【正文】 少的成本加速產(chǎn)品上市的時(shí)間。NI設(shè)計(jì)這一軟件構(gòu)架的初衷就是為了方便用戶(hù)的操作，同時(shí)還提供了靈活性和強(qiáng)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(cè)量和控制解決方案。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(gè)測(cè)量設(shè)備來(lái)滿(mǎn)足完整的測(cè)試需求，而連接和集成這些不同設(shè)備總是要耗費(fèi)大量的時(shí)間?！　∶绹?guó)國(guó)家儀器公司NI（National　Instruments）提出的虛擬測(cè)量?jī)x器（VI）概念，引發(fā)了傳統(tǒng)儀器領(lǐng)域的一場(chǎng)重大變革，使得計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得以長(zhǎng)驅(qū)直入儀器領(lǐng)域，和儀器技術(shù)結(jié)合起來(lái)，從而開(kāi)創(chuàng)了“軟件即是儀器”的先河[14]。它與C等傳統(tǒng)編程語(yǔ)言有著諸多相似之處，如：相似的數(shù)據(jù)類(lèi)型、數(shù)據(jù)流控制結(jié)構(gòu)、程序調(diào)制工具，以及層次化、模塊化的編程特點(diǎn)。用LabVIEW編程無(wú)須太多的編程經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)長(zhǎng)abVIEW使用的都是測(cè)試工程師熟悉的術(shù)語(yǔ)和圖標(biāo)，如各種旋鈕，開(kāi)關(guān)，波形圖等，界面直觀形象。LabVIEW還具有內(nèi)置程序庫(kù)，提供了大量的連接機(jī)制，通過(guò)DLLs、共享庫(kù)、OLE等途徑實(shí)現(xiàn)與外部程序代碼的連接。LabVIEW是真正的編譯器，用戶(hù)可以創(chuàng)建獨(dú)立的可執(zhí)行程序，能夠脫離開(kāi)發(fā)環(huán)境而單獨(dú)運(yùn)行。前面板是LabVIEW程序的交互式圖形化用戶(hù)界面，用于設(shè)置用戶(hù)輸入和顯示程序輸出，目的是仿真真實(shí)儀器的前面板。圖標(biāo)/連接端口用于把LabVIEW程序定義成一個(gè)子程序，以便在其他程序中加以調(diào)用，這使LabVIEW得以實(shí)現(xiàn)層次化，模塊化編程。因此它被廣泛的應(yīng)用于汽車(chē)、通信、航空、半導(dǎo)體、電子設(shè)計(jì)生產(chǎn)、過(guò)程控制和生物醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域，涵蓋了從研發(fā)、測(cè)試、生產(chǎn)到服務(wù)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)所有階段。近年來(lái)我國(guó)高校G語(yǔ)言教學(xué)實(shí)踐也正在迅速開(kāi)展。 LabVIEW的優(yōu)點(diǎn)選擇LabVIEW開(kāi)發(fā)測(cè)試和測(cè)量應(yīng)用程序的一大決定性因素是其開(kāi)發(fā)速度。這一驚人速度背后的原因在于LabVIEW易用易學(xué)，它所提供的工具使創(chuàng)建測(cè)試和測(cè)量應(yīng)用變得更為輕松。(1)提供了豐富的圖形化控件，并采用圖形化的編程方法，徹底把工程師們從復(fù)雜枯澀的文本編程工作中解放出來(lái)。因此用戶(hù)在編寫(xiě)程序的過(guò)程中如果有語(yǔ)法錯(cuò)誤，它會(huì)被立即顯示出來(lái)。(4)通過(guò)DLL、CIN節(jié)點(diǎn)、ActiveX、.NET或MATLAB腳本節(jié)點(diǎn)等技術(shù)，可以輕松實(shí)現(xiàn)LabVIEW與其他編程語(yǔ)言混合編程。(6)LabVIEW提供了大量的驅(qū)動(dòng)與專(zhuān)用工具，幾乎能與任何接口的硬件輕松連接。(8)NI同時(shí)提供了豐富的附加模塊，用戶(hù)擴(kuò)展LabVIEW在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用，例如實(shí)時(shí)模塊、PDA模塊、FPGA模塊、數(shù)據(jù)記錄與監(jiān)控（DSC）模塊、機(jī)器視覺(jué)模塊與觸摸屏模塊等。