虛擬器畢業(yè)論文----虛擬儀器在信號處理和教學(xué)實驗中的應(yīng)用

1、<p>　　虛擬儀器在信號處理和教學(xué)實驗中的應(yīng)用</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文介紹了LabVIEw 圖形化軟件設(shè)計的虛擬儀器在信號處理和電機性能測試中的應(yīng)用。該儀器具有采集、數(shù)據(jù)處理分析、結(jié)果顯示、網(wǎng)絡(luò)化等功能，用于測試時，能馬上給出測量系統(tǒng)特性曲線，還可將輸出波形／數(shù)據(jù)加以保存以便查閱或打印。同時在實驗過程中省去

2、了繁雜的記錄數(shù)據(jù)、輸人數(shù)據(jù)等中間過程，儀器網(wǎng)絡(luò)化的實現(xiàn)，不僅解決了高校儀器投資成本高的問題，而且提高了我們的積極性和實驗的靈活性，充分體現(xiàn)了該虛擬儀器的優(yōu)越性。針對測試技術(shù)課程實驗教學(xué)設(shè)備不足、概念抽象、計算繁雜等困難，基于目前興起的虛擬儀器技術(shù)，設(shè)計了信號處理計算機模擬實驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)用于實驗教學(xué)，效果顯著。</p><p>　　關(guān)鍵詞：虛擬儀器；數(shù)據(jù)處理；網(wǎng)絡(luò)化；LabVIEW PCI一6013</p

3、><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　0 引 言1</b></p><p>　　1 虛擬儀器的概念2</p><p>　　1．1 虛擬儀器的4大優(yōu)勢2</p><p>　　1．2 什么是LabVIEW3</p><p&g

4、t;　　1．3 虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域4</p><p><b>　　1．4 小結(jié)4</b></p><p>　　2 虛擬儀器用于信號處理5</p><p>　　3 虛擬儀器用于電機測試7</p><p>　　3．1 頻率、功率因數(shù)及輸入功率的計算7</p><p>　　3．1．1 頻率

5、的計算7</p><p>　　3．1．2 有功功率的計算7</p><p>　　3．1．3 轉(zhuǎn)差率計算8</p><p>　　3．2 虛擬儀器面板設(shè)計8</p><p>　　4 測試儀器的網(wǎng)絡(luò)化11</p><p>　　5 在實驗教學(xué)中的應(yīng)用13</p><p><b>　

6、　6 結(jié) 論14</b></p><p><b>　　參考文獻15</b></p><p><b>　　致 謝16</b></p><p><b>　　0 引 言</b></p><p>　　測試技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，使得測控儀器

7、的性能更趨于向智能化、多功能化、多樣化、靈活性強的方向發(fā)展，然而成本也是設(shè)計、購買儀器所必須考慮的一個問題，因此在充分保證儀器性能的前提下應(yīng)將成本降到最低。</p><p>　　虛擬儀器技術(shù)的出現(xiàn)為解決這一問題提供了有利條件，虛擬儀器是具有虛擬儀器面板的個人計算機測試儀器，可由通用PC機，模塊化功能硬件和控制軟件組成，具有良好的直觀性、較強的代碼復(fù)用性，修改或增加功能靈活，易于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。操作人員通過顯示屏上的虛

8、擬儀器面板，完成對各種被測信號的采集與控制、分析與處理、顯示與輸出。</p><p>　　目前，高校學(xué)生人數(shù)大大增多，以往的實驗儀器已經(jīng)遠遠不能滿足需求，而要增強學(xué)生的動手與實踐能力，必須為學(xué)生提供良好的實驗條件，但大量的設(shè)備投資成本又是面臨的一大問題，而將虛擬儀器技術(shù)用于實驗可增強學(xué)生的積極性、趣味性、實驗的靈活性，同時大大降低成本，如今虛擬儀器技術(shù)用于數(shù)據(jù)采集和實驗中已經(jīng)成為一大趨勢。NI公司的LabVIEw

