【正文】 窗、漢寧窗、海明窗等 12 種窗函數(shù) ● ：濾波器（ Filters）子模板，有巴特沃斯濾波器、切比雪夫?yàn)V波器、 有限沖擊響應(yīng)濾波器、無限沖擊響應(yīng)濾波器等多種濾波器 ● ：測量（ Measurement）子模板，有波峰檢測器、傳遞函數(shù)儀、幅值與 相位測試儀等 14 種虛擬測試儀 1. Signal Generation 子模板 LabVIEW 已將多種常用的信號函數(shù)做成了可以生成正弦波形、脈沖波形、隨機(jī) 噪聲波形等各種仿真波形生成功能模塊，存放在 Signal Processing 模板的下一 級 Signal Generation 子模板中，供使用者方便地的調(diào)用。 [7] 應(yīng)用程序控制子模塊：包括動態(tài)調(diào)用 VI、標(biāo)準(zhǔn)可執(zhí)行程序的功能函數(shù) 。 信號處理子模板：包括信號發(fā)生、時域及頻域分析功能模塊。 13 基于譜分析技術(shù)的虛擬相位差計的設(shè)計 儀器驅(qū)動程序庫：用于裝入各種儀器驅(qū)動程序。 比較子模板：包括各種比較運(yùn)算函數(shù)，如大于、小于、等于等。 字符串運(yùn)算子模板：包含各種字符串操作函數(shù)、數(shù)值與字符串之間的轉(zhuǎn)換函 數(shù)，以及字符 串 常數(shù)等。 圖 25 功能模板 數(shù)值運(yùn)算子模板：包括各種常用的數(shù)值運(yùn)算符，如 +、 等；以及各種常見的 數(shù)值運(yùn)算式，如 +1 運(yùn)算；還包括數(shù)制 轉(zhuǎn)換、三角函數(shù)、對數(shù)、復(fù)數(shù)等運(yùn)算， 以及各種數(shù)值常數(shù)。 功能模板如圖 25 所示。若功能模板不出現(xiàn)， 則可以用 Windows 菜單下的 Show Functions Palette 功能打開它，也可以在框圖程序窗口的空白處點(diǎn)擊鼠 標(biāo)右鍵以彈出功能模板。 （ 3）功能模板 Functions Palette 功能模板是創(chuàng)建框圖程序的工具。 數(shù)組和群子模板：復(fù)合型 數(shù)據(jù)類型的控制和顯 示。 字符串子模板：字符串和表格的 控制和顯示。 數(shù)值子模板：包含數(shù)值的控制和 顯示。 注：只有當(dāng)打開前面板窗口時才能 調(diào)用控制模板。 （ 2）控制模板 Controls Palette 使用控制模板可以給前面板添加輸入 控制和輸出顯示圖標(biāo)，每個圖標(biāo)代表一個 子模板。通過這些控制或功能子模板可以找到 創(chuàng)建程序所需的面板對象和框圖對象。 與上述工具模板不同，控制和功能模板只顯示頂層子模板的圖標(biāo)。 顏色提取工具：使用該工具來提取顏色用于編輯其它的對象。 探針工具：可以在框圖程序內(nèi)的數(shù)據(jù)流線上設(shè)置探針。 漫游工具：使用該工具就可以不需要使用滾動條而在窗口中漫游。如果聯(lián)機(jī)幫助的窗口被打開時，把 11 基于譜分析技術(shù)的虛擬相位差計的設(shè)計 該工具放在 任一條連線上，就會顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)類型。當(dāng)創(chuàng)建自由標(biāo)簽時它會變 成相應(yīng)的形狀。當(dāng)它 用于改變對象的連框大小時，會變成相應(yīng)形狀。 使用它向數(shù)字或字符串控制中鍵入值時，工具會變 成標(biāo)簽工具的形狀。如圖 23 所示為工具模板。當(dāng)從模板內(nèi)選擇了任一種工具后，鼠標(biāo)箭頭就會變成該工具 相應(yīng)的形狀。 10 基于譜分析技術(shù)的虛擬相位差計的設(shè)計 圖 22 流程圖編輯窗口 （ 1）工具模板（ Tools Palette） 工具模板為編程者提供了各種用于創(chuàng)建、修改和調(diào)試 VI 程序的工具。這些操作模板可 以隨意地在屏幕上移動，并可以放置在屏幕的任意位置，但是它們不會同時出現(xiàn)在 一個窗口內(nèi)。 