摘 要：虚拟仪器与传统仪器不同,传统仪器是由生产厂家定义制造的,具有固定的外观和功能;虚拟仪器通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机地融合为一体,从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起,大大缩小了仪器硬件的成本和体积,并通过软件实现对数据的显示、存储以及分析处理. 本文描述了虚拟仪器软件平台LabVIEW的特点,重点对基于LabVIEW的虚拟电压表的设计和实现进行了讨论。关键词：LabVIEW;虚拟
摘 要：虚拟仪器与传统仪器不同,传统仪器是由生产厂家定义制造的,具有固定的外观和功能;虚拟仪器通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机地融合为一体,从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起,大大缩小了仪器硬件的成本和体积,并通过软件实现对数据的显示、存储以及分析处理. 本文描述了虚拟仪器软件平台LabVIEW的特点,重点对基于LabVIEW的虚拟电压表的设计和实现进行了讨论。
关键词：LabVIEW;虚拟仪器;传统仪器;电压表
引 言
现代计算机技术和信息技术的迅猛发展,引起了测量仪器和测试技术的巨大变革。人们曾为测量仪器从模拟化、数字化到智能化的进步而欣喜,也为自动测试技术的日新月异的发展所鼓舞,当今虚拟仪器技术的出现又使得测量仪器步入了高科技的殿堂。它充分利用计算机系统强大的数据处理和显示能力,利用软件完成数据的采集、控制、数据分析和处理以及测试结果的显示等,通过软、硬件的配合实现传统仪器的各种功能,真正实现了“软件即仪器”的概念,用户可以方便地对仪器进行维护和扩展。
电压是电路中常用的电信号,通过电压测量,利用基本公式可以导出其它的参数。因此,电压测量是其他许多电参数和非电参数量测量的基础,测量电压相当普及的一种测量仪表就是电压表。但常用的是模拟电压表,其根据检波方式的不同,有峰值电压表、均值电压表和平均值电压表,它们都各自做成独立的仪表,这样,使用模拟电压表进行交流电压测量时,必须根据测量要求选择仪表。另外,多数电压表的表头是按正弦交流有效值刻度的,测量非正弦波时,必须经过换算才能得到正确的测量结果,这对一般用户,尤其对学生做实验整理数据来说是很麻烦的一件事.而采用虚拟电压表,可将表征交流电压特征的峰值、平均值和有效值集中在一块面板上显示,测量时可根据波形在面板上选择仪表,用户可通过面板指示值对测量结果进行分析比较,大大简化了测量步骤。
开发环境的选择虚拟仪器应用程序的开发环境主要有两种：一种是基于传统的文本语言的软件开发环境,常用的有Lab Windows/CVI、 Visual BASIDC =VC++等;一种是基于图形化语言的软件开发环境,常用的有Lab VIEW和HP VEE。其中LabVIEW图形化软件开发系统是用工程人员所熟悉的术语和图形化符号代替常规的文本语言编程,界面友好,操作简便,可大大缩短系统开发周期,深受专业人员的青睐. 所以,虚拟电压表的设计平台采用NI公司的LabVIEW 6i进行。采用LabVIEW编程设计的虚拟电压表,显示出的波形比传统电压表更清晰,而且在图形用户界面上,可随意调整输入波形和输入量的大小,方便用户进行比对,使虚拟电压表的设计开发具有现实意义和实用价值。
设计过程
传统电压表
传统电压表一般由阻抗变阻器、放大器、检波器和表头四大部分组成。按对波形响应的输出量分为峰值电压表、均值电压表和有效值电压表. 它们的工作原理类似,只是检波电路参数有所不同。其中峰值电压表采用二级管峰值检波器,表头偏转正比于被测电压(任意波形)的峰值;均值电压表一般都采用二极管全波或桥式整流电路作为检波器,表头偏转正比于被测电压的平均值;有效值电压表则经常采用两种方法进行变换,即模拟计算电路来实现测量.因此,对不同的测量对象必须选用不同的测量仪表。另外,传统仪器大都具有固定的装置,有外壳、操作面板、信号输入输出接线端子,还有开关、旋钮等. 测试结果由指针式仪表、数字仪表、图表或打印等几种形式输出。因此,传统仪器的面板和功能只能由仪器厂家来定义、制造,用户无法改变. 如用户选择了均值检波电压表,那么电压表不管波形如何,测量的都是平均值,而且该类电压表只适合测量高频交流电压,我们是无法改变的。 如果要求测量有效值,一是利用波形因数进行换算,另一种方法则是换用有效值检波的电压表. 显然,无论哪种方法,都是比较麻烦的。
虚拟电压表
虚拟仪器(Virtual Instrument)是基于计算机和标准总线技术的模块化系统,通常它是由控制模块、仪器模块和软件组成,由软件编程来实现仪器的功能。在虚拟仪器中,计算机显示器是惟一的交互界面,物理的开关、按键、旋钮以及数码管等显示器件均由与实物外观相似的图形控件来代替,操作人员通过鼠标或键盘操作虚拟仪器面板上的旋钮、开关
