【導(dǎo)讀】采集、傳送、處理。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的迅速發(fā)展，虛擬儀器率先由美國(guó)于。20世紀(jì)80年代末研制成功，它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與儀器系統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與處理。本設(shè)計(jì)為多通道壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用來監(jiān)測(cè)來自各處不同的壓力變化情況。路壓力的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、波形顯示。具體為應(yīng)用LabVIEW圖形化編程軟件和LabJackU12數(shù)。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用EXCEL工具箱實(shí)現(xiàn)報(bào)表輸出。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)。并對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析對(duì)超限信號(hào)起到報(bào)警功能。

　　

【正文】 0 年代，那時(shí)計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)在國(guó)防、航天等領(lǐng)域已經(jīng)有了相當(dāng)?shù)陌l(fā)展。PC 機(jī)出現(xiàn)以后，儀器級(jí)別的計(jì)算機(jī)化成為可能，甚至在Microsoft 公司的 Windows 誕生之前，NI 公司已經(jīng)在 Macintosh 計(jì)算機(jī)上推出了大連交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）21 以前的版本。對(duì)虛擬儀器和 LabVIEW 長(zhǎng)期、系統(tǒng)、有效的研究開發(fā)使得該公司成為業(yè)界公認(rèn)的權(quán)威 [11]。普通的 PC 有一些不可避免的弱點(diǎn)。用它構(gòu)建的虛擬儀器或計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)性能不可能太高。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。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)。這些卡插入標(biāo)準(zhǔn)的 VXI 機(jī)箱，再與計(jì)算機(jī)相連，就組成了一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)。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。虛擬儀器研究的另一個(gè)問題是各種標(biāo)準(zhǔn)儀器的互連及與計(jì)算機(jī)的連接。目前使用較多的是 IEEE488 或 GPIB 協(xié)議。未來的儀器也應(yīng)當(dāng)是網(wǎng)絡(luò)化的。利用 LabVIEW，可產(chǎn)生獨(dú)立運(yùn)行的可執(zhí)行文件，它是一個(gè)真正的 32 位編譯器。像許多重要的軟件一樣，LabVIEW 提供了 Windows、UNIX、Linux、Macintosh 的多種版本。虛擬儀器具有傳統(tǒng)獨(dú)立儀器無法比擬的優(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。在高速度、高帶寬和專業(yè)測(cè)試領(lǐng)域，獨(dú)立儀器具有無可替代的優(yōu)勢(shì)。在中低檔測(cè)試領(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。專家們指出，在這個(gè)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，利用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造，已是大勢(shì)所趨，而虛擬儀器系統(tǒng)正是計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與傳統(tǒng)的儀器技術(shù)進(jìn)行融合的產(chǎn)物，因此，在 21 世紀(jì)，虛擬儀器將大行其道，日漸受寵，將會(huì)引發(fā)傳統(tǒng)的儀器產(chǎn)業(yè)一場(chǎng)新的革命?？傊?，由于 LabVIEW 能夠?yàn)橛脩籼峁┖?jiǎn)明、直觀、易用的圖形編程方式，能夠?qū)⒎爆崗?fù)雜的語言編程簡(jiǎn)化成為以菜單提示方式選擇功能，并且用線條將各種功能連接起來，十分省時(shí)簡(jiǎn)便，深受用戶青睞。與傳統(tǒng)的編程語言比較，LabVIEW 圖形編程方式能夠節(jié)省 85％以上的程序開發(fā)時(shí)間，其運(yùn)行速度卻幾乎不受影響，體現(xiàn)出了極高的效率。