9、 及其技術(shù)在中國的推廣為創(chuàng)建虛擬儀器提供了強有力的支持，它是一種圖形化軟件編程平臺，把復(fù)雜、煩瑣、費時的語言編程簡化成用菜單或圖標(biāo)提示的方法選擇功能，并用線條把各種功能圖標(biāo)連接起來的簡單編程方式 。LabVIEw 中集成了大量生成圖形界面的模塊，以及多種硬件設(shè)備驅(qū)動功能(包括RS 232，GPIB，VXI，數(shù)據(jù)采集板卡、網(wǎng)絡(luò)等)，提供了功能強大的數(shù)學(xué)分析庫，包括統(tǒng)計估計、回歸分析、線性代數(shù)、信號生成</p><p&g

10、t;　　算法口 等，可滿足信號處理和電機試驗中各種數(shù)值計算和分析的需要，使復(fù)雜的測試與測量任務(wù)變得簡單易行。</p><p><b>　　1 虛擬儀器的概念</b></p><p>　　所謂虛擬儀器，就是在以計算機為核心的硬件平臺上，配合相應(yīng)的輸入／輸出接口，具有計算機顯示器的虛擬面板，信號處理功能則由軟件來實現(xiàn)的一種計算機儀器系統(tǒng)其突出特點是打破了傳統(tǒng)儀器的封閉性，

11、把儀器的絕大部分硬件變成計算機上的文件；用戶可以自行定義、自行設(shè)計、自行組建自己需要的儀器，并可將組建的多種儀器存放在計算機的儀器庫中，配以數(shù)據(jù)通信卡和傳感器，構(gòu)成功能、性能、外觀和操作方式都和傳統(tǒng)儀器相同或超過傳統(tǒng)儀器功能的新概念儀器系統(tǒng)。虛擬儀器的實質(zhì)就是利用計算機強大的軟件功能實現(xiàn)信號調(diào)理及數(shù)據(jù)的運算、分析和處理，利用相應(yīng)接口設(shè)備完成信號的采集、輸入／輸出，從而完成各種儀器功能。決定虛擬儀器超越傳統(tǒng)儀器的根本原因，在于“虛擬儀器的

12、關(guān)鍵是軟件”。虛擬儀器的出現(xiàn)是儀器發(fā)展史上的一場革命，表著儀器發(fā)展的最新方向和潮流，是信息技術(shù)的一個重要領(lǐng)域，對科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)將產(chǎn)生不可估量的影響 目前最具代表性的虛擬儀器系統(tǒng)是美國NI公司(National Instrumets)的圖形化開發(fā)平臺LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Work—</p><p>　　1．1 虛擬儀器的

13、4大優(yōu)勢</p><p><b>　　一、性能高</b></p><p>　　虛擬儀器是在PC技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，所以完全“繼承”了以現(xiàn)成即用的PC技術(shù)為主導(dǎo)的最新商業(yè)技術(shù)的優(yōu)點，包括功能超卓的處理器和文件I/O，使您在數(shù)據(jù)導(dǎo)入磁盤的同時就能實時地進行復(fù)雜的分析。隨著數(shù)據(jù)傳輸?shù)接豺?qū)功能的不斷加強，以及與PC總線的結(jié)合，高速數(shù)據(jù)記錄已經(jīng)較少依賴大容量的本地內(nèi)存。以一

14、臺60G的示波器為例，在采用虛擬儀器技術(shù)的情況下，構(gòu)建這樣一臺示波器是相當(dāng)簡單的，只要將一臺基于PC的數(shù)字轉(zhuǎn)換器放置在PC機中，就能以高達每秒100MB的速度將數(shù)據(jù)導(dǎo)入磁盤。</p><p>　　虛擬儀器技術(shù)的另一突出優(yōu)勢就是不斷提高的網(wǎng)絡(luò)帶寬。因特網(wǎng)和越來越快的計算機網(wǎng)絡(luò)時的數(shù)據(jù)分享進入了一個全新的階段，將因特網(wǎng)和NI的軟硬件產(chǎn)品相結(jié)合，您就能夠輕松地與地球另一端的同事共享測量結(jié)果，分享“天涯若比鄰”的便捷。

