医学仪器I实验指导新.docx
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医学仪器I实验指导新
《医学仪器I》
实验指导书
雷茂生编
河南科技大学
医学技术与工程学院
实验一LabVIEW虚拟仪器入门
实验目的1.初步了解LabVIEW虚拟仪器程序的构成及运行机制.
2.初步掌握LabVIEW虚拟仪器程序设计方法.
实验内容1.创建一个虚拟仪器程序(VI)2.打开一个新的VI模板3.在前面板中加入一个控件4.改变信号类型5.在程序框图中连接对象6.运行VI程序9.调整信号10.在图表中显示两个信号11.定制Knob(旋钮)控件12.定制波形图
LabVIEW虚拟仪器入门
所有的LabVIEW程序都被称为虚拟仪器(VI),因为程序的外观和操作方式都与诸如示波器、万用表等实际仪器类似。
LabVIEW包括齐全的用于数据采集、分析、显示、存储数据、调试代码的工具。
在LabVIEW中,您可以利用控制件和显示件建立用户界面,即前面板。
控制件包括旋钮、按钮等输入控件,显示件包括图表、LED等显示器件。
在完成用户界面的创建后,您可以通过VI和结构添加代码来控制前面板上的对象。
这些程序代码就构成了程序框图。
利用LabVIEW,您可以和诸如数据采集设备、图像设备、运动控制设备等硬件进行通信,也可以和GPIB、PXI、VXI、RS-232、RS-485仪器通信。
创建一个虚拟仪器程序(VI)
在下面的练习中,您将创建一个VI,能够产生一个信号并把它在图表上显示出来。
当您完成练习,VI的前面板如图1-1所示。
图1-1采集信号VI的前面板
打开一个新的VI模板
LabVIEW模板包含的信息能够帮助您创建您的VI程序。
这些模板帮助您从LabVIEW起步。
完成下面的步骤,您可以创建一个VI程序来产生信号并把它显示在前面板上。
1.启动LabVIEW。
2.在LabVIEW对话框(图1-2)中,点击New按键来显示New对话框。
图1-2LabVIEW对话框
3.选择Createnew列表中的VIfromTemplate>>Tutorial(GettingStarted)>>GenerateandDisplay,这个模板VI程序产生并显示一个信号。
注意在Frontpanelpreview和Blockdiagrampreview区域有该模板VI的预览。
在图1-3中显示了New对话框及能够产生和显示信号的模板VI。
图1-3New对话框
4.单击OK键打开该模板,也可以双击在Createnew列表中的该模板VI的名字来打开该模板。
5.察看VI程序的前面板。
用户界面即前面板的背景是灰色的,在界面上有控制件和显示件。
前面板的标题栏说明了该窗口就是产生和显示信号VI的前面板。
注意如果前面板被隐藏,您可以单击Window>>ShowFrontPanel来显示它。
6.察看VI程序的程序框图。
程序框图的背景是白色的,包含控制前面板对象的VI和结构。
程序框图的标题栏说明了该窗口是产生和显示VI的程序框图。
注意如果程序框图隐藏,您可以单击Window>>ShowBlockDiagram来显示它。
7.在前面板工具条内,单击Run按钮,如左图所示。
8.注意这时在图表中显示一个正弦波。
9.在前面板上单击STOP按钮(如左图所示),可以停止VI运行。
10.
