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因此,电压测量是其他许多电参数和非电参数量的基础。
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。
模拟电压表根据检波方式的不同。
分为峰值电压表、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,而测量非正弦波时,必须经过换算才能得到正确的测量结果,从而给实际工作带来不便。
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显示在一块面板上,测量时可根据波形在面板上选择仪表,用户仅通过面板指示值就能对测量结果进行分析比较,大大简化了测量步骤。
【关键词】虚拟仪器电压表虚拟电压表LabVIEW
Abstract
Virtualinstrumenthasstrongdataprocessingability,andhavemanydifferentinstrumentsfunctioninabody,tosharewithalltheresourcesfromthecomputer,andrealizetheordinaryinstrumentcanrealizethefunction.Andhaveagoodhuman-machineinterfacedesign,easytooperate,andequipment,highlevelofintegrationandflexibility.Voltageiscommonlyusedinthecircuitofelectricsignal,throughthevoltagemeasurement,usingthebasicformulacanexportotherparameters.So,thevoltagemeasurementsaremanyotherelectricparametersandtheelectricityandnumberofthefoundation.Measuringvoltageisquitepopularakindofmeasuringinstrumentvoltmeteris,butcommonlyusedissimulatedvoltmeter.Simulationaccordingtothedifferentmethodsofdetectionvoltmeter.Dividedintopeakvoltmeter,meanvoltmeterandaveragevoltmeter,theyareallmadeoftheindependenteachinstrument.So,usingsimulationvoltmetercommunicatevoltagemeasurement,mustaccordingtotherequirementandthechoiceofmeasurementinstruments.Inaddition,mostofthevoltmeterheaderisaccordingtothesineexchangeRMSofscale,andmeasuringthesinewave,mustpassaconversiontogetthecorrectmeasuringresults,andgiventotheactualworktobringinconvenience.Withthevirtualvoltmeter,canbeacvoltagecharacteristicpeakofcharacterization,averageandeffectivevalueinapanelondisplay,measurementwhenthewaveforminpanelchooseinstrument,theuseronlythroughthepanelcanindicatingvalueonthemeasurementresultscarriesontheanalysiscomparison,greatlysimplifyingthemeasurementsteps。
【Keywords】VirtualinstrumentvoltmeterVirtualvoltmeterLabVIEW
目录
前言
随着科学技术的发展,人们在监控与监测生产过程、居住环境、生活质量等过程中,制造了各种各样科学仪器。
而传统仪器如模拟式仪器仪表、数字化仪表、内部有微处理器的智能仪器等,其对于用户来说是一个封闭的系统,仪器的面板、旋钮、开关和显示方式,内部电路及仪器所能提供的功能都是固定的,与其他设备的连接也受限制。
大规模集成电路技术和通信技术的飞速发展,仪器技术领域发生了巨大变化。
从最初的模拟仪器发展到现在的数字化仪器、嵌入式系统仪器和智能仪器;
新的测试理论、测试方法不断应用于实际;
新的测试领域随着学科门类的交叉发展而不断涌现;
仪器结构也随着设计思想的更新而不断发展。
仪器技术领域的各种创新积累起来使现代测量仪器的功能和作用发生一质的飞跃。
尤其是以计算机为核心的设计思想以及仪器系统与计算机软件技术的紧密结合,导致了仪器的概念发生了突破性的变化,出现了一种全新的仪器概念——虚拟仪器(VirtualInstrumentation,VI)。
虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。
虚拟仪器研究中涉及的基础理论主要有:
计算机数据采集和数字信号处理。
第一章绪论
第一节国内外虚拟仪器技术的发展
近年来,虚拟仪器技术在国际上发展非常迅速。
这要归功于虚拟现实技术的发展,该技术虚拟化仪器模式——虚拟仪器,特别适用于当今越来越复杂的测试需求。
虚拟仪器技术突破了传统电子仪器以硬件为主体的模式,将日益普及的计算机技术与传统的仪器仪表技术结合起来,使用户利用计算机、一组软件和极少的必需硬件,就可在屏幕上虚拟出与传统仪器相似的显示面板,使用者通过鼠标和键盘操纵面板上的虚拟按钮、开关、旋钮来实现传统仪器的各种功能操作,通过面板上的虚拟显示屏、数码显示器和指示灯了解仪器的状态读取或打印测量结果,方便灵活地完成对被测试测量的采集、分析、判断、显示及数据存储等。
与台式仪器,虚拟仪器在功能、性能上并不逊色,并又有使用方便,操作简洁的特点。
以RIGOL新近推出的VS5000系列虚拟数字示波器为例,它在性能上具有诸多优势,包括双通道的模拟输入和16通道的数字输入通道、400MSa/s的实时采样率、25GSa/s等效采样率、1M的存储深度、高速USB2.0接口、LAN接口以及20种自动测量功能,还具有双通道储存深度及双通道加外触发模式。
另一方面,VS5000体积非常小巧,可任意放置,精密加工的铝合金外壳,也使得该产品非常美观耐用。
工程师们借助使用VS5000系列虚拟数字示波器,可以解决许多要求很高的应用,例如电子线路调试、电路功能测试、信号逻辑关系验证、混合信号电路测量以及教育和技术培训等。
举例来看,在工厂验证产品的质量时,要靠测量到的信号来判断是否正常,收集很多的信号验证其逻辑关系。
VS5000系列虚拟数字示波器收集到信号,在电脑上生成数据,利用软件可以使信号的逻辑关系得到快速的验证。
正是随着虚拟仪器技术的功能和性能不断提高,如今在许多应用中它为用户提供了另外一种选择。
目前,虚拟仪器产品已经实现在航空、航天、通信、医疗、电力、石油勘探、铁路等行业普及应用。
刘洋教授曾介绍过,虚拟仪器彻底打破了传统仪器只能由生产厂家定义,用户无法改变的局面,从而使得任何一个用户都可以方便灵活地用鼠标或按键在计算机显示屏幕上操作虚拟仪器软面板的各种“旋钮”进行测试工作,并可以根据不同的测试要求通过窗口切换不同的虚拟仪器,或通过修改软件来改变、增减虚拟仪器系统的功能与规模。
虚拟仪器具有的这种“可开发性”和“可扩展性”等优越特点使虚拟仪器具有强大的生命力和竞争力。
业界普遍认为,伴随着PC、半导体和软件功能的进一步更新,未来虚拟仪器技术的发展将为测试系统的设计提供一个极佳的模式,并且使工程师们在测量和控制方面得到无以伦比的强大功能和灵活性。
虚拟仪器从概念诞生到现在,不过20年的历史。
国际上从1988年开始陆续有虚拟产品面市,当时有五家制造商推出30种产品,此后,虚拟仪器产品成倍增加,到1994年底,虚拟仪器制造厂已达95家,共生产1000多种虚拟仪器产品,销售额达2.93亿美元,占整个仪器销售额76亿美元的4%。
据预测,21世纪前10年,虚拟仪器的生产厂家将超过千家,品种将达数千种,市场潜力巨大。
同时,我们能够看到欧美,特别是美国企业在虚拟仪器开发平台上处于垄断地位,在市场上的状况也同样如此。
目前,国外企业在中国虚拟仪器市场占据着绝大部分的市场份额。
据统计,我国进入“211工程”的100所高等院校有70多所选用了国外公司的产品。
限于美国在虚拟测试测量及自动化领域的垄断地位,国内引进一套相关开发软件需要5000美元,引进一套虚拟仪器硬件设备需要10多万元人民币,采用其软硬件系统建设虚拟仪器研究实验室更是价格不菲。
实际上,我国虚拟仪器的发展并不晚,几乎和国外领先企业处于同一时期。
但由于众所周知的原因,整个仪器行业,包括虚拟仪器发展在过去的20年中,大部分时间处于停滞阶段。
好在以RIGOL为代表的国内测试测量厂商已经意识到了这个问题。
在我国仪器仪表行业整体回暖的大环境下,虚拟仪器也得到发展,特别是以计算机加数模转换及软件应用来实现传统仪器中的示波器、频谱分析仪等,有力打破了国外企业垄断的市场局面,促进了国内仪器行业的全面繁荣。
第二节课题设计的目的及意义
在高等院校电工及电子类课程中,实验是一种重要的教学手段,学生通过做实验,可以加深对所学知识的理解,增强学习的兴趣,提高动手能力,锻炼在实践中发现问题、分析问题和解决问题的能力。
但是,近年来各大高校纷纷扩招,学生人数急剧增加,实验室的设备和规模都难以满足需要,实验室常规设备有的己经老化,有的技术上有些落后,在当前学校经费较少的情况下,如果大量增加常规仪器、仪表的配置,学校财力难以支付。
又因为基础实验室是面向所有的工科专业,任务异常繁重,实验室常常只能应付学生按教学大纲要求做一些最简单的验证实验,学生很少有机会去反复熟悉常用仪器仪表的使用,更很少有机会做设计性实验,这对调动学生积极性,培养创新精神,加强实践动手能力都十分不利。
虚拟仪器的出现很好的解决了这个问题。
虚拟仪器是指具有虚拟仪器面板的个人计算机仪器。
在虚拟仪器系统中,用计算机灵活强大的软件代替传统仪器的某些部件,用人的智力资源代替许多物质资源,通过一组软件和硬件,形成既有普通仪器的基本功能,又有一般仪器所不具备的特殊功能的新型仪器。
结合数据库技术和软件技术,可以在虚拟仪器的基础上形成虚拟仪器实验室。
与传统的实验室相比,虚拟仪器实验室具有以下优势:
①减少实验设备资金的投入。
首先,在一台计算机上就可以买现诸如示波器、函数发
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