【正文】 計性誤差。 偽隨機信號發(fā)生器：用白噪聲信號進(jìn)行相關(guān)函數(shù)測量時，若平均測量時間不夠長，則會出現(xiàn)統(tǒng)計性誤差，這可用偽隨機信號來解決。噪聲信號發(fā)生器主要用途是：①在待測系統(tǒng)中引入一個隨機信號，以模擬實際工作條件中的噪聲而測定系統(tǒng)的性能；②外加一個已知噪聲信號與系統(tǒng)內(nèi)部噪聲相比較以測定噪聲系數(shù)；③用隨機信號代替正弦或脈沖信信號，以測試系統(tǒng)的動態(tài)特性。常用的白噪聲發(fā)生器主要有：工作于1000兆赫以下同軸線系統(tǒng)的飽和二極管式白噪聲發(fā)生器；用于微波波導(dǎo)系統(tǒng)的氣體放電管式白噪聲發(fā)生器；利用晶體二極管反向電流中噪聲的固態(tài)噪聲源（可工作在18吉赫以下整個頻段內(nèi)）等。 隨機信號發(fā)生器隨機信號發(fā)生器分為噪聲信號發(fā)生器和偽隨機信號發(fā)生器兩類。通常在外加觸發(fā)信號之后首先輸出一個前置觸發(fā)脈沖，以便提前觸發(fā)示波器等觀測儀器，然后再經(jīng)過一段可調(diào)節(jié)的延遲時間才輸出主信號脈沖，其寬度可以調(diào)節(jié)。脈沖發(fā)生器主要由主控振蕩器、延時級、脈沖形成級、輸出級和衰減器等組成。除供通信、儀表和自動控制系統(tǒng)測試用外，還廣泛用于其他非電測量領(lǐng)域。它能產(chǎn)生某些特定的周期性時間函數(shù)波形（主要是正弦波、方波、三角波、鋸齒波和脈沖波等）信號。高穩(wěn)定度和高分辨力的頻率合成器，配上多種調(diào)制功能（調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相），加上放大、穩(wěn)幅和衰減等電路，便構(gòu)成一種新型的高性能、可程控的合成式信號發(fā)生器，還可作為鎖相式掃頻發(fā)生器。直接式頻率合成器由晶體振蕩、加法、乘法、濾波和放大等電路組成，變換頻率迅速但電路復(fù)雜，最高輸出頻率只能達(dá)1000兆赫左右。輸出信號頻率通?？砂词M(jìn)位數(shù)字選擇，最高能達(dá)11位數(shù)字的極高分辨力。掃頻信號發(fā)生器有自動掃頻、手控、程控和遠(yuǎn)控等工作方式。掃頻和程控信號發(fā)生器：掃頻信號發(fā)生器能夠產(chǎn)生幅度恒定、頻率在限定范圍內(nèi)作線性變化的信號。儀器一般靠機械調(diào)諧腔體來改變頻率，每臺可覆蓋一個倍頻程左右，由腔體耦合出的信號功率一般可達(dá)10毫瓦以上。微波信號發(fā)生器：從分米波直到毫米波波段的信號發(fā)生器。主要用途是測量各種接收機的技術(shù)指標(biāo)。高頻信號發(fā)生器：頻率為 100千赫～30兆赫的高頻、30～300兆赫的甚高頻信號發(fā)生器。主振級一般用RC式振蕩器，也可用差頻振蕩器。按頻率覆蓋范圍分為低頻信號發(fā)生器、高頻信號發(fā)生器和微波信號發(fā)生器；按輸出電平可調(diào)節(jié)范圍和穩(wěn)定度分為簡易信號發(fā)生器（即信號源）、標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器（輸出功率能準(zhǔn)確地衰減到100分貝毫瓦以下）和功率信號發(fā)生器（輸出功率達(dá)數(shù)十毫瓦以上）；按頻率改變的方式分為調(diào)諧式信號發(fā)生器、掃頻式信號發(fā)生器、程控式信號發(fā)生器和頻率合成式信號發(fā)生器等。一般傳統(tǒng)的信號發(fā)生器都采用諧振法，即用具有頻率選擇性的回路來產(chǎn)生正弦振蕩，來獲得所需頻率。其次，信號發(fā)生器按輸出波形又可分為正弦波信號發(fā)生器、脈沖波信號發(fā)生器、函數(shù)發(fā)生器和任意波發(fā)生器等。信號發(fā)生器的應(yīng)用非常廣泛，種類繁多。軟件控制波形的一個最大缺點就是輸出波形的頻率低，這主要是由CPU的工作速度決定的，如果想提高頻率可以改進(jìn)軟件程序減少其執(zhí)行周期時間或提高CPU的時鐘周期，但這些辦法是有限度的，根本的辦法還是要改進(jìn)硬件電路。