在前面板中加入一个控件
在前面板中的控件模拟实际仪器的输入装置,将数据传送给VI程序的流程框图。
许多实际仪器用旋钮来改变输入量。
完成下面的步骤在前面板中加入一个旋钮。
提示在练习中,您可以单击Edit>>Undo选项或快捷键
1.如果ControlsPalette(控件选板)(如图示1-4)在前面板没有显示,单击Window>>ShowControlsPalette选项来显示。
图1-4Controls选板
2.在控件选板中将光标移至NumericControls选板。
注意在控件选板中,当您移动光标经过图标时,相应的子选板的名字将显示于选板中所有图标的上方。
当您的光标在选板中的任一图标上停留时,将会显示其子选板、控制件或显示件的完整内容。
3.单击NumericControls图标,打开NumericControls选板。
4.在NumericControls选板中选择旋钮控件,并把它放在前面板中靠近波形图表的左边。
您在后面的练习中也将用到该旋钮来调节信号的幅值。
5.单击File>>SaveAs,将该VI程序保存到容易找到的位置,文件名为AcquiringaSignal.vi。
改变信号类型
程序框图中有一个标注为SimulateSignal的图标,表示SimulateSignalExpressVI。
该VI程序在默认状态下模拟一个正弦波。
完成下面的步骤来把信号改变为锯齿波。
1.选择Window>>ShowBlockDiagram或点击程序框图,显示程序框图。
注意SimulateSignalExpressVI(如左图所示)。
一个ExpressVI是程序框图的组件,用来实现一般的测量任务。
该VI程序可以根据您指定的设置来模拟一个信号。
2.右击SimulateSignalExpressVI图标,从快捷菜单中单击Properties,调出ConfigureSimulateSignal对话框。
3.从Signaltype下拉菜单中选择Sawtooth(锯齿波)。
注意在ResultPreview区域的图表中的波形改变为一个锯齿波。
ConfigureSimulateSignal对话框显示应如图1-5。
图1-5ConfigureSimulateSignal对话框
4.点击OK按钮,应用当前的设置并关闭ConfigureSimulateSignal对话框。
5.移动光标至SimulateSignalExpressVI底部的下降箭头。
6.当出现双向箭头时,如左边图标示,点击并拖拉ExpressVI的边框,直到出现Amplitude输入栏。
注意您是如何把SimulateSignalExpressVI展开来显示一个新的输入。
因为Amplitude输入出现在程序框图,您可以在程序框图中设置锯齿波的幅值。
在图1-5中,注意Amplitude是ConfigureSimulateSignal对话框中的一个选项。
当输入出现在程序框图和配置对话框中,例如Amplitude,您可以在任意情况下设置输入。
在程序框图中连接对象
为了让旋钮来改变信号的幅值,您必须在程序框图中把这两个对象联系起来。
完成下面的步骤,实现旋钮和SimulateSignalExpressVI中的
Amplitude输入之间的连线。
1.移动光标至Knob连线终端(如左图所示),直到位置工具出现。
注意光标如何变成箭头,即位置工具,如左图所示。
利用位置工具可以选择、定位对象和改变对象大小。
2.选择Knob连线终端,把它拖至SimulateSignalExpressVI的左侧。
确保Knob连线终端在循环中,如左图所示。
连线终端是前面板控制件和显示件的表示形式。
连线终端有入口和出口,用来在前面板和程序框图之间交换信息。
3.点击程序框图中的空白区,取消Knob连线终端的选择。
4.移动光标至Knob连线终端的箭头记号,如左图所示。
注意光标如何变成连线卷轴,即连线工具,如左图所示。
利用连线工具可对程序框图中的对象连线。
注意当一个对象处于选择状态时,光标不会切换到另一种工具。
5.当连线工具出现时,点击箭头标记,然后点击SimulateSignal
ExpressVI中的Amplitude输入栏,如左图所示,则把这两个对象连接起来。
注意显示了一个连线并连接了两个对象。
数据沿着连线从连线终端流向ExpressVI。
6.单击File>>Save,保存该VI程序。
运行VI程序
运行VI程序实现您的方案。
完成下面的步骤来实现该采集信号VI程序。