使用虛擬儀器產(chǎn)品，用戶可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要重新構(gòu)筑新的儀器系統(tǒng)。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]。 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較虛擬儀器具有傳統(tǒng)獨(dú)立儀器無法比擬的優(yōu)勢(shì)（如表 51 所示）。在高速度、高帶寬和專業(yè)測(cè)試領(lǐng)域，獨(dú)立儀器具有無可替代的優(yōu)勢(shì)。在中低檔測(cè)試領(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]。大連交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）22，上面布置了種類繁多的顯示和操作元件。由此導(dǎo)致許多識(shí)讀和操作錯(cuò)誤。虛擬儀器與之不同，它可以通過在幾個(gè)分面板上的操作來實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的功能。這樣，在每個(gè)分面板上就可以實(shí)現(xiàn)功能操作的單純化和面板布置的簡(jiǎn)潔化，從而提高操作的正確性和便捷性。同時(shí)，虛擬儀器的面板上的顯示元件和操作元件的種類與形式不受標(biāo)準(zhǔn)元件和加工工藝的限制，由編程來實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)用戶的要求和操作需要來設(shè)計(jì)儀器面板 [13]。，軟件取代傳統(tǒng)儀器中由硬件完成的儀器功能。，不是事先由廠家定義的。，不需購(gòu)買新儀器。、靈活，與計(jì)算機(jī)同步發(fā)展，與網(wǎng)絡(luò)及其他周邊設(shè)備互聯(lián)。 PC 為核心，使得許多數(shù)據(jù)處理的過程不必像過去那樣由測(cè)試儀器本身來完成，而是在軟件的支持下，利用 PC 機(jī) CPU 的強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能來完成，使得基于虛擬儀器的測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試精度、速度大為提高，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化、多任務(wù)測(cè)量。，測(cè)試結(jié)果的表達(dá)方式更加豐富多樣。，降低系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用，縮短技術(shù)更新周期。表51 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較虛擬儀器 傳統(tǒng)儀器開發(fā)維護(hù)費(fèi)用低 開發(fā)維護(hù)費(fèi)用高技術(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，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。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。在當(dāng)前流行的 C/S/D 網(wǎng)絡(luò)模式下，利用嵌入式技術(shù)（包括數(shù)據(jù)庫嵌入大連交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）23和網(wǎng)絡(luò)模塊的嵌入）可以充分利用有效資源，提高測(cè)試效率。第六章 軟件設(shè)計(jì)本程序主要完成對(duì)數(shù)據(jù)的采集，數(shù)據(jù)處理，數(shù)值顯示，保存等功能。 程序主界面本次程序的主界面是對(duì)傳感器輸出測(cè)量進(jìn)行多通道顯示監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)面板，其面板上有四個(gè)壓力波形顯示，可進(jìn)行 4 通道的壓力監(jiān)測(cè)。AK4 型壓力傳感器輸出的 420mA接入 250 歐姆電阻轉(zhuǎn)換為 15V 電壓信號(hào)，送入 LabJack U12 數(shù)據(jù)采集卡將模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，并輸入到 PC 機(jī)。因?yàn)閷W(xué)校實(shí)驗(yàn)室的儀器限制沒有 AK4 壓力傳感器，因此我使用直流電源提供所需的 15V 電壓通過 LabJack U12 送入 PC 機(jī)。系統(tǒng)對(duì)被測(cè)量物體的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其主要對(duì)傳感器的輸出電壓進(jìn)行測(cè)量，并顯示出測(cè)量值隨時(shí)間的變化曲線。