自從70年代微處理器出現(xiàn)以后，利用微處理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器，硬件和軟件使信號發(fā)生器的功能擴大，產(chǎn)生比較復(fù)雜的波形。直到1964年才出現(xiàn)第一臺全晶體管的信號發(fā)生器。同時還出現(xiàn)了可用來測量脈沖電路或用作脈沖調(diào)制器的脈沖信號發(fā)生器。信號發(fā)生器是一種悠久的測量儀器，早在20年代電子設(shè)備剛出現(xiàn)時它就產(chǎn)生了。第3章 信號發(fā)生器信號發(fā)生器(signal generator)又稱信號源或振蕩器，是一種能提供各種頻率、波形和輸出電平電信號，常用作測試的信號源或激勵源的設(shè)備。虛擬儀器可廣泛應(yīng)用于電子測量、電力工程、物礦勘探、醫(yī)療、振動分析、聲學(xué)分析、故障診斷及教學(xué)科研等諸多領(lǐng)域。 本章小結(jié) 本章主要講述了虛擬儀器的基本概念以及虛擬儀器的組成。 圖形化程序設(shè)計編程簡單、直觀、開發(fā)效率高。提供大量與外部代碼或軟件進(jìn)行連接的機制，諸如DLL(動態(tài)連接庫)、DDE(共享庫)、ActiveX等。32bit的編譯器編譯生成32bit的編譯程序，保證用戶數(shù)據(jù)采集、測試和測量方案的高速執(zhí)行。提供了豐富的數(shù)據(jù)采集、分析及存儲的庫函數(shù)。首先設(shè)計sub VI完成每個子任務(wù)，然后將之逐步組合成能夠解決最終問題的VI 。LABVIEW依附并發(fā)展了模塊化程序設(shè)計的概念。一個VI用在其它V工中，稱之為sub VI 。 用LABVIEW編制出的圖形化VI是分層次和模塊化的。首先，從功能菜單中選擇需要的功能方框，將之置于面板上適當(dāng)?shù)奈恢?；然后用?dǎo)線(wires)連接各功能方框在對話框中的端口，用來在功能方框之間傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng)把一個控件或指示器放置到前面板上時，LABVIEW在對話框中相應(yīng)地放置了一個端口(terminals)，這個從屬于控件或指示器的端口不能隨意刪除，只有刪除它對應(yīng)的控件或指示器時它才隨之一起被刪除。前面板接受來自對話框的指令。LABVIEW的核心是VI。這樣，LABVIEW中被連接的對話框之間的數(shù)據(jù)流控制著程序的執(zhí)行次序，而不象文本程序受到行順序執(zhí)行的約束。LABVIEW程序是數(shù)據(jù)流驅(qū)動的。傳統(tǒng)的計算機語言(如C語言)中的順序執(zhí)行結(jié)構(gòu)在LABVIEW中被并行機制所代替：從本質(zhì)上講，它是一種帶有圖形控制流結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流模式，這種方式確保程序中的節(jié)點只有在獲得它的全部數(shù)據(jù)后才能執(zhí)行。LABVIEW的運行機制就宏觀上講已經(jīng)不再是傳統(tǒng)上的馮LABVIEW還直接支持動態(tài)數(shù)據(jù)交換(DDE)、結(jié)構(gòu)化查詢語言(SQL) , TCP和UDP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等。LABVIEW可調(diào)用Windows動態(tài)鏈接庫和用戶自定義的動態(tài)鏈接庫中的函數(shù)。 LABVIEW是帶有可擴展功能庫和子程序庫的通用程序設(shè)計系統(tǒng)。程序的前面板具有與傳統(tǒng)儀器類似的界面，可接受用戶的鼠標(biāo)指令。LABVIEW的程序設(shè)計實質(zhì)上就是設(shè)計一個個的“虛擬儀器”，即“VIs(Virtual Instruments) 。