15、 二、擴展性強NI的軟硬件工具使得工程師和科學(xué)家們不再圈囿于當(dāng)前的技術(shù)中。得益于NI軟件的靈活性，只需更新您的計算機或測量硬件，就能以最少的硬件投資和極少的、甚至無需軟件上的升級即可改進您的整個系統(tǒng)。在利用最新科技的時候，您可以把它們集成到現(xiàn)有的測量設(shè)備，最終以較少的成本加速產(chǎn)品上市的時間。</p><p>　　三、開發(fā)時間少 在驅(qū)動和應(yīng)用兩個層面上，NI高效的軟件構(gòu)架能與計算機、儀器儀表和通訊方

16、面的最新技術(shù)結(jié)合在一起。NI設(shè)計這一軟件構(gòu)架的初衷就是為了方便用戶的操作，同時還提供了靈活性和強大的功能，使您輕松地配置、創(chuàng)建、部署、維護和修改高性能、低成本的測量和控制解決方案。 四、完美的集成</p><p>　　虛擬儀器技術(shù)從本質(zhì)上說是一個集成的軟硬件概念。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測量設(shè)備來滿足完整的測試需求，但是這些不同設(shè)備間的連接和集成總是耗費大量時間，不是輕易可

17、以完成的。NI的虛擬儀器軟件平臺為所有的I/O設(shè)備提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口，例如數(shù)據(jù)采集、視覺、運動河分布式I/O等等，幫助用戶輕松地將多個測量設(shè)備集成到單個系統(tǒng)，減少了任務(wù)的復(fù)雜性。為了獲得最高的性能、簡單的開發(fā)過程和系統(tǒng)層面上的協(xié)調(diào)，這些不同的設(shè)備必須保持其獨立性，同時還要緊密地集成在一起。NI的結(jié)構(gòu)可以使開發(fā)者們快速創(chuàng)建測試系統(tǒng)，并隨著要求的改變輕松地完成對系統(tǒng)的修改。得益于這一集成式的構(gòu)架帶來的好處，您的系統(tǒng)可以更具競爭性，因為您可以更

18、高效地設(shè)計和測試高質(zhì)量的產(chǎn)品，并將它們更快速地投入市場。</p><p>　　1．2 什么是LabVIEW</p><p>　　LabVIEW是美國National Instrument Corporation公司研制的圖形編程虛擬儀器系統(tǒng)。主要包括數(shù)據(jù)采集、控制、數(shù)據(jù)分、數(shù)據(jù)表示等功能，它提供一種新穎的編程方法，即以圖形方式組裝軟件模塊，生成專用儀器。LabVIEW由面板、流程方框圖、圖

19、標(biāo)/連接器組成，其中面板是用戶界面，流程方框圖是虛擬儀器源代碼，圖標(biāo)/連接器是調(diào)用接口(Calling Interface)。流程方框圖包括輸入/輸出（I/O）部件、計算部件和子VI部件，它們用圖標(biāo)和數(shù)據(jù)流的連線表示；I/O部件直接與數(shù)據(jù)采集板、GPIB板、或其他外部物理儀器通信；計算部件完成數(shù)學(xué)或其他運算與操作；子VI部件調(diào)用其他虛擬儀器</p><p>　　1．3 虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域</p>

20、<p>　　虛擬儀器不但可以完成幾乎所有傳統(tǒng)儀器的功能，而且其功能比傳統(tǒng)儀器更為先進。如網(wǎng)絡(luò)化儀器、一機多用、實時更換更新，在信號調(diào)理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)顯示等多個方面，都具有傳統(tǒng)儀器無法相比的優(yōu)越性。虛擬儀器有廣泛的應(yīng)用范圍，其中最典型的是信號測試及信號處理領(lǐng)域。 探討虛擬儀器應(yīng)用于教學(xué)的方式，可彌補有關(guān)教學(xué)、實驗環(huán)節(jié)的相關(guān)不足，使虛擬儀器的強大功能在在教學(xué)領(lǐng)域進一步獲得應(yīng)用</p><p