此實(shí)驗(yàn)臺(tái)的控制部分包括其控制測(cè)量的退出按鈕，報(bào)表生成按鈕 SAVE TO DISK。圖 61 為前面板截圖。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`而無法運(yùn)行整個(gè)程序。大連交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）24圖 62 后面板 1大連交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）25圖 63 后面板 2 程序各部分設(shè)計(jì) 存盤程序的后面板界面下圖為存儲(chǔ)生成 EXCEL 表格的后面板設(shè)計(jì)部分，輸出格式為 ,輸出字符為浮點(diǎn)型 8 位。大連交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）26圖 64 存儲(chǔ)后面板 Labjack 信號(hào)采集下圖為 Labjack 的原件圖標(biāo)。圖 65LabjackLabjack 采集即時(shí)幫助：Labview 除了擁有強(qiáng)大的圖形化編程優(yōu)勢(shì)以外，還有一個(gè)特點(diǎn)就是這個(gè)即時(shí)幫助系統(tǒng)，當(dāng)使用人不清楚器件用處時(shí)可選擇工具欄中的幫助查看即時(shí)幫助。大連交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）27圖 66 幫助顯示 信號(hào)采集的通道設(shè)置此設(shè)計(jì)為 4 通道 ChannelA ChannelB ChannelC ChannelD 分別為 4 個(gè)信號(hào)接收系統(tǒng)當(dāng)輸入信號(hào)為符合值是為真，信號(hào)創(chuàng)建數(shù)組，如果為假不輸入信號(hào)。圖 67 四通道大連交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）28因?yàn)?4 個(gè)通道對(duì)應(yīng) 4 個(gè)波形顯示窗口因此設(shè)計(jì) 4 個(gè)連接。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。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。下排采樣率選擇根據(jù)所收集的信號(hào)為 05V 通過放大后為 010V，AK4 型壓力傳感器的測(cè)量范圍為 0100MP，因此設(shè)定采樣率為 256HZ，采樣點(diǎn)為 32 個(gè)。此設(shè)計(jì)有上限報(bào)警功能，可在如圖 68 設(shè)置壓力上限，此次試驗(yàn)壓力上限設(shè)置為30MP，通過 Labjack 的 AI0 口輸出的信號(hào)采集顯示為 兆帕，超過上限的 30MP,因此設(shè)定的越線報(bào)警功能開啟綠燈閃亮。其他接口并無信號(hào)輸入，但是根據(jù) Labjack的性質(zhì)，不接信號(hào)的電壓為 ，通過萬用表得到驗(yàn)證。圖 69 帶有壓力上限的單通道輸入前面板圖 610 和 611 為信號(hào)通過 AI1 AI3 口輸出的顯示：大連交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）29圖 610 帶有壓力上限的雙通道輸入前面板上限設(shè)置為 70MP，輸入的電壓為 5V，沒有超過上限，顯示出的壓力為 51MP。綠燈沒有閃亮。圖 611 輸入壓力值不超過輸入壓力上限當(dāng)按右下角的 SAVE TO DISK 鈕時(shí)，系統(tǒng)存盤，將所測(cè)得的數(shù)據(jù)保存到 EXEL 表格中。因?yàn)樗O(shè)的采樣點(diǎn)為 32，因此所保存的數(shù)據(jù)位 32 個(gè)。圖 612 中 A 為時(shí)間，BCDE分別為 4 個(gè)通道。圖 612 生成 EXCEL 報(bào)表截圖大連交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）30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發(fā)環(huán)境。并設(shè)計(jì)了多通道壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)采集技術(shù)，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行了研究，完成了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軟件編制調(diào)試和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集分析處理，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存等功能。在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)了各種各樣的問題。