用LABVIEW設(shè)計的虛擬儀器可以脫離LABVIEW開發(fā)環(huán)境，最終用戶看一見的是和實際的硬件儀器相似的操作面板。LABVIEW與VC++, Visual Basic, LabWindows/CVI等編程語言不同，后者采用的是基于文本語言的程序代碼，而LABVIEW則是使用圖形化程序設(shè)計語言G，用對話框代替了傳統(tǒng)的程序代碼。 LABVIEW是一種圖形化的編程語言和開發(fā)環(huán)境，被公認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。NI LABVIEW使用已獲取專利的數(shù)據(jù)流編程模式，他能是用戶從基于文本程序語言的循序結(jié)構(gòu)中解脫出來，他的執(zhí)行循序是由節(jié)點間的數(shù)據(jù)而不是由文本行的循序決定的。事實上，LABVIEW已經(jīng)成為圖形化編程語言的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。本文將結(jié)合一個虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計實現(xiàn)具體介紹基于圖形化編程語言Labview的虛擬儀器編程方法與實現(xiàn)技術(shù)。目前，該開發(fā)軟件在國際測試、測控行業(yè)比較流行，在國內(nèi)的測控領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用?！狶ABVIEW 簡介LABVIEW是Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench (實驗室虛擬儀器集成開發(fā)環(huán)境)的簡稱，是由美國國家儀器公司(National instruments, IN)創(chuàng)立的一個功能強大而又靈活的儀器和分析應(yīng)用開發(fā)工具。當(dāng)前應(yīng)該解決的是如何使虛擬儀器和現(xiàn)有儀器配合，挖掘現(xiàn)有儀器的潛力，達(dá)到逐步淘汰和取代傳統(tǒng)儀器的目的。而且，隨著測試儀器的數(shù)字化、計算機化的發(fā)展趨勢，傳統(tǒng)測試儀器漸漸有被取代的趨勢。虛擬儀器作為教學(xué)的新手段，已慢慢地走進(jìn)了電子技術(shù)的課堂和實驗室，正逐漸改變著電子技術(shù)教學(xué)的傳統(tǒng)模式，這也是現(xiàn)代教育技術(shù)發(fā)展的必然。測控儀器將會向高效、高速、高精度和高可靠性以及自動化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。 虛擬儀器的發(fā)展方向虛擬儀器作為新興的儀器儀表，其優(yōu)勢在于用戶可自行定義儀器的功能和結(jié)構(gòu)等，且構(gòu)建容易、轉(zhuǎn)換靈活，它已廣泛應(yīng)用于電子測量、聲學(xué)分析、故障診斷、航天航空、機械工程、建筑工程、鐵路交通、生物醫(yī)療、教學(xué)及科研等諸多方面。隨著產(chǎn)品在功能上不斷地趨于復(fù)雜，工程師們通常需要集成多個測量設(shè)備來滿足完整的測試需求，而連接和集成這些不同設(shè)備總是要耗費大量的時間。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，使我們輕松地配置、創(chuàng)建、發(fā)布、維護(hù)和修改高性能、低成本的測量和控制解決方案。在利用最新科技的時候，我們可以把它們集成到現(xiàn)有的測量設(shè)備，最終以較少的成本加速產(chǎn)品上市的時間。擴展性強NI的軟硬件工具使得我們不再受限于當(dāng)前的技術(shù)中。性能高虛擬儀器技術(shù)是在PC技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，所以完全“繼承”了以現(xiàn)成即用的PC技術(shù)為主導(dǎo)的最新商業(yè)技術(shù)的優(yōu)點，包括功能超卓的處理器和文件I/O，使您在數(shù)據(jù)高速導(dǎo)入磁盤的同時就能實時地進(jìn)行復(fù)雜的分析。