21、><b>　　1．4 小結(jié)</b></p><p>　　虛擬儀器是當(dāng)前國內(nèi)外剛剛起步的研究領(lǐng)域，許多高技術(shù)公司和研究所都看好這一市場應(yīng)用前景，紛紛投入大量的人力、物力和財力，加緊開發(fā)與研究。虛擬儀器是多媒體計算機的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域，是多學(xué)科交叉、滲透的產(chǎn)物，其中濃縮了許多高、精、尖的科學(xué)技術(shù)。虛擬儀器不是儀器卻高于儀器，它大大縮短了新型儀器的開發(fā)周期，節(jié)省了儀器開發(fā)的費用，它不僅是開發(fā)

22、儀器的工具，而且也是進行科學(xué)研究的有力手段。虛擬儀器是儀器計算機化的產(chǎn)物，是集成化儀器的基礎(chǔ)，是儀器行業(yè)的一場革命，它的研制與開發(fā)具有深遠</p><p>　　2 虛擬儀器用于信號處理</p><p>　　信號處理是測試的一個重要環(huán)節(jié)，只有通過這個環(huán)節(jié)才能獲取反映被測對象狀態(tài)和特征的明確信息，這也是能充分體現(xiàn)虛擬儀器在測試中巨大優(yōu)勢的一個環(huán)節(jié)嘲，其系統(tǒng)圖如圖1所示。</p>

23、<p>　　圖1 信號處理系統(tǒng)圖</p><p>　　信號發(fā)生器可為以后的各個實驗提供一個信號源,LabvIEw 中的Serial Generation．vi模板中有一組vI可產(chǎn)生各種常見波形信號，可方便快捷地構(gòu)造一臺多通道信號發(fā)生器，但使用時，設(shè)置的輸人數(shù)字頻率，應(yīng)滿足f=fa/updaterate其中fa 是輸入信號的模擬頻率。頻率響應(yīng)函數(shù)是描述測試系統(tǒng)動態(tài)特性的重要參數(shù)，它是系統(tǒng)輸出與輸入的傅立葉

24、變換之比，用LabvI 的Transfer Function．vi可以計算頻率響應(yīng)函數(shù)。它返回兩個參數(shù)，一個是頻率響應(yīng)函數(shù)的模(frequency response Mag)，即被測系統(tǒng)的幅頻特性；另一個是頻率響應(yīng)函數(shù)的幅角(frequency response phase)，即被測系統(tǒng)的相頻特性。LabvIEIW 開發(fā)環(huán)境內(nèi)有大量的數(shù)字濾波vI，在實驗中常選比較有典型意義的巴特沃斯(Butterworth)和切比雪夫(Chebyshe

25、v)濾波器。根據(jù)選頻要求分別將它們設(shè)置為低通、高通、帶通和帶阻型濾波器。</p><p>　　實驗時用沖激函數(shù)Impulse Pattern．vi作為系統(tǒng)激勵信號，它具有無限寬廣的頻譜，用各種數(shù)字濾波器作為測試系統(tǒng)。這樣既掌握了頻率響應(yīng)函數(shù)的測試方法，又了解了各種數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)特性。進行相關(guān)函數(shù)實驗時，信號發(fā)生器將正弦波信號與白噪聲信號迭加在一起送出，實驗系統(tǒng)利用數(shù)字濾波器的選頻作用得到各種典型信號，然后進