1.单击Windows>>ShowFrontPanel或点击前面板,显示前面板。
提示快捷键
2.点击Run按钮。
3.移动光标到Knob控件。
注意光标如何变成小手,即操作工具,如如左图所示。
利用操作工具来改变控件的数值或选择控件内的文本。
4.利用操作工具,旋转旋钮来调节锯齿波的幅值。
注意当您旋转旋钮时,锯齿波的幅度如何改变。
另外图表的Y轴根据幅值的改变自动确定座标范围。
Run按钮变成一个黑色箭头时,表明此VI程序正在运行。
这时您不可以编辑前面板或程序框图。
5.点击STOP按钮,停止VI运行,如左图所示。
注意尽管AbortExecution
按键看上去像一个停止按键,AbortExecution按键并不总能正确地关闭VI程序。
NI推荐您使用前面板的STOP按键来停止您的VIs。
当出现错误使得STOP按键无法停止应用程序时,可以使用AbortExecution按键。
调整信号
完成下面的步骤来加入信号的缩放,并在前面板内的图表中显示结果。
1.在程序框图中,利用位置工具双击SimulateSignalExpressVI与WaveformGraph连线终端之间的连线,如左图所示。
2.按下
2.如果函数选板隐藏,如图1-6,单击Window>>ShowFunctionsPalette来显示。
图1-6Functions选板
4.在Arithmetic&Comparison选板中选择ScalingandMapping
ExpressVI,如左图所示,并在程序框图中,把它放置在循环SimulateSignalExpressVI与WaveformGraph连线终端中间。
如果在ExpressVI与连线终端之间没有空间,把WaveformGraph连线终端向右移。
注意当您把此ExpressVI放入到程序框图内时,ConfigureScalingandMapping对话框会自动打开。
5.在Slope(m)文本框中输入10,定义缩放系数值。
ConfigureScalingandMapping对话框显示如图1-7。
图1-7ConfigureScalingandMapping对话框
6.点击OK按钮应用当前配置,并关闭ConfigureScalingandMapping对话框。
7.移动光标到SimulateSignalExpressVI的Sawtooth输出端的箭头。
8.当连线工具出现时,点击箭头,然后点击ScalingandMappingExpressVI的Signals输入端的箭头,如左图所示,来实现这两个对象的连线。
9.利用连线工具,把ScalingandMappingExpressVI的ScaledSignals输出与WaveformGraph连线终端连接起来。
注意ExpressVI和连线终端之间的连线。
在ExpressVI与连线终端上的箭头表明了数据沿着连线的流向。
程序框图如图1-8所示。
图1-8采集信号VI的程序框图
10.单击File>>Save保存此VI程序。
在图表中显示两个信号
为了在同一图表内比较SimulateSignalExpressVI产生的信号和经ScalingandMappingExpressVI调节后的信号,可以使用MergeSignals函数。
完成下面的步骤实现在同一图表内显示两个信号。
1.移动光标至SimulateSignalExpressVI的Sawtooth输出端的箭
头标记。
2.利用连线工具,把Sawtooth输出连线至WaveformGraph连线
终端。
MergeSignal函数,如(左图所示),有两个连接线。
这个函数把两个独立的信号结合起来,使它们能够在同一图表内显示。
程序框图如图1-9所示。
图1-9显示MergeSignals函数的程序框图
3.单击File>>Save保存此VI程序,也可使用快捷键
保存。
4.返回至前面板,运行VI,并且旋转旋钮(Knob控件)。
注意图表显示锯齿波和缩放的信号,图表y轴的最大值自动地改
变为旋钮控件数值的10倍。
缩放的产生是由于在Scalingand
MappingExpressVI内的slope(斜率)设置为10。
5.点击STOP按钮。
定制Knob(旋钮)控件
Knob控件能改变锯齿波的幅值,因此标志为Amplitude(幅度)可恰当地反映此旋钮的功能。
完成下面的步骤可以定制在前面板内一个控件的外观。
1.右击旋钮控件并从快捷菜单中单击Propreties,显示出KnobProperties对话框
2.在Apperance标签的Label区域内,删除Knob标记,并在文本