作為通用I/O標(biāo)準(zhǔn)，VISA具有與儀器硬件接口無關(guān)性的特點， 即這種軟件結(jié)構(gòu)是面向器件功能而不是面向接口總線的。通用I/O接口軟件 在虛擬儀器系統(tǒng)中，I/O接口軟件作為虛擬儀器系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)中承上啟下的一層，其模塊化與標(biāo)準(zhǔn)化越來越重要。驅(qū)動程序一般分為兩層，底層是儀器的基本操作，如初始化儀器配置儀器輸入?yún)?shù)、收發(fā)數(shù)據(jù)、查看儀器狀態(tài)等。儀器驅(qū)動器是虛擬儀器的核心，是用戶完成對儀器硬件控制的紐帶和橋梁。儀器驅(qū)動軟件虛擬儀器驅(qū)動程序是處理與特定儀器進(jìn)行控制通信的一種軟件。利用計算機強大的圖形化編程環(huán)境，使用可視化的技術(shù)，從控制模塊上選擇你所需要的對象，放在虛擬儀器的前面板上。虛擬儀器測試系統(tǒng)的軟件主要分為以下四部分。使用者可以根據(jù)不同的測試任務(wù)，在虛擬儀器開發(fā)軟件的提示下編制不同的測試軟件，來實現(xiàn)當(dāng)代科學(xué)技術(shù)復(fù)雜的測試任務(wù)。NI公司在提出虛擬儀器概念并推出第一批實用成果時，就用軟件就是儀器來表達(dá)虛擬儀器的特征，強調(diào)軟件在虛擬儀器中的重要位置。按照測控功能硬件的不同，VI可分為DAQ、GPIB、VXI、PXI和串口總線五種標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)，它們主要完成被測輸入信號的采集、放大、模/數(shù)轉(zhuǎn)換。它管理著虛擬儀器的軟件資源，是虛擬儀器的硬件基礎(chǔ)。虛擬儀器的硬件系統(tǒng)一般分為計算機硬件平臺和測控功能硬件。其中，硬件設(shè)備與接口可以是各種以PC為基礎(chǔ)的內(nèi)置功能插卡、通用接口總線接口卡、串行口、VXI總線儀器接口等設(shè)備，或者是其它各種可程控的外置測試設(shè)備，設(shè)備驅(qū)動軟件是直接控制各種硬件接口的驅(qū)動程序，虛擬儀器通過底層設(shè)備驅(qū)動軟件與真實的儀器系統(tǒng)進(jìn)行通訊，并以虛擬儀器面板的形式在計算機屏幕上顯示與真實儀器面板操作元素相對應(yīng)的各種控件。PXI具有8個擴展槽，而臺式PCI系統(tǒng)只有34個擴展槽，通過使用PCI—PCI橋接器，可擴展到256個擴展槽，臺式PC的性能價格比和PCI總線面向儀器領(lǐng)域的擴展優(yōu)勢結(jié)合起來，將形成未來的虛擬儀器平臺。PXI總線方式虛擬儀器PXI總線方式是PCI總線內(nèi)核技術(shù)增加了成熟的技術(shù)規(guī)范和要求形成的，增加了多板同步觸發(fā)總線的技術(shù)規(guī)范和要求形成的，增加了多板發(fā)總線，以使用于相鄰模塊的高速通訊的局總線。有其他儀器無法比擬的優(yōu)勢。由于它的標(biāo)準(zhǔn)開放、結(jié)構(gòu)緊湊、數(shù)據(jù)吞吐能力強、定時和同步精確、模塊可重復(fù)利用、眾多儀器廠家支持的優(yōu)點，很快得到廣泛的應(yīng)用。GPIB測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和命令簡單，主要應(yīng)用于臺式儀器，適合于精確度要求高的，但不要求對計算機高速傳輸狀況時應(yīng)用。在標(biāo)準(zhǔn)情況下，一塊GPIB接口可帶多達(dá)14臺儀器，電纜長度可達(dá)40米。GPIB總線方式的虛擬儀器GPIB技術(shù)是IEEE488標(biāo)準(zhǔn)的虛擬儀器早期的發(fā)展階段。美國LINK公司的DSO2XXX系列虛擬儀器,它們的最大好處是可以與筆記本計算機相連，方便野外作業(yè)，又可與臺式PC