【正文】 領(lǐng)域，虛擬儀器可取代一部分獨(dú)立儀器的工作，但完成復(fù)雜環(huán)境下的自動(dòng)化測(cè)試是虛擬儀器的拿手好戲，是傳統(tǒng)的獨(dú)立儀器難以勝任的，甚至不可思議的工作 [9]。VXI 儀器價(jià)格昂貴，目前又推出了一種較為便宜的 PXI 標(biāo)準(zhǔn)儀器。由于 VI 的模塊化、開(kāi)放性和靈活性，以及軟件是關(guān)鍵的特點(diǎn)，當(dāng)用戶的測(cè)試要求變化時(shí)可以方便地由用戶自己來(lái)增減硬、軟件模塊，或重新配置現(xiàn)有系統(tǒng)以滿足新的測(cè)試要求。 總線方式的 VI PXI 總線是 PCI eXtension for Instrumentation 的縮寫(xiě)，是 PCI 在 VI 領(lǐng)域的擴(kuò)展。它充分利用了計(jì)算機(jī)的總線、機(jī)箱、電源以及軟件的便利，其關(guān)鍵在于 A/D 轉(zhuǎn)換技術(shù)。它能夠充分利用和發(fā)揮現(xiàn)有計(jì)算機(jī)的先進(jìn)技術(shù)，使儀器的測(cè)試和測(cè)量及自動(dòng)化工業(yè)的系統(tǒng)測(cè)試和監(jiān)控變得異常方便和快捷。參數(shù)前的“*” 號(hào)說(shuō)明該參數(shù)是個(gè)指針。否則，這些子程序會(huì)被復(fù)制到c:\ProgramFiles\LabJack)\drivers\labview 目錄中。大連交通大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）16 數(shù)據(jù)采集的軟件驅(qū)動(dòng)雖然 Windows 已包含了 LabJack 所需的 USB 底層驅(qū)動(dòng)程序，但是它還需要高級(jí)驅(qū)動(dòng)程序來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送和接收。它使計(jì)算機(jī)輕而易舉地和外部物理世界聯(lián)系起來(lái)，被廣泛地應(yīng)用于測(cè)試儀器，工業(yè)過(guò)程控制，數(shù)據(jù)監(jiān)視等各種數(shù)據(jù)采集和控制場(chǎng)合。圖 31 實(shí)物圖大連交通大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）12圖 32 示意圖 AK4 型壓力傳感器特點(diǎn)、靈敏度調(diào)整功能，標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流信號(hào)輸出，性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝使用方便:AK4a：普通型鋁外殼AK4b：不銹鋼外殼 AK4c：密封型：全 O 圈密封，隔潮；全不銹鋼結(jié)構(gòu)，防腐蝕AK4f：數(shù)顯壓力變送器，1/2 數(shù)碼顯示，直接顯示壓力數(shù)值，并且具有變送功能。 定 性大連交通大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11　 　 傳 感 器 使 用 一 段 時(shí) 間 后 ， 其 性 能 保 持 不 變 化 的 能 力 稱 為 穩(wěn) 定 性 ?！?　 在 考 慮 上 述 問(wèn) 題 之 后 就 能 確 定 選 用 何 種 類 型 的 傳 感 器 ， 然 后 再 考 慮 傳 感 器 的 具體 性 能 指 標(biāo) 。最后在軟件的前面板顯示出動(dòng)態(tài)特性測(cè)試結(jié)果。圖形化的程序語(yǔ)言，又稱為“G”語(yǔ)言。采用虛擬儀器構(gòu)建測(cè)試儀器，開(kāi)發(fā)效率高，可維護(hù)性強(qiáng)，測(cè)試精度、穩(wěn)定性和可靠性能夠得到充分的保證，具有很高的性能價(jià)格比，節(jié)省投資，便于設(shè)備的更新和功能的轉(zhuǎn)換與補(bǔ)充。在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中壓 力 則 定 義 為 不 是 一 種 想 象 出 來(lái) 的 疾 病 而 是 身 體 “戰(zhàn) 備 狀 態(tài) ”的 反 應(yīng) ， 這 是 當(dāng) 我 們 意 識(shí) 到 某 種 情 形 ， 或 者 某 個(gè) 人 ， 或 者 某 件 事 情 具 有 潛 在 的 威 脅性 的 時(shí) 候 做 出 的 反 應(yīng) [1]。