕就會進入該系統(tǒng)的學習，完整的子系統(tǒng)將在下面章節(jié)中詳細介紹。在前面板放置ActiveX控件。圖10 流體壓力傳感器目錄圖常用半導體傳感器中介紹氣體傳感器和濕度傳感器。“開發(fā)平臺簡介”是介紹本次系統(tǒng)所采用的軟件——，“Flash動畫演示”則是通過Flash播放器形象地演示各種常用傳感器采集信號的原理及過程。在虛擬儀器的研究過程中還有許多問題需要我們進行探索，如虛擬儀器軟、硬件開發(fā)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在虛擬儀器實驗室中的應用。（1）實驗室可根據(jù)需要靈活定義實驗儀器的功能虛擬儀器所實現(xiàn)的測控儀器的各種功能可由用戶根據(jù)需要自行定義與擴展。這與虛擬儀器的許多性質(zhì)是相同的，虛擬儀器是“一個軟件定義的系統(tǒng)，其中基于用戶需要的軟件定義了通用測量硬件的功能”。除了提供庫之外，200多家儀器廠商也為NI儀器驅(qū)動庫提供了4000余種儀器驅(qū)動。或者，他可能需要應用程序具有便攜性，所以選擇了NI USB DAQ產(chǎn)品來完成任務(wù)[12]。而且，由于虛擬儀器在測量任務(wù)需要改變時具有更大的靈活性，隨著時間的推移，節(jié)省的成本也不斷累計。NI設(shè)計這一軟件構(gòu)架的初衷就是為了方便用戶的操作，同時還提供了靈活性和強大的功能，使您輕松地配置、創(chuàng)建、發(fā)布、維護和修改高性能、低成本的測量和控制解決方案。虛擬儀器既可以作為測試儀器獨立使用，又可以通過高速計算機網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成復雜的分布測試系統(tǒng)，進行遠程測試、監(jiān)控與故障診斷。虛擬儀器將信號分析、顯示、存儲、打印和其他管理集中交由計算機來處理，充分利用了計算機強大的數(shù)據(jù)處理、傳輸和發(fā)布能力，使得組建系統(tǒng)變得更加靈活和簡單。圖1反映了常見的虛擬儀器組建方案。以LabVIEW為開發(fā)平臺，開發(fā)基于LabVIEW《現(xiàn)代檢測技術(shù)》導學平臺。（1）減少實驗設(shè)備資金的投入。發(fā)達國家雖然在此領(lǐng)域比我國起步較早，但差距并不是很大，我們應當充分把握時機，取長補短，學習國外先進經(jīng)驗，將我國的虛擬儀器產(chǎn)業(yè)水平逐漸向先進國家靠攏。清華大學汽車系利用虛擬儀器技術(shù)構(gòu)建的汽車發(fā)動機檢測系統(tǒng)，用于汽車發(fā)動機的出廠檢驗。美國斯坦福大學的機械工程系要求三、四年級的學生在實驗時應用虛擬儀器進行數(shù)據(jù)采集和實驗控制。經(jīng)仿真表明，該系統(tǒng)設(shè)計方案是可行的，軟件流程設(shè)計是合理的，符合畢業(yè)設(shè)計的要求。虛擬儀器技術(shù)的出現(xiàn)不僅在測控領(lǐng)域掀起了一場革命，同時也給傳統(tǒng)的教學實驗研究帶來了巨大的變化。在計算機上建立了測試控制系統(tǒng)，可以將許多信號處理的方法方便的應用到測量中，已經(jīng)廣泛用于軍事、航空、航天、科研和工廠等民用場合[1]。而在我國，計算機、通信及電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與歐美國家相比呈現(xiàn)相對滯后的地位，從而決定了我國的虛擬儀器產(chǎn)業(yè)底子薄，缺少必要的軟硬件技術(shù)支持，起步較晚，發(fā)展緩慢的特點。目前，我國正處于科學技術(shù)蓬勃發(fā)展的新時期，對儀器設(shè)備的需求將更加強勁。又因為基礎(chǔ)實驗室是面向所有工科專業(yè)，任務(wù)異常繁重，實驗室常常只能應付學生按教學大綱要求做一些最簡單的驗證實驗，學生很少有機會去反復熟悉常用儀器儀表的使用，更很少有機會做設(shè)計性實驗，這對調(diào)動學生積極性，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，加強實踐動手能力都十分不利。（2）虛擬儀器基于軟件的體系結(jié)構(gòu)大大節(jié)省了開發(fā)和維護費用。（3）信號分析：信號分析包括時域分析和頻域分析。虛擬儀器最常見的應用是取代傳統(tǒng)的臺式儀器。（3）儀器由用戶自己定義。此外，不斷發(fā)展的因特網(wǎng)和越來越快的計算機網(wǎng)絡(luò)使得虛擬儀器技術(shù)展現(xiàn)其更強大的優(yōu)勢。NI的虛擬儀器軟件平臺為所有的I/O設(shè)備提供了標準的接口，幫助用戶輕松地將多個測量設(shè)備集成到單個系統(tǒng)，減少了任務(wù)的復雜性[10]。而虛擬儀器系統(tǒng)提供的則是完成測量或控制任務(wù)所需的所有軟件和硬件設(shè)備，功能完全由用戶自定義。他的下一個項目是監(jiān)視和記錄這個電機的功率。例如，美國國防部（DoD）是世界上最大的自動測試設(shè)備（ATE）客戶之一。 LabVIEW概述及在教學中的應用 LabVIEW簡介LabVIEW程序又被稱作虛擬儀器，是一種建立在以PC機為核心的硬件平臺上，但功能可由用戶自己定義的計算機測試系統(tǒng)，它的表現(xiàn)形式和功能類似普通的儀器，但LabVIEW程序可以很方便的改變儀器及其設(shè)置。