從選擇題目的時(shí)候我對(duì)多通道壓力這一名詞的陌生到現(xiàn)在可以清楚解釋，從不知 Labview 的使用到現(xiàn)在嫻熟運(yùn)用其編程，從不明白采集卡 Labjack 的螺絲作用，到固定導(dǎo)線。這段時(shí)間我的收獲真的很多。學(xué)習(xí)的過程是痛苦的，是坎坷的，然而結(jié)果卻是快樂喜悅的。快速入題。拿到畢設(shè)題目后要盡快把自己的藍(lán)圖勾畫出來，不能走一步算一步，必須把整體把握好。而我的這次畢設(shè)，都過了很長(zhǎng)時(shí)間才知道自己要做什么。頻繁與導(dǎo)師討論。有問題多問導(dǎo)師，不能自己悶頭做，方向偏了仍不知道，多把自己的想法和思路告訴老師。軟件的學(xué)習(xí)。一定要邊做邊學(xué)軟件，千萬不能在做畢設(shè)期間，拿著本軟件教程從第一頁開始看，這樣效率最低了，最好是根據(jù)已有論文資料中提到的軟件用途，有針對(duì)性的學(xué)。包括畢設(shè)前期讀文獻(xiàn)資料，也不能悶頭讀，要與畢設(shè)緊密聯(lián)系起來，最好是邊做邊讀，有針對(duì)性的讀。不能脫離實(shí)際。做的畢設(shè)要有意義，不能浮在上面，要讓自己滿意。越來越緊的狀態(tài)，尤其是最后的那幾天。畢設(shè)越到最后階段，越要有毅力和狀態(tài)，不能前緊后松，覺得前面做了不少，后面可以放松了。論文提交的前幾天，要不厭其煩的檢查論文，包括內(nèi)容，格式等。本次畢設(shè)，論文已經(jīng)打印了，竟然發(fā)現(xiàn)有幾頁沒有兩端對(duì)齊，又去重新打印。最好是一項(xiàng)一項(xiàng)的檢查：圖、表、字體、行距、對(duì)齊。整體上一項(xiàng)一項(xiàng)檢查，確保萬無一失。大學(xué)的生活就要結(jié)束了，5 年之中有好多感慨，現(xiàn)在回想起來馬上就要走出校園面對(duì)社會(huì)，心里好不是滋味。有好多留戀，親愛的同學(xué)，室友，親愛的老師，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 年里我沒有過輝煌，但我知道，我感覺到跟我最親愛的朋友們?cè)谝黄鹨彩俏倚撵`精神上的輝煌。大連交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）31謝 辭隨著本次畢業(yè)論文的定稿，五年的大學(xué)本科生活也即將畫上句號(hào)?；厥孜迥昵?，初入校園之情景仍歷歷在目，到如今只恍如隔日，不免感慨光陰易逝、韶華難追。然而這四年帶給我的美好記憶以及在四年里給予我無數(shù)幫助和關(guān)懷的師長(zhǎng)和同學(xué)是我永遠(yuǎn)不會(huì)遺忘的。在此，我向你們致以最為真摯的謝意！ 首先，我要感謝在本科畢業(yè)設(shè)計(jì)期間的指導(dǎo)老師——丁彥闖老師。感謝于老師的不僅僅在畢設(shè)期間給予我許多指導(dǎo)與關(guān)照，提出了許多建議和意見，給了我很大的啟發(fā)和幫助。而且他待人和藹，學(xué)識(shí)淵博，認(rèn)真處事、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度讓我留下了深刻的印象。同時(shí)還要感謝一同做畢設(shè)的王西寧，薛邦巍兩位同學(xué)的大力幫助與付出，他們的能力與才華讓我深表佩服；也感謝實(shí)驗(yàn)室的王偉、郭金影學(xué)長(zhǎng)對(duì)我的耐心指導(dǎo)和幫助?？梢哉f，沒有你們就沒有我的這篇論文，也沒有我在大學(xué)最后一年的開心時(shí)光與美好經(jīng)歷。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。正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。謝謝你們。大連交通大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）32參考文獻(xiàn)[1] 中國(guó)科技文摘[J].北京：中國(guó)科技大學(xué)出版社，.[2] [M].北京:電子工業(yè)出版社，2020. [3] [M].電子技術(shù)應(yīng)用,2020.[4] Labview Funtion and VI Reference ,January 2020.[5] G Programming Reference ,January 2020.[6] 張兆東. 傳感器動(dòng)態(tài)特性虛擬實(shí)驗(yàn)研究[M]中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué), 2020.[7] LABJACK 使用說明書,2020[8] 牛天蘭,陳建權(quán),丁彥闖, Labjack U12 的列車轉(zhuǎn)向架振動(dòng)測(cè)試,大連交通大學(xué)第 7期儀表技術(shù),2020.[9] 丁彥闖, LABVIEW 的虛擬震動(dòng)測(cè)試儀的研制[J].大連：大連鐵道學(xué)院，2020.[10] 沈保山,姬長(zhǎng)英,郭玉, LabVIEW ,2020.[11] 江偉,2020.[12] 賈海朋,張正平, LabJack U12 和 LabVIEW 學(xué)院, 儀表技術(shù)與傳感器,2020 年第 10 期.