本系統(tǒng)包括三個(gè)基本硬件部分：壓力傳感器，數(shù)據(jù)采集卡，PC 機(jī)。從傳統(tǒng)的電測(cè)量指示儀表、數(shù)字化儀表到智能儀器，再到虛擬儀器，電子測(cè)量技術(shù)發(fā)生了革命性變化。虛擬儀器實(shí)際上是一個(gè)按照儀器需求組織的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。labview 軟件設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、波形顯示、靜態(tài)特性分析、數(shù)據(jù)保存及回放等功能。 測(cè) 量 結(jié) 果 的 成敗 ， 在 很 大 程 度 上 取 決 于 傳 感 器 的 選 用 是 否 合 理 [6]。 在 選 擇 傳 感 器 時(shí) ， 當(dāng) 傳 感 器 的 種 類 確 定 以 后 首 先 要 看 其 量 程 是 否 滿 足 要 求 。本傳感器具有零點(diǎn)、靈敏度調(diào)整功能，標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流信號(hào)輸出，精度高，性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)緊湊、安裝使用方便，廣泛用于各種動(dòng)、靜態(tài)；氣、液態(tài)介質(zhì)的壓力測(cè)量、控制，根據(jù)用戶要求可提供各種螺紋接。且靈活性好,能夠根據(jù)需要移植應(yīng)用到其它的測(cè)試場(chǎng)合 [8]。訪問(wèn)查尋在每次連接時(shí)都會(huì)發(fā)生，但只需幾秒鐘。DLL 和 OCX 安裝在 Windows 的系統(tǒng)目錄中。為了能讓更多的編程語(yǔ)言調(diào)用，盡量使用基本的變量類型。NI 公司同時(shí)也提出了“軟件即儀器”的口號(hào)，徹底打破了傳統(tǒng)儀器只能由廠家定義，用戶無(wú)法改變的局面，從而引起了儀器和自動(dòng)化工業(yè)的一場(chǎng)革命。虛擬儀器設(shè)計(jì)方法主要包括以下三個(gè)部分： 接口儀器驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì) 虛擬儀器的組成虛擬儀器從構(gòu)成要素上講，由計(jì)算機(jī)、應(yīng)用軟件和儀器硬件等構(gòu)成；從構(gòu)成分式上講則由以 DAQ 板和信號(hào)調(diào)理為儀器硬件而組成的 PCDAQ 測(cè)試系統(tǒng)，或已GPIB，VXI，Serial 和 Field bus 等標(biāo)準(zhǔn)總線儀器為硬件組成的 GPIB 系統(tǒng)、VXI 系統(tǒng)、串口系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)等多種形式。 總線方式的 VI VXI 總線是 VMEbus eXtension for Instrumentation 的縮寫(xiě)，是高速計(jì)算機(jī)總線VME 在 VI 領(lǐng)域的擴(kuò)展，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。這是虛擬儀器最大的優(yōu)點(diǎn)之一，有了這一點(diǎn)，儀器的開(kāi)發(fā)和換代時(shí)間將大大縮短。目前作為計(jì)算機(jī)化儀器的一個(gè)重要發(fā)展方向是制定了 VXI 標(biāo)準(zhǔn)，這是一種插卡式的儀器。例如，用戶可以將原有的帶有 RS232 接口的儀器、VXI 總線儀器以及 GPIB 儀器通過(guò)計(jì)算機(jī)，聯(lián)接在一起，組成各種各樣新的儀器系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一管理和操作 [12]。