NI公司提供了種類(lèi)豐富的硬件設(shè)備以滿(mǎn)足不同的測(cè)量與控制需求，其中包括數(shù)據(jù)采集(DAQ)硬件、實(shí)時(shí)測(cè)量與控制、PXI與Compact PCI、信號(hào)調(diào)理、開(kāi)關(guān)、分布式I/O、機(jī)器視覺(jué)、運(yùn)動(dòng)控制、GPIB、串口和儀器控制、聲音與振動(dòng)測(cè)量分析、PAC(可編程自動(dòng)化控制器)、VXI和VME等各種設(shè)備，應(yīng)用遍布電子、機(jī)械、通信、汽車(chē)制造、生物、醫(yī)藥、化工、科研和教育等各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。不僅如此，通通用的驅(qū)動(dòng)程序或接口，例如VISA、IVI、OPC、ActiveX和DLL等，LabVIEW幾乎能與任何廠商甚至自制的硬件通信。在智能儀器、信號(hào)處理以及工業(yè)自動(dòng)控制等領(lǐng)域，都存在著數(shù)據(jù)的測(cè)量與控制問(wèn)題。數(shù)據(jù)采集(Data AcQuisition，DAQ)是指從傳感器和其他待測(cè)設(shè)備等模擬或數(shù)字被測(cè)單元中自動(dòng)采集信息的過(guò)程。一個(gè)完整的DAQ系統(tǒng)包括傳感器和變換器、信號(hào)調(diào)理設(shè)備、數(shù)據(jù)采集和分析硬件、計(jì)算機(jī)、驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用軟件等。 基于PC的數(shù)據(jù)采集(DAQ)系統(tǒng)下面分別對(duì)傳感器、信號(hào)調(diào)理、DAQ卡、PC以及軟件的功能和參數(shù)等進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。其他例子包括應(yīng)力計(jì)、流速傳感器、壓力傳感器等，它們可以相應(yīng)的測(cè)量應(yīng)力、流速或壓力。從傳感器得到的信號(hào)可能會(huì)很微弱，或者含有大量噪聲，或者是非線性的等，這種信號(hào)在進(jìn)入采集卡之前必須進(jìn)過(guò)信號(hào)調(diào)理。 信號(hào)調(diào)理示意圖通過(guò)信號(hào)調(diào)理后的信號(hào)就可以與數(shù)據(jù)采集設(shè)備連接了。NI的數(shù)據(jù)采集設(shè)備支持的總線類(lèi)型包括PCI、PCI Express、PXI、PCMCIA、USB、CompactFlash、Ethernet以及火線等各種總線。 (1) 模擬輸入簡(jiǎn)稱(chēng)模入，模入主要考慮的基本參數(shù)包括通道數(shù)、采樣速率、分辨率和輸入范圍。在單端輸入中，輸入信號(hào)均已共同的地線為基準(zhǔn)。采樣速率——這一參數(shù)決定了每秒鐘進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的次數(shù)。分辨率——模擬轉(zhuǎn)換器用來(lái)表示模擬信號(hào)的位數(shù)即是分辨率。輸入范圍——輸入范圍是ADC可以量化的最小和最大值的電壓。此外，評(píng)估數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品時(shí)，還需要考慮微分非線性度(DNL)、相對(duì)精度、儀用放大器的穩(wěn)定時(shí)間和噪聲等。數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)的一些技術(shù)指標(biāo)決定了所產(chǎn)生輸出信號(hào)的質(zhì)量：穩(wěn)定時(shí)間、轉(zhuǎn)化速率和輸出分辨率。穩(wěn)定時(shí)間通常由電壓上的滿(mǎn)量程變化來(lái)規(guī)定。穩(wěn)定時(shí)間和轉(zhuǎn)換速率一起決定模數(shù)轉(zhuǎn)換器改變輸出信號(hào)值的速率。輸出分辨率——輸出分辨率與輸入分辨率類(lèi)似，它是產(chǎn)生模擬輸出的數(shù)字碼的位數(shù)。對(duì)于要求動(dòng)態(tài)范圍寬、增量小的模擬輸出應(yīng)用，需要有高分辨率的電壓輸出。數(shù)字觸發(fā)使用外部數(shù)字脈沖來(lái)同步采集與電壓生成。(4) 數(shù)字I/ODIO接口經(jīng)常被用來(lái)控制過(guò)程、產(chǎn)生測(cè)試波形、與外圍設(shè)備進(jìn)行通信。一個(gè)常見(jiàn)的DIO應(yīng)用是傳送計(jì)算機(jī)和設(shè)備之間的數(shù)據(jù)，這些設(shè)備包括數(shù)據(jù)記錄器、數(shù)據(jù)處理器以及打印機(jī)。