26、行自相關(guān)分析。進行互相關(guān)函數(shù)實驗時信號發(fā)生器由兩個信道送出正弦波信號，在程序運行中調(diào)整它們的頻率和相位，測試出相關(guān)函數(shù)，并驗證同頻相關(guān)、不同頻不相關(guān)和正弦與余弦不相關(guān)等相關(guān)理論。</p><p>　　這部分實驗的大多內(nèi)容也可脫離硬件來進行模擬實驗，方法是由信號發(fā)生器程序產(chǎn)生信號，在軟件內(nèi)部將數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)字信號處理系統(tǒng)，這樣將大大降低實驗成本。</p><p>　　3 虛擬儀器用于電機測試&

27、lt;/p><p>　　測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，將被測電機的三相電壓、三相電流通過電量傳感器輸入到A／D，另外，轉(zhuǎn)矩信號和轉(zhuǎn)速信號也通過傳感器接到A／D。A／D采用PCI一6013卡，它提供16位精度，16路單端或8路差分模擬輸入，提供8路數(shù)字I／O，2個24位計數(shù)器／定時器，2路16位模擬輸出。PCI一6013卡有1 000 GQ的輸入電阻，保證干擾電流不會影響流人信號，大大提高了數(shù)據(jù)精確度。另外，它附帶的DAQ驅(qū)

28、動軟件提供支持LabVIEW 和其他多種應(yīng)用程序的強大編程接口</p><p>　　圖2 測試程序結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　3．1 頻率、功率因數(shù)及輸入功率的計算</p><p>　　通過現(xiàn)場采集的三相電壓及對應(yīng)的三相電流信號波形計算出電源的實際頻率、電動機的功率因數(shù)和輸人功率。</p><p>　　3．1．1 頻率的計算</p&

29、gt;<p>　　根據(jù)現(xiàn)場采樣的電壓信號進行峰峰檢測，得到兩個峰值之間的采樣數(shù)據(jù)長度，然后由采樣數(shù)據(jù)長度除以A／D的實際采樣率得到實際的電源頻率。根據(jù)現(xiàn)場采集的電壓、電流信號，應(yīng)用LabVIEW 中提供的數(shù)學(xué)計算及信號處理工具即可計算出三相異步電動機的功率因數(shù)。這種測量方法的明顯優(yōu)點是所計算的電壓、電流相位差與A／D的測量數(shù)據(jù)長度和采樣速率的關(guān)系不大，(在滿足奈奎斯特采樣定理的前提下)提高了測量的精度。</p>

30、<p>　　3．1．2 有功功率的計算</p><p>　　根據(jù)采樣電壓、電流信號的數(shù)據(jù)，檢索電壓及電流的幅值。根據(jù)幅值計算出電壓、電流的有效值，將電壓、電流有效值的乘積再乘以功率因數(shù)得到有功功率，該功率即為被測電機的輸入功率。</p><p>　　3．1．3 轉(zhuǎn)差率計算</p><p>　　根據(jù)采樣電壓波形信號計算出電源實時頻率。由實測電源頻率計算出

31、電動機的實際同步轉(zhuǎn)速，并通過測量的被測電機的轉(zhuǎn)速信號計算出轉(zhuǎn)差率，這樣，可防止和減小由于電源頻率波動而引起的轉(zhuǎn)差率的測量誤差。</p><p>　　3．2 虛擬儀器面板設(shè)計</p><p>　　數(shù)據(jù)顯示板如圖3所示。虛擬儀器前面板的界面類似于實際儀表的操作面板，通過虛擬儀表可以對各個采樣點及計算數(shù)據(jù)進行實時跟蹤顯示，可通過虛擬示波器實時跟蹤顯示電壓、電流波形在線顯示各條擬合特性曲線；也可以

32、通過面板上的控制開關(guān)選擇不同的試驗項目和控制打印輸出試驗結(jié)果。</p><p>　　如果要觀察電機空載情況下的特性，可以通過選中圖3中的空載特性，然后點擊采樣開始按鈕，便會彈出相應(yīng)子程序的顯示面板來顯示空載試驗結(jié)果和空載特性曲線，如圖4所示。同樣，如果要了解其他情況下電機的特性，操作方法類同。</p><p>　　圖3 虛擬數(shù)據(jù)顯示板</p><p>　　圖4 電機