框内键入Amplitude。
KnobProperties对话框显示如图1-10。
图1-10KnobProperties对话框
3.点击Scale标签,在ScaleStyle区域选中RampVisible复选框
注意在前面板内的旋钮控件会立即反映出这些变化。
4.单击OK按钮,应用当前的配置并关闭KnobProperties对话框。
5.保存此VI程序。
提示在您创建您的VI时,您可以试验不同的属性和配置设置,您也可以添加或删除对象。
记住单击Edit>>Undo或快捷键
6.利用KnobProperties对话框,您可以试验knob其它属性。
例如,点击Scale标签内的调色盒,您可以改变MarkerTextColor所对应的颜色。
7.当您试验时,点击Cancel按钮可以使您改变的设置无效。
如果应
用您改变的设置,则点击OK按钮。
定制波形图
波形图显示了两个信号。
为了区分缩放信号的曲线和模拟信号的曲线,
您需要定制曲线绘制。
完成下面的步骤可以定制在前面板内显示件的外
观。
1.移动光标至波形图中的曲线图例顶部。
注意在图表中有两个曲线,在曲线图例中却只显示了一条曲线。
2.当双向箭头出现时,如图1-11,点击并拖曳曲线图例的边框直到出
现第二条曲线名字。
图1-11展开一个曲线图例
3.右击波形图,从快捷菜单中单击Properties,显示出Graph
Properties对话框。
4.在Plots标签内,从下拉菜单中选择Sawtooth。
点击LineColor
调色盒显示出颜色拾取工具,并选择一个新的线条颜色。
5.从下拉菜单中选择Sawtooth(Scaled)。
6.选中Don’tusewaveformnamesforplotnames复选框。
7.在Name文本框内,删除现在的标记,改变该条曲线的名字为
ScaledSawtooth。
8.点击OK按钮,应用当前的配置,并关闭GraphProperties对话框。
注意:
在前面板内的曲线颜色发生了改变。
9.利用GraphProperties对话框试验图表的其它属性。
例如,在
Scales标签内,禁用自动缩放功能。
10.当您试验时,点击Cancel按钮可以使您改变的设置无效。
如果应
用您改变的设置,则点击OK按钮。
11.保存并关闭该VI程序。
实验小结
以下内容总结了本实验的主要概念。
新建(New)对话框和VI模板
New对话框包含许多LabVIEWVI模板,也包括在本手册所使用的模板。
VI模板可以帮助您开始创建常用的测量及其它任务的VI。
VI模板包括ExpressVIs、函数选板和前面板对象,这些模板均可以用来创建常用的测量应用程序。
您可以通过下列方法中的一种来打开New对话框。
@点击LabVIEW对话框内的New按钮。
@点击LabVIEW对话框内的New按钮上的箭头,并从New下拉菜单中点击New。
@在前面板和程序框图的菜单栏内,单击File>>New。
前面板
前面板是VI的图形用户界面。
此界面包括控制件(Controls)和显示件(Indicators),即VI程序相互作用的输入输出端口。
控制件和显示件均位于控件选板(ControlsPalette)。
控制件包括旋钮、按钮、刻度盘等输入控件。
控制件模拟实际仪器的输入装置,将数据传送给VI程序的程序框图。
显示件包括图表、LED等显示器件。
显示件模拟实际仪器的输出装置,显示程序框图中采集或生成的数据。
属性对话框
利用属性对话框或快捷菜单,可以配置前面板内的控制件和显示件的外观和行为。
右击在前面板的一个控制件或显示件,并单击快捷菜单中的Properties,来打开该对象的属性对话框。
VI运行时,则不能打开控制件或显示件的属性对话框。
程序框图
程序框图包含VI所运行的图形化源代码。
前面板上的对象在程序框图中显示为带有连线终端的图标。
连线连接控制和显示件的终端到ExpressVIs。
通过连线,数据从控制件流向ExpressVIs,又从ExpressVIs流向ExpressVIs,最后从ExpressVIs流向显示件。
ExpressVI
利用在FunctionsPalette(函数选板)中的ExpressVI可以实现常用的测量任务。
默认情况下,当您在程序框图中放置ExpressVI时,将弹出其属性配置对话框。
设定配置对话框内的选项,来设定ExpressVI的功能。
在程序框图内,ExpressVI作为可扩展的节点,在外观上是一个有蓝色区域包围的图标。