表51 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較虛擬儀器 傳統(tǒng)儀器開(kāi)發(fā)維護(hù)費(fèi)用低 開(kāi)發(fā)維護(hù)費(fèi)用高大連交通大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）23技術(shù)更新周期短（～1 年） 技術(shù)更新周期短（5～10 年）軟件是關(guān)鍵 硬件是關(guān)鍵價(jià)格低 價(jià)格昂貴開(kāi)放、靈活與計(jì)算機(jī)同步，可重復(fù)用和重配置 固定可用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)周邊各儀器 只可連有限的設(shè)備自動(dòng)化、智能化、多功能、遠(yuǎn)距離傳輸 功能單一，操作不便近年來(lái)，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，己經(jīng)形成了網(wǎng)絡(luò)虛擬儀器。圖 68 為四個(gè)數(shù)組索引與求均值的圖形設(shè)計(jì)連接截圖?？焖偃腩}。大學(xué)的生活就要結(jié)束了，5 年之中有好多感慨，現(xiàn)在回想起來(lái)馬上就要走出校園面對(duì)社會(huì)，心里好不是滋味。感謝教研室老師的指導(dǎo)和幫助，教研室等老師為我提供了良好的研究條件，謹(jǐn)向各位同仁表示誠(chéng)摯的敬意和謝忱。越來(lái)越緊的狀態(tài)，尤其是最后的那幾天。圖 612 生成 EXCEL 報(bào)表截圖大連交通大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）31總 結(jié)本文詳細(xì)闡述了虛擬儀器的概念、特點(diǎn)、分類、組成、發(fā)展前景與方向及軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。大連交通大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）24圖 61 前面板截圖圖 62 和 63 為后面板截圖，連接各元件時(shí)要注意線路的準(zhǔn)確性，以免因?yàn)樾∈д`而無(wú)法運(yùn)行整個(gè)程序。，不是事先由廠家定義的。在高速度、高帶寬和專業(yè)測(cè)試領(lǐng)域，獨(dú)立儀器具有無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)。目前在這一領(lǐng)域內(nèi)，使用較為廣泛的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言是美國(guó) NI 公司的 LabVIEW。 接口方式的 VIUniversal Serial Bus（USB）因?yàn)槠湓?PC 機(jī)上的廣泛使用、即插即用的易用性和 高達(dá) 480Mbits/s 的傳輸速率，逐漸的成為儀器控制的主流總線技術(shù)。它的出現(xiàn)使電子測(cè)量由獨(dú)立的單臺(tái)的手工操作向大規(guī)模自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)發(fā)展。軟件是虛擬儀器的關(guān)鍵，當(dāng)基本硬件確定以后，就可以通過(guò)不同的軟件實(shí)現(xiàn)不同的功能。如果*trisD 指向的值是 5(2^0+2^2),那么 D0 和 D2 使輸出，而其他都是輸入。idnum–該參數(shù)可以是設(shè)備號(hào)，系列號(hào)，或者1。如果有重啟的提示，請(qǐng)照辦。這根 USB 連接線為 LabJackU12 提供了電源以及它與計(jì)算機(jī)間的通訊。如 果 是 在 比 較 好 的 現(xiàn) 場(chǎng) 或 者 實(shí) 驗(yàn) 室 ， 如 學(xué) 校 的 實(shí) 驗(yàn) 室 ， 就 可 以 使 用 USB/PCI這 種 采 集 卡 。 傳 感 器 的 精 度 越 高 ， 其 價(jià) 格 越 昂 貴 ， 因 此 ， 傳 感 器 的 精 度 只 要 滿 足 整個(gè) 測(cè) 量 系 統(tǒng) 的 精 度 要 求 就 可 以 ， 不 必 選 得 過(guò) 高 。 率 響 應(yīng) 特 性　 　 傳 感 器 的 頻 率 響 應(yīng) 特 性 決 定 了 被 測(cè) 量 的 頻 率 范 圍 ， 必 須 在 允 許 頻 率 范 圍 內(nèi) 保 持不 失 真 的 測(cè) 量 條 件 ， 實(shí) 際 上 傳 感 器 的 響 應(yīng) 總 有 —定 延 遲 ， 希 望 延 遲 時(shí) 間 越 短 越 好 。 