33、的空載特性</p><p>　　把用傳統(tǒng)計算方法計算出的結(jié)果與圖4中顯示的結(jié)果相比較，證實了用I abVIEw 應(yīng)用程序組成的電機測試系統(tǒng)得到的計算結(jié)果是可信的。而且該系統(tǒng)具有直觀、易懂、易操作、實用性強等特點，可準(zhǔn)確地對采集數(shù)據(jù)進行快速的計算處理，并能夠自動打印報告，繪制曲線。虛擬儀器不僅可以用于電機性能測試，還可以用于電機故障測試。實驗時用虛擬頻譜析儀捕捉電機座的振動速所得的功率譜如圖5所示。</p&g

34、t;<p>　　圖5 虛擬頻譜分析儀測得的電機座振動譜圖</p><p>　　從圖5中可以看出，虛擬頻譜分析儀給出了原始的時域波形圖，并很好地顯示出了電機座的振動速度功率譜，數(shù)據(jù)可進行保存、打印等，實驗時可以看著頻譜圖對各頻率段的譜進行分析，這對教學(xué)實驗的講解起到了良好的效果，大大提高了學(xué)生的接受能力。</p><p>　　用虛擬儀器完成有關(guān)電機測試實驗，效率大為提高。主要體

35、現(xiàn)在2個方面，一是用虛擬儀器作實驗，可以分成每組2人或1人同時做。而用臺式儀器，由于是專業(yè)性實驗，只有一兩套測試設(shè)備，每次只能每組多人，并要輪流實驗。另一方面，用虛擬儀器作實驗，操作簡單，用臺式儀器作實驗，操作復(fù)雜。以時域信號的譜分析為例，調(diào)用虛擬儀器生成的頻譜分析儀后，只需要一次設(shè)定好設(shè)備號和通道字符即可運行，其他參數(shù)可在顯示中設(shè)定。而臺式的動態(tài)信號分析儀則不然，需要經(jīng)過測量方式、選擇測量、窗口、平均、頻率范圍、量程、顯示方式、坐標(biāo)等

36、lO多個子菜單的正確設(shè)定后，才能啟動譜分析功能。另外，用臺式儀器作實驗，按lO年壽命估算，一個學(xué)時的實驗要消耗上百元。而用虛擬儀器作實驗，成本低廉的多，維修量也很低，不像昂貴的臺式儀器那樣，生怕出問題，維修費也十分昂貴，這就為實驗教學(xué)提供了很大方便。</p><p>　　4 測試儀器的網(wǎng)絡(luò)化</p><p>　　虛擬儀器的關(guān)鍵技術(shù)是軟件設(shè)計，因此可用先進的LabVIEW 開發(fā)平臺設(shè)計一個分

37、布式PCI儀器網(wǎng)絡(luò)測量系統(tǒng)，其系統(tǒng)框圖如圖6所示。</p><p>　　圖6 測量系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化框圖</p><p>　　為了節(jié)省實驗成本，同時又能做到學(xué)生一人一臺位，所以實現(xiàn)實驗設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化是有必要的。該系統(tǒng)充分利用LabVIEw 提供的VISA、TCP／IP、SCPI等強大功能，設(shè)計了PCI網(wǎng)絡(luò)測量模型以及傳輸報文格式，允許多組學(xué)生從不同操作終端上控制PCI儀器并返回測量結(jié)果。系統(tǒng)軟件還

38、支持沖突、出錯管理、進程顯示等功能。軟件設(shè)計既要滿足學(xué)生測試、教師控制的需要，又要配合硬件對各種測試做出快速反應(yīng)。網(wǎng)絡(luò)模型采用客戶機／N務(wù)器(c／s)網(wǎng)絡(luò)模式 ]，該模式具有先進性、運行效率高、數(shù)據(jù)可靠完整、數(shù)據(jù)傳輸量大、開放性強、兼容性強等特點。</p><p>　　服務(wù)器處于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的核心，負責(zé)測試儀器管理、測試服務(wù)管理，必須具有支持沖突、出錯管理、進程顯示等多種功能，是軟件設(shè)計的重點。服務(wù)器的一個主要功能就

