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摘 要

虚拟仪器是以计算机技术为核心而逐渐发展起来的仪器测量技术,是计算机技术仪器测量技术和计算机技术相互结合的产物,在将来会成为重要的工具的发展方向。本文首先叙述了虚拟仪器技术以及测控技术在国内外的发展状况和往后的发展趋势,讨论了虚拟仪器的相关技术及LabVIEW的相关知识,描述了与数据采集相关的理论,在文末给出数据采集系统的各程序框图和前面板图。本设计通过使用LabVIEW虚拟的数据采集卡进行仿真，利用与虚拟仪器相关的技术来完成多通道数据采集系统的设计。

关 键 词：虚拟仪器,数据采集,LabVIEW,测控技术

Abstract：Virtual instrument is an instrument measurement technology gradually developed based on computer technology. It is the combination product of computer technology and instrument measurement technology which will become an important tool in the future. This thesis described the virtual instrument technology in the first and talked about the current situation at home and abroad and the development trend of it, then it talked about the knowledge of Lab VIEW and described the theory related to data acquisition. In the end, it presented the block diagram and the front panel of the system. With the simulation of the data acquisition card of the Lab VIEW , it used the associated technology to complete the design.

Key words：virtual instrument, data collection, lab view, measurement and control technology

目 录

1 引言 5

1.1 研究背景 5

1.1.1 测控技术的现实状况 5

1.1.2 虚拟仪器的现状 6

1.2 本设计相关理论 7

1.3 本设计目标与实现 7

2 虚拟仪器 7

2.1 虚拟仪器技术介绍 7

2.1.1 虚拟仪器的概念 7

2.1.2 虚拟仪器与传统仪器的比较 8

2.1.3 虚拟仪器测试系统的组成 9

2.2 LabVIEW相关技术 11

2.2.1 LabVIEW的基本概念 11

2.2.2 LabVIEW编程相关知识 11

3 数据采集系统 12

3.1 数据采集技术相关介绍 12

3.1.1 数据采集的相关技术 12

3.1.2 信号类型 13

3.1.3 输入信号的连接种类 15

3.1.4 测量系统分类 15

3.1.5 测量系统的选择 18

3.1.6 数据采集系统组成框图 18

3.2 数据采集卡 20

3.2.1 数据采集卡的选择指标 20

4 多通道数据采集系统的实现 20

4.1 图形语言简介 21

4.1.1 基础函数简介 21

4.1.2 DAQmx函数简介 22

4.2 多通道数据采集系统程序 22

4.2.1 DAQ助手设计采集程序 22

4.2.2 数据采集程序子模块 23

4.3 前面板仿真波形和程序框图 24

结 论 29

参考文献 30

致 谢 31

1 引言

测量和控制技术广泛应用在现代科技、国防科技、工业生产等许多领域,它的现代化一直被认为是科学和技术和国防现代化的明确的标志和重要条件。 自1970年以来,随着计算机、微电子技术的快速发展,测控仪器技术水平不断提高,智能仪表、PC仪器、VXI仪器、虚拟仪器交互性等微机化仪器及自动测量和控制系统也逐渐形成,PC机和当代仪器的边界也日渐模糊,测量范围和控制领域也被慢慢拓宽。

这些年来,以计算机网络为核心的网络化测控技术和测控系统得到更多的应用,尤其是在国防、航空等领域。网络化测控系统主要由两个部分组成:测控终端和传播媒介,伴随着个人电脑的高速发展,测控终端的位置被个人电脑越来越多的占据,其中,软件系统是计算机系统的核心,也是测控系统的核心,运用于测控领域的测控软件系统就是监控软件。通信网络的传输介质主要是实现通信和数据采集,数据采集系统是实现控制任务的主要部分。因此,“监控软件和数据采集系统”测控系统体系结构已广泛应用于许多领域,并逐渐形成了一套完整的理论。

1.1 研究背景

1.1.1 测控技术的现实状况

在测量控制系统初步开始的时候，工程技术员对仪器设备完成简单的监控只能利用笨拙的仪器表盘，然后再一起集中完成对数据信号的操作；而计算机系统就是以PC机为主体，配合运行仪器设备、检验仪器设备和一些被控制组件来组成整体，PC机在这里就具有监视与控制各类仪器的功能。但是由于系统与外界的开放性原因，所以这种控制系统存在缺陷。也只具有简单的测量和控制功能，并不适合大多数用户。

目前世界科技飞速发展，在电器机械测控、航天航空测控、地理地质测控等的领域里，对信息的数据量、信息的测量和处理要求、测控的速度都不断在提高；而且当今测试对象的位置也变的很分散，对控制系统的结构需求也越来越大，所以就促使测量控制的远程实地化成为未来测控技术重要的发展方向。

测控技术来自国外，随着机械设计技术、无限网络技术、PC技术的发展，测控仪器也应运而生，逐渐发展起来，总而言之，测控技术由四个发展阶段组成，如表1.1所示：

表1.1 测控的发展

第一阶段	通用的测量设备总线技术最早出现在上个世纪70年代，它的出现使测量控制仪器真正的实现了PC机技术和用于测量控制的服务器系统第一次有机的结合起来，因此这就初步的完成了从繁琐复杂的人工手工操作一台仪器到通过测量仪器服务器方便的控制多台仪器设备完成对被测目标测控的转变。此阶段也是测量控制系统的刚刚起步的发展阶段。
第二阶段	在上个世纪80年代，此时测控仪器系统已经可以把大型的高功率计算机外部设备装置，电子器件的板卡等硬件设备和大型的数据存储库等软件材料集中置于网络中，因此测控系统能够实现这些大量的资源共享的目标。这一阶段就是测量控制系统的初步发展阶段。
第三阶段	随着高端前沿科学技术的快速发展，总线技术中实地测量控制系统也在相关技术的不断发展完善的背景下得到了飞速的发展，在一个特定的范围内我们使用的测量控制系统可以通过总线技术将许多类似于感应器的检测装置的智能化仪器设备共同构成了一个整体集成的、无线化连通的测控系统，这一阶段是测量控制系统的无线连通化快速发展阶段。
第四阶段	在一些对测量控制仪器要求结果精度显示很高的技术领域，使用者们已经不再满足于传统测量控制系统提供的落后的、不准确的功能，很多大型企业对构建以互联网或为基础的网络化测控系统要求日益迫切，该阶段是网络化测控系统发展的成熟阶段。

1.1.2 虚拟仪器现状

虚拟仪器具有一个可视化的界面，它是以计算机为基础，在其上添加相关软件和硬件而组成。跟传统仪器相比较，用户要完成一项测试任务可以通过键盘和鼠标来操作虚拟仪器面板上的各类旋钮，用户也可以选择不同的虚拟仪器根据自己的需要，而且用户也可以根据自己的需要通过软件来增减虚拟仪器的功能。虚拟仪器具有传统仪器所不具备的“可扩展性”与“可开发性”，这也就决定了虚拟仪器具有更强的生命力和竞争力。

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