散 硅 壓 力 傳 感 器 工 作 原 理 被 測(cè) 介 質(zhì) 的 壓 力 直 接 作 用 于 傳 感 器 的 膜 片 上 （ 不銹 鋼 或 陶 瓷 ） ， 使 膜 片 產(chǎn) 生 與 介 質(zhì) 壓 力 成 正 比 的 微 位 移 ， 使 傳 感 器 的 電 阻 值 發(fā) 生 變化 ， 和 用 電 子 線 路 檢 測(cè) 這 一 變 化 ， 并 轉(zhuǎn) 換 輸 出 一 個(gè) 對(duì) 應(yīng) 于 這 一 壓 力 的 標(biāo) 準(zhǔn) 測(cè) 量 信 號(hào) 。進(jìn)入 PC 機(jī)的數(shù)字信號(hào)由 Labview 軟件采集，通過(guò)設(shè)計(jì)圖形化的界面實(shí)現(xiàn)多通道（4 通道）的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)（波形）顯示。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和虛擬儀器的發(fā)展，用戶的設(shè)計(jì)范圍變得比較廣泛。壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是本論文的中心內(nèi)容，同時(shí)也是科技社會(huì)的主流研究?jī)?nèi)容。摘 要 生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)的智能監(jiān)測(cè)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的重要標(biāo)志，監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、傳送、處理。自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以減少配備人員的數(shù)量并提高監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)的效率 [3]。但由于弊端的傳統(tǒng)手段，如價(jià)格昂貴、功能單一、可擴(kuò)展性不好等，很難滿足業(yè)界的要求。整體設(shè)計(jì)思路如下：利用壓力傳感器監(jiān)測(cè)壓力信號(hào)此信號(hào)為模擬信號(hào)，并由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行 A/D 信號(hào)轉(zhuǎn)換將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入 PC 機(jī)。 瓷 壓 力 傳 感 器 抗 腐 蝕 的 陶 瓷 壓 力 傳 感 器 沒(méi) 有 液 體 的 傳 遞 ， 壓 力 直 接 作 用 在陶 瓷 膜 片 的 前 表 面 ， 使 膜 片 產(chǎn) 生 微 小 的 形 變 。 當(dāng) 被 測(cè) 量 是 單 向 量 ， 而 且 對(duì) 其 方 向 性 要 求 較 高 ，則 應(yīng) 選 擇 其 它 方 向 靈 敏 度 小 的 傳 感 器 ； 如 果 被 測(cè) 量 是 多 維 向 量 ， 則 要 求 傳 感 器 的 交叉 靈 敏 度 越 小 越 好 。 度　 　 精 度 是 傳 感 器 的 一 個(gè) 重 要 的 性 能 指 標(biāo) ， 它 是 關(guān) 系 到 整 個(gè) 測(cè) 量 系 統(tǒng) 測(cè) 量 精 度 的 一個(gè) 重 要 環(huán) 節(jié) 。 這 種 也 算 作 數(shù) 據(jù) 采 集 卡 的 一 種 ， 只 是 它 對(duì) 環(huán) 境 的 適 應(yīng) 能 力 更 強(qiáng) ， 可 以 應(yīng)對(duì) 各 種 惡 劣 的 工 業(yè) 環(huán) 境 。 數(shù)據(jù)采集硬件配置在計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行狀態(tài)下，用提供的連接線把 LabJackU12 接到計(jì)算機(jī)的 USB 口上。所安裝的應(yīng)用程序是需要該引擎才能運(yùn)行的。