39、是管理儀器資源，根據(jù)客戶機的不同服務(wù)請求把儀器資源合理分配給客戶機，本文用資源狀態(tài)表來實現(xiàn)該功能。在I abVIEw 中采用Cluster結(jié)構(gòu)來建立資源狀態(tài)表，用于存儲儀器名稱、地址及其使用狀態(tài)等信息。</p><p>　　資源狀態(tài)表的具體用法是：當(dāng)一個客戶機需要使用一個儀器時，向測試服務(wù)器發(fā)送服務(wù)請求，服務(wù)器收到該請求后，首先檢查資源狀態(tài)表，判斷儀器狀態(tài)，若儀器空閑則分配給該客戶機使用，否則返回“忙”信息，客戶

40、機繼續(xù)等待，直到其他客戶機使用完該儀器后，才能得到該儀器的使用權(quán)。</p><p>　　服務(wù)器除了完成儀器資源管理外，還需完成統(tǒng)一管理功能，如身份注冊、認證、控制某一時間一個用戶操作一個遠程控制實驗或不同用戶通時操作不同實驗以及限制相應(yīng)的實驗時間等。</p><p>　　客戶機主要是利用LabVIEw 提供的TCP／IP、UDP、ActiveX、DataSocket等功能進行網(wǎng)絡(luò)連接和通訊

41、口 ，編程時擺脫了傳統(tǒng)語言中繁瑣的底層命令函數(shù)，只需從功能模板中選用有關(guān)的函數(shù)圖標(biāo)，進行連線即可。主要用到以下</p><p><b>　　4個模塊 ：</b></p><p>　　“TCP Open Connection．vi”用于打開客戶與服務(wù)器的連接，但必須指定服務(wù)器的地址和端口；(2)實驗參數(shù)由“TCP Write．vi”寫入已經(jīng)連接的TCP套接口；(3)等待

42、接收數(shù)據(jù)由“TCP Read．vi”完成，當(dāng)接收相應(yīng)次數(shù)的原始采集數(shù)據(jù)并處理后對其波形、結(jié)果進行顯示，根據(jù)學(xué)生的要求可隨時進行存盤、停止和退出；(4)“TCP CloseConnection．vi”關(guān)閉與服務(wù)器的連接。當(dāng)教師運行實驗測試服務(wù)器程序，采集被測對象的信號傳輸?shù)接嬎銠C網(wǎng)絡(luò)以后，學(xué)生只在自己的計算機上運行測試客戶端程序，并準(zhǔn)確填寫教師機的IP地址或網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識名，就可以象自己的機器采集數(shù)據(jù)一樣完成測試實驗。該系統(tǒng)的實現(xiàn)，有效地解決了

43、大學(xué)測試類實驗室多組學(xué)生同時使用一個儀器資源的矛盾。</p><p>　　5 在實驗教學(xué)中的應(yīng)用</p><p>　　在實驗教學(xué)中，對于儀器設(shè)備功能單一、價格又比較昂貴的實驗設(shè)備，均可運用虛擬儀器系統(tǒng)實現(xiàn)。如實現(xiàn)信號調(diào)幅(調(diào)頻等)的教學(xué)過程，教學(xué)中往往只能進行理論分析教學(xué)，因為電子技術(shù)實驗室一般只具備有關(guān)單元電路原理的實驗設(shè)備或電路單元模塊，一些多功能儀器往往也并不顧及調(diào)制之類的功能，用虛

