【導讀】發(fā)展的一個重要方向。與傳統(tǒng)儀器技術不同，虛擬儀器技術指在包含數據采集。設備的通用計算機平臺上，根據需要可以高效率地構建起形形色色的測量系統(tǒng)。對大多數用戶而言，主要的工作變成了軟件設計。了運用LabVIEW圖形化編程語言開發(fā)虛擬照度計的設計過程。通過顯示的電壓和對應采集的標準照度進行數據標定，再經過。測量照度的目的。

　　

【正文】 密封的大盒子里。標準照度計 的讀數器和亮度可調的白熾燈的調節(jié)旋鈕置于盒子外面。 （ 2） 調節(jié)白熾燈亮度旋鈕 ， 使亮度由小到大逐漸變化 ，并記錄標準照度計 示數 和光電池的電壓輸出值 （ 多組 ) 。 （ 3）由記錄的數據 用最小二乘法擬合出直線，并且 計算出直線的斜率和截距。 （ 4）再由算出的斜率和截距反求虛擬照 度計的照度。 標定數據的處理 標定的照度和電壓數據如表 51： 表 51 標定數據表 名稱 1 組 2 組 3 組 4 組 5 組 標定照度 10 60 200 400 500 標定電壓 根據標定的數據 擬合 出的 直線 為 [12]： y bx a=+ 式中 x —— 傳感器的輸入量，即被測量 y —— 傳感器的理論輸出 北方民族大學學士學位論文 基于 ELVIS 光電池照度計設計 第 頁 28 a ， b —— 直線方程的截距和斜率，由校準數據的最小二乘直線擬合求出。 令第 i個校準數據與理論直線上的相應值之間的偏差為： ii v = y ( )ia b x+ （ 52） 最小二乘法理論直線的擬合原則就是使 5 21i i=229。為最小值，也就 是說是5 21i i=229。對 b 和 a 的 一階偏導數等于零，從而求出 b 和 a 的表達式，用矩陣形式，令 12345yyYyyy輊犏犏犏犏=犏犏犏犏犏臌 1234511111xxxXxx驏 247。231。247。231。 247。231。247。231。 247。231。247。231。 247。231。 247。= 247。231。247。231。 247。231。247。231。 247。231。247。231。 247。231。247。231。桫 abb驏 247。231。=?231。247。231。桫 12345vvVvvv輊犏犏犏犏=犏犏犏犏犏臌 則（ 52）的矩陣形式為 Y Xb V= (53) 根據最小二乘原理，矩陣解為 1()TTb X X X Y CB== (54) 計算式（ 54）的下列矩陣 5155 21115 iiTiiixA X Xxx===驏 247。231。 247。231。 247。231。 247。231。 247。231。= = ?231。 247。231。 247。247。231。 247。231。 247。231。桫229。邋 55211155 522111 115 ( ) 5iiiiiiiiixxCAxx x==== =驏 247。231。 247。231。 247。231。 247。231。 247。231。= = ?231。 247。231。 247。247。231。 247。231。247。231。桫邋邋 229。 （ 55） 5151iiTiiiyB X Yxy==輊犏犏犏==犏犏犏臌229。229。 將 C、 B 帶入式（ 54），解得 北方民族大學學士學位論文 基于 ELVIS 光電池照度計設計 第 頁 29 5 5 51 1 155221155 ( )ii i i ii i iiiix y x ybxx= = ====邋 ?邋 （ 56） 5 5 5 521 1 1 15522115 ( ) ( )5 ( )i i i i ii i i iiiiix y x x ya y b xxx= = = ==== = 邋邋邋 （ 57） 將式（ 57）帶入式（ 51）可得直線的另外一種形式 ()y y b x x = 由此可見直線式（ 51）通過點（ x ， y ）。 由式（ 56）、式（ 57） 的具體計算，通常是通過列表進行 ，計算見表 52 和表53，由此可得式（ 51）方程為 0 .0 0 5 2 8 x + 0 .0 1 8 8 8y = 表 52 計算表 1 序號 x y 2x 2y xy 1 2 3 4 5 10 60 200 400 500 100 3600 40000 160000 250000 229。 1170 453700 表 53 計算表 2 51 ii x= =229。1170 51 ti y= =229。6027363 x =234 y= 5 21 ii x= =229。453700 5 21 ii y= =229。 51 iii xy= =229。 5 5 5 521 1 1 15522115 ( ) ( )5 ( )i i i i ii i i iiiiix y x x yaxx= = = =====邋邋邋 5 5 51 1 155221155 ( )ii i i ii i iiiix y x ybxx= = ====邋 ?邋= 北方民族大學學士學位論文 基于 ELVIS 光電池照度計設計 第 頁 30 這條直線一定通過點 （ x ， y ） ，再令 x取任意一值如 x取 500 時 y=，所以通過點 （ 234， ） 和點（ 500,）這兩點就能夠畫出擬合的直線。 畫出直線如 圖 51： 圖 51 擬合的直線 通過擬合的直線可以求出它的斜率和截距，在通過一個減法運算和一個除法運算 就可以反求光電池的照度了。