您可以调整一个ExpressVI的大小,来显示它的输入输出。
输入接收数据,输出返回数据。
您可以任意配置ExpressVI的输入端和输出端。
实验要求:
1、画出MergeSignals函数的程序框图
2、画出波形图
实验二分析和保存信号
实验目的1.熟悉掌握利用分析信号的ExpressV对信号进行基本分析的程序设计方法。
2.掌握把分析得到的数据存储到文件中的方法。
实验内容1.利用模板建立VI程序2.打开一个新的模板VI3.修改程序框图
4.修改前面板5.分析信号的幅值6.添加警示灯7.设置报警等级界限
8.向用户报警配置VI使数据保存至文件9.保存数据到文件10.添加按钮来触发数据存储12.用户控制下保存数据。
分析和存储信号
LabVIEW包含一套用来分析信号的ExpressVI。
本实验将教您如何使用
LabVIEW对信号进行基本分析,并把分析得到的数据存储到文件中。
利用模板建立VI程序
下面将创建一个VI程序。
它可以产生一个信号,分离出该信号的DC分量,显示信号是否超出界限,并记录数据。
当您完成该实验,VI程序的前面板如图2-1。
图2-1警示灯(WarningLight)VI的前面板
打开一个新的模板VI
创建本VI程序,您可以从New对话框开始。
完成下面的步骤来选择一个新的模板VI,来产生、分析和显示信号。
1.在LabVIEW对话框,点击New按钮,显示New对话框。
注意打开New对话框,您可以点击New按钮上的箭头并在New下拉菜单中单击New,也可以在前面板或程序框图的菜单栏单击File>>New。
2.选择在Createnew列表中的VIfromTemplate>>Tutorial(Getting
Started)>>Generate,Analyze,andDisplay模板。
该模板VI模拟一个信号,并分析信号获得它的均方根(RMS)值。
3.点击OK按钮,打开该模板。
您也可以双击在Createnew列表中的
该模板VI的名字来打开模板。
4.按快捷键
5.如果ContextHelp窗口,如图2-2,没有显示,在程序框图的菜单
栏单击Help>>ShowContextHelp,显示ContextHelp窗口。
注意您也可以按快捷键
图2-2ContextHelp窗口
6.移动光标至AmplitudeandLevelMeasurementsExpressVI,如(左
图所示)。
注意当您移动光标至ExpressVI上时,ContextHelp窗口会显示有关ExpressVI的信息,包括配置信息。
保持ContextHelp窗口打开,
在您完成本练习剩余部分过程中,您会发现它是如何提供有用的信息。
修改程序框图
SimulateSignalExpressVI默认模拟一个正弦波。
改变在ConfigureSimulateSignal对话框中的选项,可以定制其模拟产生的信号。
完成下面的步骤,把模拟信号由正弦波改变为叠加有均匀白噪声的DC信号。
1.右击SimulateSignalExpressVI,在快捷菜单中单击Properties,
显示出ConfigureSimulateSignal对话框。
2.从下拉菜单SignalType中选择DC。
3.选中Addnoise复选框,在DC信号上叠加噪声。
4.在NoiseAmplitude文本框中键入0.1。
注意在ResultPreview区域显示一个随机信号。
ConfigureSimulateSignal对话框显示如图2-3。
图2-3ConfigureSimulateSignal对话框
5.点击OK按钮,保存当前的配置,并关闭ConfigureSimulateSignal
对话框。
6.按
7.运行VI程序。
注意在图表内显示的信号和在数字显示控件中的信号RMS值。
8.点击STOP按钮。
9.单击File>>SaveAs,保存该VI程序到容易找到的位置,命名为
Analysis.vi。
修改前面板
如果您决定不使用模板附带的显示控件,您可以删除它。
完成下面的步骤,实现从前面板删除RMS显示控件。
1.移动光标到RMS显示控件上,直到出现位置工具。
2.点击RMS显示控件,如(左图所示),选择它并按
3.
显示程序框图。
这时在程序框图中有一个带有红色X的虚线,如(左图所示)。
这是一个断掉的连线。
注意Run按钮,如左边图标,断裂显示表示VI程序不能运行。
4.点击断裂的Run按钮
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