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22020636基于虚拟仪器技术数据分析处理系统

  • 简介:摘 要:本文所述研究工作以研制开发一套基于虚拟仪器技术的信号产生及数据分析处理系统为目的。首先概括地介绍了虚拟仪器的基本概念、结构以及特点,并对虚拟仪器开发平台LabVIEW及其编程语言作了简要论述。接着对目标工...
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[目录]
第1章 绪 论
第2章 虚拟仪器概述
第3章 虚拟信号发生器系统设计
第4章 虚拟信号示波器设计
第5章 虚拟信号发生器实际输出波形与分析
第6章 总结和展望
附录1 开发虚拟仪器程序的一般步骤

[摘要]
本文所述研究工作以研制开发一套基于虚拟仪器技术的信号产生及数据分析处理系统为目的。首先概括地介绍了虚拟仪器的基本概念、结构以及特点,并对虚拟仪器开发平台LabVIEW及其编程语言作了简要论述。接着对目标工程进行了镇密的分析,包括系统功能需求分析、系统所应测量的参数、系统应达到的精度及各个参数的测试方法.其次详细论述了系统硬件的构成及实现,介绍了所采用的多功能数据采集模块DAQ-2010的结构框架、原理及使用。最后,详细阐述了系统软件的设计,包括软件框架、流程、底层驱动函数及各功能模块的实现过程,并给出了本系统对某型飞机交流电源参数的实际测试结果。
针对传统台式任意波形信号发生器体积庞大、接口不灵活、系统封闭、功能固定、价格昂贵等缺点,本文论述一种新型便携式虚拟任意波信号发生器:它在必要的硬件平台的支持下,在通用计算机上通过软件实现仪器中数据分析处理、人机交换和显示等几部分功能模块,有性价比高、功能多、灵活性强、人机界面好、使用方便等优点。

[正文]
第1章  绪 论
第1.1节 信号发器与虚拟仪器概论及发展
测量仪器从宏观上可以分为两大类,即激励和检测,其中激励仪器主要是各类信号发生器。任意波信号发生器中的一种,广泛应用于电子测量、电力电子的测量、电力工程、物矿勘探、医疗、振动分析、声学分析、故障诊断及教学科研等多方面,是工程师进行产品研发和生产的必备仪器之一。它的主要功能是为了待测设备提供稳定、可靠并可以人工调节和控制的信号源,如正弦波、方波、三角波、锯形波、白噪声和扫频信号以及用户定义的任意波形。
LabVIEW是美国NI公司推出的一种基于G语言(Graphics Language,图形化编程语言)的虚拟仪器软件开发工具.主要用于开发数据检测、数据测量采集系统、工业自动控制系统和数据分析系统等领域。LabVIEW与C, Pascal, Basic等传统编程语言相似,但他们最大的区别是:传统的编程语言用文本语言编程,而LabVIEW使用图形化编程语言G编写程序,产生的程序是框图的形式,界面非常直观形象。LabVIEW中的程序称为VI(Virtual Instrument),每个VI有三个主要部分:前面板、框图程序、及图标了连接端口。前面板用于模拟真实仪器的前面板;框图程序利用图形编程语言对前面板上的控件对象进行控制;图标/连接端口用于把LabVIEW程序定义成一个子程序,从而实现模块化编程。LabVIEW特点可归结为以下几个方面:
(1)图形化的编程方式,使用直观形象的数据流程图式的语言书写程序源代码。
(2)提供了丰富的数据采集、分析及存储的库函数。
(3)提供程序调试功能,如设置断点或探针,单步执行,语法检查等。
(4) 32bit的编译器编译生成32bit的编译程序,保证用户数据采集、测试和测量方案的高速执行。
第1.2节 信号发生器的发展史
信号发生器的历史可以追溯到上世纪40年代,1943年惠普为海军研究实验室开发了第一台信号发生器,从而使得人们在测试设备时可以利用可控的信号源进行比较完善和安全的测试和测量。在随后的二十年间,信号发生器一直随着电子技术、计算机技术的发展而发展,几乎成为这些技术发展的一个缩影。从技术上看,信号发生器经历了由模拟信号发生器、数字式信号发生器到虚拟仪器的发展过程,如图1-1所示。
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[参考文献]
[ 1 ]  杨乐平、李海涛、杨 磊. LabVIEW程序设计与应用[M ].第2版. 北京:电子工业出版社, 2005.
[ 2 ]  周求湛,钱志鸿,刘萍萍,等. 虚拟仪器与LabVIEW7 Express程序设计[M ]. 第1 版. 北京:北京航空航天大学出版社,2004. 1862188.
[ 3 ]  秦树人. 智能控件化虚拟仪器系统原理与实现[M ]. 科学出版社, 2004.
[ 4 ]  陈循,温熙森,虚拟信号发器生成信号的误差分析,强度与环境,2000.4
[ 5 ] 董中华, 智能信号发生器设计,青岛大学报,1995.12
[ 6 ] 张毅 周绍磊 杨秀霞 编著。虚拟仪器技术分析与应用。 机械工业出版社2004.2
[ 7 ] 许丽净虚拟仪器技术研究太原:华北工学院, 1998 .1
[ 8 ] 韩慧莲、徐建华、许丽净通用虚拟仪器软面板设计自动化仪表, 2 1998 19(3) 15-16
[ 9 ] 楚思慧,虚拟仪器技术及应用武汉:华中理工大学, 1997  3 .PC .
[ 10 ] 王华、叶爱亮、曹凌云等 编程实例与技巧北京:机械工业出版社 1999 4 Visual C++ 6.0 .
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[原文截取]
摘 要:本文所述研究工作以研制开发一套基于虚拟仪器技术的信号产生及数据分析处理系统为目的。首先概括地介绍了虚拟仪器的基本概念、结构以及特点,并对虚拟仪器开发平台LabVIEW及其编程语言作了简要论述。接着对目标工程进行了镇密的分析,包括系统功能需求分析、系统所应测量的参数、系统应达到的精度及各个参数的测试方法.其次详细论述了系统硬件的构成及实现,介绍了所采用的多功能数据采集模块DAQ-2010的结构框架、原理及使用。最后,详细阐述了系统软件的设计,包括软件框架、流程、底层驱动函数及各功能模块的实现过程,并给出了本系统对某型飞机交流电源参数的实际测试结果。
针对传统台式任意波形信号发生器体积庞大、接口不灵活、系统封闭、功能固定、价格昂贵等缺点,本文论述一种新型便携式虚拟任意波信号发生器:它在必要的硬件平台的支持下,在通用计算机上通过软件实现仪器中数据分析处理、人机交换和显示等几部分功能模块,有性价比高、功能多、灵活性强、人机界面好、使用方便等优点。
关键词:虚拟仪器、 信号处理、 数据采集、 LabVIEW 、测试系统
Abstract:In this paper, a signal p.....
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