應(yīng)用一個(gè)計(jì)數(shù)器/計(jì)時(shí)器時(shí)最重要的指標(biāo)是分辨率和時(shí)鐘頻率。簡(jiǎn)單的說(shuō)，越高的分辨率意味著計(jì)數(shù)器可以計(jì)數(shù)的位數(shù)越高。 PC與軟件軟件使PC與數(shù)據(jù)采集硬件形成了一個(gè)完整的數(shù)據(jù)采集、分析和顯示系統(tǒng)。軟件分為驅(qū)動(dòng)程序和上層應(yīng)用程序。驅(qū)動(dòng)程序隱藏了復(fù)雜的硬件底層編程細(xì)節(jié)，為用戶(hù)提供容易理解的接口。LabVIEW就是一個(gè)極佳的開(kāi)發(fā)上層應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。本設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)采集卡選用NI公式生產(chǎn)的PCI—6221數(shù)據(jù)采集卡。下面對(duì)NI PCI—6221做一介紹。路模擬輸入、16250kS/s2為833 24I/O（8路高速可達(dá)1M）232計(jì)數(shù)器定時(shí)器，數(shù)字觸發(fā)PCI6221的AI、AO通道可承受的最大電壓177?；谔摂M儀器技術(shù)和互相關(guān)原理的流體流速測(cè)量?jī)x的硬件是由傳感器、信號(hào)調(diào)理電路，PCI6221數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)成。 系統(tǒng)總體框圖，左邊部分是模擬信號(hào)生成部分，用于模擬流量信號(hào)，中間的部分是相關(guān)算法實(shí)現(xiàn)部分，右邊部分?jǐn)?shù)據(jù)的保存回放部分，用于顯示各種算法的結(jié)果，保存回放記錄數(shù)據(jù)的波形，以便用于研究，還有一部分就是流速計(jì)算部分，給定上下游傳感器之間的距離L，可計(jì)算出流體流動(dòng)的流速。 基于LabVIEW的流速測(cè)量用互相關(guān)器主界面 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)前面板圖 ，用戶(hù)輸入用戶(hù)名和密碼后按下登錄按鈕，系統(tǒng)登錄成功，之后就可以進(jìn)入系統(tǒng)做相關(guān)運(yùn)算，數(shù)據(jù)保存回放，流速計(jì)算功能。圖中的三個(gè)波形圖分別顯示模擬波形、x(t)信號(hào)、y(t)信號(hào)。 相關(guān)算法實(shí)現(xiàn)界面理論分析與實(shí)驗(yàn)證明，實(shí)驗(yàn)結(jié)果有較高的精確度和良好的重復(fù)性，因而具有很大的實(shí)用價(jià)值，而且，比之于互相關(guān)測(cè)量方法，差動(dòng)自相關(guān)測(cè)量系統(tǒng)具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)：(1)只需一路信號(hào)通道，硬件上比互相關(guān)法減少了一半，降低了對(duì)系統(tǒng)對(duì)稱(chēng)性的要求，提高了電路可靠性和抗干擾能力。 ，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行后，采集、回放按鈕處于采集狀態(tài)時(shí)按下保存按鈕將保存經(jīng)相關(guān)運(yùn)算后所得的波形，工作采集、回放按鈕，使其處于回放狀態(tài)時(shí)互相關(guān)回放和差動(dòng)自相關(guān)回放將保存的波形進(jìn)行回放。 流速計(jì)算界面，該程序基本實(shí)現(xiàn)了模擬兩相流的流量信號(hào)，將模擬信號(hào)送入數(shù)據(jù)采集卡PCI6221之后再?gòu)臄?shù)據(jù)卡中采集出來(lái)，互相關(guān)、差動(dòng)自相關(guān)的算法實(shí)現(xiàn)，以及數(shù)據(jù)的保存和回放，在此基礎(chǔ)上又添加了用戶(hù)登陸功能。 用戶(hù)登錄程序模塊，其功能是模擬一個(gè)信號(hào)，再在這個(gè)模擬信號(hào)上截取相同長(zhǎng)度，不同起始點(diǎn)的兩個(gè)信號(hào)分別作為x(t)和y(t)信號(hào)，并顯示出x(t)和y(t)信號(hào)的峰值時(shí)間，再將x(t)和y(t)信號(hào)送入數(shù)據(jù)采集卡PCI—6221，數(shù)據(jù)采集程序主要DAQ assistant構(gòu)成，輸出設(shè)置為AO0，AO1端。 