光電池最后的照度表達式為式（ 58） xay b= （ 58） y —— 光電池的照度； x —— 光電池的電壓輸出； a —— 擬合直線的截距； b —— 擬合直線的斜率； 帶入最后數值得： ?? xy （ 59） 運用 公式（ 59）就可以通過測得的電壓值求出任意時刻對應的光照度值，從而實現(xiàn)實時的光電池照度計設計。 北方民族大學學士學位論文 基于 ELVIS 光電池照度計設計 第 頁 31 本章小結 本章主要進行了數據的處理，對于采集來的信號由于誤差等原因，常常都不是線性的，而我們需要的是線性的數據，由此對數據進行線性化很有必要，本章 的數據 用最小二乘法進行直線擬合 ，求出最佳的擬合直線。再通過擬合的直線反求出對應照度。 北方民族大學學士學位論文 基于 ELVIS 光電池照度計設計 第 頁 32 結 束 語 經 過三個多月的不懈努力，終于完成了大學本科階段的最后一次大型作業(yè)。在整個設計 過程中，先后經歷了幾個階段：查找資料階段、總體設計階段、詳細設計階段、編程實現(xiàn)階段，最終完成了 基于 ELVIS 的光電池照度計 設計。 在畢業(yè)設計的這段日子里，真正體會到了把所學習的專業(yè)理論知識運用到實際的設計實踐過程中的不易。最重要的是感受到了設計一個真正實用化的系統(tǒng)原來是那么雜，編寫完成它又是那么困難。以前用一些軟件系統(tǒng)來滿足自己的要求，總認為編寫這些程序是很簡單的事情，實際操作中才知道需要更多的時間和精力還要投入到詳細設計階段的總體分析及可行性分析 和程序調試等環(huán)節(jié)中去。曾學習過虛擬儀器 這門課程，當時任課老師 介紹過設計、編寫、完成一個軟件系統(tǒng)復雜性、困難性，也詳細介紹過在軟件系統(tǒng)設計過程中時間的分配情況，但自己對老師講的總是半信半疑，沒有真正用心去體會其中的含義?，F(xiàn)在有了這次經歷，才深刻領悟到了其中的不易。 通過這次畢業(yè)設計，從中明白了許多道理，學到了很多新東西，為今后的工作打下了基礎。更重要的是，懂得了以前學習的東西還不夠，還要不斷認真學習新的知識，有很多地方還需要提高，并要在實際工作中不斷實踐，不斷提高實踐能力。 由于本人第一次完整的 獨立設計 ，加之水平有限，設計中難免有不當之處，還請各位老師給予批評、指正。 北方民族大學學士學位論文 基于 ELVIS 光電池照度計設計 第 頁 33 致 謝 經過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經接近尾聲，作為一個本科的 畢業(yè)設計，由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有盛老 師的督促指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。 首先，感謝我的學校。大學四年，我學到了很多新的知識，同時我也改變了很多進步了很多。而這些應該歸功于我的學校，因為正是我的學校給我提供了這樣一個優(yōu)良的環(huán)境。 其次，感謝所有授過我課的老師，無論是基礎課老師還 是專業(yè)課老師。對基礎課的學習為我在以后的學習打下了良好的基 礎 ,通過學習英語知識，我基本掌握了外文閱讀和翻譯的能力；通過學習計算機知識，我能夠熟練使用多種基本軟件和專業(yè)軟件的使用方法；通過專業(yè)課程的學習是我自身的能力得到了提高，對日后的發(fā)展打下了堅實的基礎。 最后，特別感謝我的指導老師盛洪江老師。在盛 老師的悉心指導下，我對畢業(yè)設計的認識從一團糟到有了初步的認識最后到明確了任務目標，再到基本工作的組織和完成以及對工作任務的檢查和整理。通過這樣一個過程，使我更深一步地了解加深了對本課程設計所需知識的學習，基本掌握了 光電池、照度計、虛擬儀器 的各種知識。 最 后 ， 再次感謝所有幫助過我的老師和同學。 北方民族大學學士學位論文 基于 ELVIS 光電池照度計設計 第 頁 34 參考文獻 [1]. 張重雄編著 ,虛擬儀器技術分析與設計 ，電子工藝出版社， 20xx 年 7 月 [2]. 張毅等編著， 虛擬儀器技術分析與應用，機械出版社， 20xx 年 [3]. 程學慶等編著， LabVIEW 圖形化編程與實例應用，中國鐵道出版社， 20xx 年 [4]. 孫秋野等編著， LabVIEW 快速入門與提高，西安交通大學出版社， 20xx 年 5月 [5]. 繆家鼎主編， 光電技術，浙江大學出版社， 20xx 年 12 月 [6]. 浦昭邦主編， 光電測試技術，機械工業(yè)出版社， 20xx 年 1 月第一版 [7]. 孫培愁，劉正飛編 著， 光電技術，機械工業(yè)出版社 [8]. 陸綺榮 著， 基于虛擬儀器技術的個人實驗室的構建，電子工業(yè)出版社 [9]. 曾光宇、張志偉、張存林主編 ， 光電檢測技術，清華大學出版社 北京交通大學出版社 ， 20xx 年 9月 [10]. 柏林、王見、秦樹人著 ， 虛擬儀器及其在機械測試中的應用 ，科學出版社， 20xx 年 9月 [11]. 孫秋野 、柳昂 、王云爽 編著， LabVIEW 快速入門與提高， 西安交通大學出版社， 20xx 年 5 月 [12]. 合肥工業(yè)大學 費業(yè)泰 主編， 誤差理論與數據處理， 機械工業(yè)出版社， 20xx 年 1 月第一版 北方民族大學學士學位論文 基于 ELVIS 光電池照度計設計 第 頁 35 附錄 1 基于 ELVIS 的光 電池照度計最后運行結果 圖 北方民族大學學士學位論文 基于 ELVIS 光電池照度計設計 第 頁 36