用“GetErrorString”函數(shù)可以獲得錯(cuò)誤信息或見(jiàn)本文件中 段。如果*trisD 指向的值是 1(2^0)，那么 D0 是輸出，D1D15 是輸入。虛擬儀器以通用計(jì)算機(jī)和配備標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字接口的測(cè)量?jī)x器（包括 GPIB、RS232 等傳統(tǒng)儀器以及新型的 VXI 模塊化儀器）為基礎(chǔ)，將儀器硬件連接到各種計(jì)算機(jī)平臺(tái)上，直接利用計(jì)算機(jī)豐富的軟硬件資源，將計(jì)算機(jī)硬件（處理器、存儲(chǔ)器、顯示器）和測(cè)量?jī)x器（頻率計(jì)、示波器、信號(hào)源）等硬件資源與計(jì)算機(jī)軟件資源（包括數(shù)據(jù)的處理、控制、分析和表達(dá)、過(guò)程通訊以及圖形用戶界面）有機(jī)的結(jié)合起來(lái)。 總線方式的 VIGPIB（General Purpose Interface Bus）技術(shù)是 IEEE488 標(biāo)準(zhǔn)的 VI 早期的發(fā)展階段。由此可見(jiàn)，網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器將具有廣泛的應(yīng)用前景。虛擬儀器的研究中涉及的基礎(chǔ)理論主要有計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和數(shù)字信號(hào)處理。虛擬儀器具有傳統(tǒng)獨(dú)立儀器無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，但它并不否定傳統(tǒng)儀器的作用，它們相互交叉又相互補(bǔ)充，相得益彰。，軟件取代傳統(tǒng)儀器中由硬件完成的儀器功能。圖 61 為前面板截圖。圖 612 中 A 為時(shí)間，BCDE分別為 4 個(gè)通道。做的畢設(shè)要有意義，不能浮在上面，要讓自己滿意?？梢哉f(shuō)，沒(méi)有你們就沒(méi)有我的這篇論文，也沒(méi)有我在大學(xué)最后一年的開(kāi)心時(shí)光與美好經(jīng)歷。有好多留戀，親愛(ài)的同學(xué)，室友，親愛(ài)的老師，這段時(shí)間使我們?cè)谝黄饎?chuàng)造出這 5 年的輝煌，也許在這 5 年里我沒(méi)有過(guò)輝煌，但我知道，我感覺(jué)到跟我最親愛(ài)的朋友們?cè)谝黄鹨彩俏倚撵`精神上的輝煌。拿到畢設(shè)題目后要盡快把自己的藍(lán)圖勾畫(huà)出來(lái)，不能走一步算一步，必須把整體把握好。圖 68 四個(gè)連接 壓力監(jiān)測(cè)功能的實(shí)現(xiàn)圖 69 四個(gè)通道選擇分別對(duì)應(yīng) Labjack 的 AI0 AI1 AI2 AI3 口，做出不同的選擇，所選的借口不同。這是一種新型的基于Web 技術(shù)的虛擬儀器，使得虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)成為 Inter/Intra 的一部分，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控和管理。 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較虛擬儀器具有傳統(tǒng)獨(dú)立儀器無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)（如表 51 所示）。每一種儀器是一個(gè)插卡，為了保證儀器的性能，又采用了較多的硬件，但這些卡式儀器本身都沒(méi)有面板，其面板仍然用虛擬的方式在計(jì)算機(jī)屏幕上出現(xiàn)。虛擬儀器中應(yīng)用程序?qū)⒖蛇x硬件（如 GPIB，VXI，RS232，DAQ 板）和可重復(fù)用庫(kù)函數(shù)等軟件結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了儀器模塊間的通信、定時(shí)與觸發(fā)。由于它的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放，且具有結(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)