相關(guān)算法程序模塊 互相關(guān)算法程序模塊 差動(dòng)自相關(guān)算法程序模塊 采集信號(hào)程序模塊 ，給定傳感器間距L分別除以互相關(guān)和差動(dòng)自相關(guān)的峰值時(shí)間，得到流體流速，因?yàn)榱黧w流動(dòng)的信號(hào)無(wú)法測(cè)量而采用模擬信號(hào)代替，所以系統(tǒng)存在一定得誤差，導(dǎo)致流體流速有細(xì)微的差別，但速度基本上時(shí)正確的。 波形保存程序模塊 。因此將虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用于兩相流特性參數(shù)在線監(jiān)測(cè)，將促進(jìn)兩相流的檢測(cè)技術(shù)的研究和應(yīng)用。影響相關(guān)測(cè)速精度的因素很多，如兩個(gè)傳感器之間的距離L、采樣頻率、采樣點(diǎn)數(shù)等。兩個(gè)傳感器間距太大，上、下游信號(hào)間相似性減弱，測(cè)量結(jié)果的誤差增大；而L過(guò)小，L的相對(duì)測(cè)量誤差將迅速增加，因此，距離L的選擇，必須兼顧上，下游信號(hào)間的相關(guān)程度和 L的相對(duì)測(cè)量誤差之間的矛盾。由于條件所限本設(shè)計(jì)無(wú)法檢測(cè)與被測(cè)流體流動(dòng)狀況有關(guān)的流動(dòng)噪聲信號(hào)，只能模擬兩個(gè)信號(hào)x(t)和y(t)，因此測(cè)速系統(tǒng)的精度無(wú)法確定。本系統(tǒng)的采樣間隔直接影響到測(cè)量延時(shí)的精度。本測(cè)量系統(tǒng)的采樣頻率設(shè)定為8kHz～10kHz之間。當(dāng)然，外界的隨機(jī)干擾及儀器本身的誤差也會(huì)影響到測(cè)量速度的精度的。參考文獻(xiàn)[D].天津大學(xué)，2006，1，[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2002:158～160，[J].上海計(jì)量測(cè)試，2007，200:2～6[J].傳感器與微系統(tǒng)，2007，26(6):8～11，金寧德，[J].化工自動(dòng)化儀表，2005，32(1):1～5，[J].相關(guān)流量計(jì)量技術(shù)綜述，2008，1:32～37，孔令富，劉興斌，[J].電子器件，2007，30(4):1458～1461[D].內(nèi)蒙古科技大學(xué)，2008，5，[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2006，9(32):39～41[D].南京理工大學(xué)，2004，3[J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，1995，2:7～9，[M].浙江大學(xué)出版社，2000:208～20913.，[M].北京:清華大學(xué)出版社，2007，7，[J].儀器儀表用戶(hù)，2005，3，30～31，[J].北京理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，27(9)797～800附錄附錄A基于LabVIEW的流量測(cè)速用互相關(guān)器前面板附錄B基于LabVIEW的流量測(cè)速用互相關(guān)器程序圖致謝通過(guò)一階段的努力，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)《基于LabVIEW的流速測(cè)量用互相關(guān)器的設(shè)計(jì)》終于完成了，這意味著大學(xué)生活即將結(jié)束。在本設(shè)計(jì)的完成過(guò)程中，我的導(dǎo)師李文濤老師傾注了大量的心血，從選題到開(kāi)題報(bào)告，從寫(xiě)作提綱，到一遍又一遍地指出每稿中的具體問(wèn)題，嚴(yán)格把關(guān)，循循善誘，在此我表示衷心感謝。正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進(jìn)步，在此向他們表示我由衷的謝意，并祝所有的老師培養(yǎng)出越來(lái)越多的優(yōu)秀人才，桃李滿(mǎn)天下！完成畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)再次系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過(guò)程，畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，同樣也意味著新的學(xué)習(xí)生活的開(kāi)始。感謝各位老師的批評(píng)指導(dǎo)，感謝各位同學(xué)的幫