（2）虛擬儀器面板體現(xiàn)“軟件就是儀器”的概念虛擬儀器面板控件的外形與實物相似，一個優(yōu)秀的虛擬儀器面板可以使用戶對儀器的學習、使用的時間大大縮短，減少因傳統(tǒng)儀器使用上的復雜性而引起的認讀與操作上的錯誤，從而提高操作的正確性和便捷性，提高學生學習的興趣與主動性。它結(jié)合計算機技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)，使學生通過簡單的操作，就可以在輕松的氛圍下，實現(xiàn)虛擬儀器知識、傳感器實驗知識的自主式學習，從而激發(fā)學生的學習興趣，引導學生快速有效地掌握知識，提高能力。想了解詳細編程情況，可登陸NI中國首頁，在該前面板上有一個NI中國首頁的鏈接，點擊進入即可訪問NI中國首頁，獲取更多，更豐富，更全面的介紹。其中電流傳感器詳細介紹其傳感器概述、特點、技術(shù)指標、使用方法、安裝方法、使用圖例。在前面板上就可以通過按鈕控制Flash文件的播放、返回、暫停。在調(diào)用子VI時要設(shè)置子VI的節(jié)點設(shè)置，設(shè)置選項如圖17所示。隨著半導體技術(shù)的發(fā)展, 開始用半導體材料制成霍爾元件, 由于它的霍爾效應顯著而得到應用和發(fā)展。前面板設(shè)計圖如圖21所示。用于返回上一層。顯然，感應電勢的頻率與被測轉(zhuǎn)速成正比。因而磁路空氣隙中的線圈切割磁力線而產(chǎn)生正比于振動速度的感應電動勢，線圈的輸出通過引線接到測量電路。圖24 測速系統(tǒng)前面板設(shè)計圖 系統(tǒng)程序框圖設(shè)計程序框圖采用模塊化編程思想，由實物圖子程序和信號處理子程序組成，如圖25為實物圖子程序框圖，圖26為信號處理子程序框圖，圖27為完整的程序框圖。（2）參數(shù)設(shè)置及結(jié)果顯示：這一部分主要有數(shù)值輸入控件和數(shù)值顯示控件構(gòu)成，其主要用來輸入一些特定的參數(shù)。 振動測控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 振動測控系統(tǒng)設(shè)計壓電式傳感器的工作原理是基于某些介質(zhì)材料的壓電效應，是一種典型的有源傳感器。當在懸臂梁上施加力時，壓電元件本身的電容量發(fā)生變化，通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)變成電壓輸出，電壓變化的大小反映了施加力的大小。圖32 振動測控系統(tǒng)實物模擬圖的程序框圖系統(tǒng)主程序主要是在while循環(huán)函數(shù)中進行，其中還包含了for循環(huán)，case條件結(jié)構(gòu)等函數(shù)。主程序框圖如圖33所示。（3）模擬水箱圖：兩個電極相當于電容的兩個極板，液體和空氣構(gòu)成了其極板間的介質(zhì)。讀入的數(shù)據(jù)進入各子VI，各子VI對數(shù)據(jù)進行分析處理，得出的數(shù)據(jù)和結(jié)果在各指示器中顯示。圖39 電感式壓力傳感器測試變量轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)前面板設(shè)計通過模擬變隙式差動電感式壓力傳感器來設(shè)計前面板。圖41 壓力測控系統(tǒng)程序框圖（1）被測對象壓力測量模擬部分：利用一個while循環(huán)和一個條件結(jié)構(gòu)模擬。 系統(tǒng)前面板設(shè)計該水箱溫度控制系統(tǒng)前面板主要由四部分組成。第一個窗口顯示的是水箱水面高度變化的曲線，它是在設(shè)定的范圍內(nèi)呈線性變化的；第二個窗口是水箱內(nèi)水的溫度變化曲線，它的變化情況基本反映了水箱水溫的變化過程。我們可以在框圖下亮點運行，其中的過程清晰可看，首先是從各個控制器（Control）中讀入被控信息。它主要由壓電元件、質(zhì)量塊、預壓彈簧、基座及外殼等組成。（1）壓電傳感器原理示意圖：這部分主要由壓電片、彈簧和質(zhì)量塊組成，其主要功能是顯示在外力的作用下，彈簧的位移發(fā)生變化。加速度測控系統(tǒng)主要程序框圖如圖47所示。本平臺中的虛擬實驗室提供最大可能的人機互動平臺，使整個過程控制躍然于眼前，如同擁有了投入數(shù)十萬資金建設(shè)的實驗室一般，一改以往實驗死板抽象的不足，最大限度的優(yōu)化學習效果。目前，我國高檔臺式儀器，如數(shù)字示波器、頻譜分析儀、邏輯分析儀等設(shè)備還主要依靠進口，這些儀器加工工藝復雜，制造水平要求高，而采用虛擬儀器技術(shù)可以通過只采購通用儀器硬件來設(shè)計高性價比的儀器系統(tǒng)。參考文獻：[1]潘新民,[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004:101123.[2][M].北京:清華大學出版社,2005:1720.[3][J].,（05）:2224.[4][J].,（04）:7274.[5][J].,（02）:6969.[6]Rick Bitter,Taqi Mohinuddin,Matt ADVANCED PROGRAMMING .[7]National Instruments Strong Year for PXI[Z].2003.[8]楊書華,[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004:3445.[9]GOLDBERG is Virtual Instrument[J].IEEE Instrumentation amp。 36