44、擬儀器來實現(xiàn)包括調(diào)幅、調(diào)頻等電子技術(shù)、電路原理相關(guān)的演示教學(xué)與實驗教學(xué)，有其自身的特點和優(yōu)勢。 另外，虛擬儀器系統(tǒng)是可以完成實際儀器系統(tǒng)功能的，而運用仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行的演示教學(xué)，則只能是演示而已，并不能實現(xiàn)系統(tǒng)的實際功能。這也是虛擬儀器系統(tǒng)應(yīng)用于教學(xué)時與仿真和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的最大不同之處。</p><p><b>　　6 結(jié) 論</b></p><p>

45、;　　在高校中進行專業(yè)實驗的多套配置，用于實驗教學(xué)是不可能的，用VI取代功能固定價格昂貴的臺式儀器，完成眾多內(nèi)容的專業(yè)教學(xué)實驗，是最佳選擇，建立VI實驗后，可解決投資超常，學(xué)生只能觀看演示或輪流做實驗的問題。不僅可以完成電工、電子學(xué)、電氣測量等基礎(chǔ)課程的實驗，而且為專業(yè)教學(xué)提供了良好的平臺，真正體現(xiàn)了VI“軟件即儀器”，“一臺計算機就是一個實驗室”的優(yōu)勢。將來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)后，計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)通信、網(wǎng)絡(luò)工程和信息管理等系統(tǒng)性能的

46、巨大改進，出現(xiàn)了將自動測試技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合起來的時機。測試系統(tǒng)正朝著計算機化、標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化三大趨勢發(fā)展，涌現(xiàn)了一些諸如“網(wǎng)絡(luò)就是儀器”等先進的測試?yán)砟?，以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的自動測試系統(tǒng)逐步成熟并應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)實踐中，已經(jīng)取得了巨大的效益在數(shù)據(jù)傳輸、資源共享、信息下載和遠程教學(xué)各方面，就會提供更大方便。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p&

47、gt;　　[1] 卜雄洙，朱明武．虛擬儀器在自動測試中的應(yīng)用[J]．南京理工大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2000，24(2)：109—1 12．</p><p>　　[2] 揚樂平，李海濤，等．LabVIEW 高級程序設(shè)計[M]．北京：清華大學(xué)出版豐十，2004．</p><p>　　[3] 虛擬儀器在高等工程教育中的應(yīng)用[EB／Ol ]． </p><p>　　[4]

48、王娟，胡文軍．虛擬儀器下電網(wǎng)波動電壓及閃變的測量[J]．湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2005，3(1)：92—94．</p><p>　　[5] 段曉波．高壓電網(wǎng)新型諧波測量系統(tǒng)及試驗方法[J]．華北電力技術(shù)，2005(5)：33—35．</p><p>　　[6] 劉念聰，李宏穆，孫未．網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器及其關(guān)鍵技術(shù)研究[J]．機床與液壓，2005(5)：109—111．</p>&

49、lt;p>　　[7] 鐘亮，王琪．基于虛擬儀器實時測控系統(tǒng)的構(gòu)建[J]．計算機與現(xiàn)代化，2005(6)：100—102．</p><p>　　[8] 徐楊梅，許寶杰，徐小力．基于PXI總線的遠程測控系統(tǒng)設(shè)計[J]．儀表技術(shù)與傳感器，2005(1)：20—22．[-10~ 用NI虛擬儀器提升電工實驗教學(xué)水平[EB／OI ]．</p><p><b>　　致 謝</b

50、></p><p>　　在論文完成之際，我要特別感謝我的指導(dǎo)老師xx老師的熱情關(guān)懷和悉心指導(dǎo)。在我撰寫論文的過程中，xx老師傾注了大量的心血和汗水，無論是在論文的選題、構(gòu)思和資料的收集方面，還是在論文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了xx老師悉心細致的教誨和無私的幫助，特別是他廣博的學(xué)識、深厚的學(xué)術(shù)素養(yǎng)、嚴(yán)謹?shù)闹螌W(xué)精神和一絲不茍的工作作風(fēng)使我終生受益，在此表示真誠地感謝和深深的謝意。</p>