框圖中可以包括 LabVIEW 內(nèi)部的虛擬儀器庫函數(shù) function 、結(jié)構(gòu) structure ， 還可以包括與前面板上的控件、指示器有關(guān)的接線端子 terminal 。如圖 22 所示為圖形編輯窗口，選用工具模板中相應(yīng) 的工具去取用功能模板上的有關(guān)圖標(biāo)來設(shè)計虛擬儀器流程圖，以完成虛擬儀器的設(shè) 計工作。各個控件、指示器是 LabVIEW 與用戶的接口，它們的外觀和實(shí)際儀器對應(yīng) 元件的外觀幾乎一樣，因此計算機(jī)屏幕所顯示的就像一臺實(shí)際儀器的前面板，既直 觀又美觀。此外， NI 還為它們推出了 3 款全新的 FPGA 運(yùn)載硬件，其中包括用于創(chuàng)建高性能自定義機(jī) 器視覺應(yīng)用的 NI Compact Vision System（ NI 緊湊型視覺系統(tǒng)）。得益于這一新特性，工程師們可以 使用 LabVIEW 開發(fā) FPGA 代碼，其執(zhí)行速度可以和手寫編碼的 VHDL 一樣。工程師們無需在臺式機(jī)上安裝大量 I/O 硬件，即可建立一個模擬的實(shí)時系統(tǒng)。全新的定時循環(huán) timed loop 是 LabVIEW 中一個經(jīng)改進(jìn)的while 循環(huán)， 有了它，工程師們可以設(shè)定精確的代碼定時、協(xié)調(diào)多個 timecritical 對時間要 求嚴(yán)格 的測量任務(wù)，并定義不同優(yōu)先級的循環(huán)，以創(chuàng)建多采樣率的應(yīng)用程序?yàn)榱? 進(jìn)一步優(yōu)化應(yīng)用系統(tǒng)的性能，工程師們還可以使用全新的 LabVIEW 執(zhí)行追蹤工具包 （ LabVIEW Execution Trace Toolkit），配合 LabVIEW RealTime 模塊，快速診斷 諸如內(nèi)存分配和紊亂狀況等 抖動根源。工程師們可以使用 這一模塊來創(chuàng)建自定義的手持 DMM（數(shù)字萬用表）應(yīng)用系統(tǒng)，并可以與藍(lán)牙 Bluetooth 設(shè)備通訊。 NIDAQmx測量軟件第一次出現(xiàn)在實(shí)時應(yīng)用系統(tǒng)中， 8 基 于譜分析技術(shù)的虛擬相位差計的設(shè)計 它將單閉環(huán) PID 應(yīng)用的性能提高了 30%，并簡化了硬件控制時序循環(huán) hardwaretimed loop 的執(zhí)行。 最近 NI 推出了最新的 LabVIEW 版，它一如 既往地為高性能的模塊化儀器、 實(shí)時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和手持式設(shè)備等各種硬件平臺開發(fā)更先進(jìn)的自動化測量技術(shù)。 LabVIEW 是一個基于圖形化編程語言的虛擬儀器開發(fā)環(huán)境，它提供了一種全新 的編程方法，即對稱之為“虛擬儀器”的軟件對象進(jìn)行圖形化的操作組合。 7 基于譜分析技術(shù)的虛擬相位差計的設(shè)計 第二章 圖形化編程語言 LabVIEW LabVIEW 簡介 LabVIEW Laboratory of Virtual Instruments Engineering Workbench 是美 國國家儀器公司 NI National Instruments 推出的 32 位、為 VXI 即插即用聯(lián)盟 VXIplug amp。 第五章中總結(jié)設(shè)計結(jié)果、介紹經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析報告以及對本次畢業(yè)設(shè)計的總結(jié)。 第三章中將重點(diǎn)介紹信號的處理和分析，其中將以本次設(shè)計原理中用的最多的 頻譜分析知識作重點(diǎn)介紹。 第二章中將主要介紹圖形化編程語言 LabVIEW 開發(fā)環(huán)境。點(diǎn)擊斷箭的運(yùn)行按鈕則會列出錯誤清單，雙擊列 表中的錯誤清單，則出錯的對象或端口就會高亮顯示。 （ 3）程序的調(diào)試 當(dāng)前面板和程序框圖設(shè)計好以后，虛擬發(fā)生器的程序在執(zhí)行過程中可能會遇到 很多方面的錯誤，因此要對程序進(jìn)行調(diào) 試。所以在設(shè)計好前面板后，就要根據(jù)各個 框圖之間的關(guān)系以及對數(shù)據(jù)的處理方法等設(shè)計框圖程序。 （ 2）流程圖 實(shí)現(xiàn)虛擬發(fā)生器的所有程序都在這個窗口中完成。前面 板中主要由輸入控制器和輸出指示器組成。 （ 1）前面板 虛擬儀器的面板設(shè)計都在這個窗口中完成，并且在前面板中執(zhí)行對儀器的操 作。其強(qiáng)大功能歸因于它的層次化結(jié)構(gòu)，用戶可以把創(chuàng) 建的 VI 程序當(dāng)作子程序調(diào)用，以創(chuàng)建更復(fù)雜的程序，而這種調(diào)用的層次是沒有限 制的，這種創(chuàng)建和調(diào)用子程序的方法，使創(chuàng)建的程序結(jié)構(gòu)模塊化，易于 調(diào)試、理解 和維護(hù)。 課題的研究內(nèi)容及方法 此課題的研究內(nèi)容： 主要是關(guān)于在 LabVIEW 環(huán)境下基于譜分析技術(shù)的虛擬相位差計設(shè)計，從而實(shí)現(xiàn) 5 基于譜分析技術(shù)的虛擬相位差計的設(shè)計 對兩個同頻率 正弦波信號的相位差計算。使用網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器，可在任何地點(diǎn)、任意時刻 獲 取測量數(shù)據(jù)信息的愿望成為現(xiàn)實(shí)。 虛擬儀器的發(fā)展 隨著計算機(jī)、通信、微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，以及網(wǎng)絡(luò)時代的到來和信息化要 求的不斷提高，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到虛擬儀器領(lǐng)域中是虛擬儀器發(fā)展的大趨勢。 2．儀器前面板的設(shè)計 儀器前面板的設(shè)計是指在虛擬儀器開發(fā)平臺上，利用各類子模板圖標(biāo)創(chuàng)建用戶 界面，即虛擬儀器的前面板。 I/O 接口儀器驅(qū)動程序是控制硬 件設(shè)備的驅(qū)動程序，是連接主控計算機(jī)與儀器設(shè)備的紐帶。在設(shè)計時，要考慮硬件部分和虛擬儀器的設(shè)計方法， 其中包括 I/O 接口儀器驅(qū)動程序的設(shè)計、儀器面板的設(shè)計與儀器功能算法的設(shè)計三 部分。 虛擬儀器的設(shè)計方法 在 LabVIEW 平臺下，一個 VI 由兩部分組成：前面板和流程圖。 虛擬儀器的應(yīng)用程序包含兩方面功能的程序：一、實(shí)現(xiàn)虛擬面板功能的軟件程 4 基于譜分析技術(shù)的虛擬相位差計的設(shè)計 序；二、定義測試功能的流程圖軟件程序。 圖形化編程語言：如 LabVIEW， HPVEE 等。 串口系統(tǒng) 串口系統(tǒng)是以串口系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)總線儀器與計算機(jī)為儀器硬件平臺組成的虛擬儀 器測試系統(tǒng)。 VXI 系統(tǒng) VXI系統(tǒng)是以 VXI標(biāo)準(zhǔn)總線儀器與計算機(jī)為儀器硬件平臺組 成的虛擬儀器測試 系統(tǒng)。這種系統(tǒng)采用 PCI 或計算機(jī)本身的 ISA 總線，將數(shù)據(jù)采集卡 /板（ DAQ）插入計算機(jī)的空槽中即可。虛擬儀器 的構(gòu)成方式主要有 5 種類型，如圖 11 所示。 （ 2） I/O 接口設(shè)備 I/O 接口設(shè)備主要完成被測輸入信號的采集、放大、模 /數(shù)轉(zhuǎn)換。 虛擬儀器的構(gòu)成及其分類 虛擬儀器由通用儀器硬件平臺和應(yīng)用軟件兩大部分構(gòu)成。目前，已經(jīng) 相繼出現(xiàn)了一些虛擬儀器開發(fā)平臺，并正在逐漸建立