基于LabVIEW的虛擬儀器技術【實驗目的】1、了解虛擬儀器技術的基本概念；2、熟悉并掌握LabView7.1軟件的開發環境及基本使用方法；3、學習編寫基于USB接口的虛擬數據采集器的方法?！緝x器設備】計算機1臺（運行Windows操作系統，并已安裝了LabView7.1軟件），NIUSB6008多通道 數據采集器1只，便攜式數字萬用表1只，示波器1臺，函數信號發生器1臺，1.5V電池1只， 鐘表用一字螺絲批1把，導線若干?！景踩⒁馐马棥?、在整個實驗過程中，NIUSB6008多通道數據采集器的任何一個模擬信號輸入端口 的輸入電壓的峰值不能大于10V，而數字信號端口的輸入輸出電壓峰值不能大于5.8V，否 則會造成損壞。該設備價值近兩千元，在使用前請認真閱讀說明書。2、在“D:學生實驗數據物理系2004級”中相應的專業目錄下以“學號姓名”（例如：04334001張三）為名創建一個子目錄，實驗過程中編制的所有程序都保存在該目錄下，以 便教師批改實驗報告時檢查?！驹砀攀觥繙y控儀器已經經歷了模擬（指針）式儀器、數字式儀器、智能化儀器等三個階段，現在 的重要發展方向是虛擬儀器（Virtual Instrument，簡稱VI）技術。為了便于與VI區分，我們 稱前三種儀器為傳統儀器。目前實驗室中使用的各種能脫離計算機“獨立”使用的儀器， 如數字萬用表、函數信號發生器、示波器等都屬于傳統儀器。此類儀器在使用過程存在幾 個明顯的缺點：（1）一臺傳統儀器只能實現較單一的功能，擴展性、互換性、升級性較差。如數字萬用表不能作為函數信號發生器使用，數字電橋不能作為示波器使用一樣。科研工作者和工程師在實際工作過程中若要完成某種稍微復雜一些的測試任務，往往需要購買示波器、 數字萬用表、頻譜分析儀、函數信號發生器、多通道數據采集器等多種設備，成本高昂。而 且這些儀器還相對獨立，絕大多數無法升級。隨著測量任務的改變，往往需要購買性能更 強的同類儀器，甚至是其它種類的儀器。（2）在需要自動測量和控制的情況下，特別是需要自行開發專用的測控系統時，通常都需要編制控制程序。在虛擬儀器技術出現以前，這些工作大部分是用匯編、C或BASIC 等順序執行的文本編程語言來完成的。對于一些涉及多臺儀器的較大型測試系統，或是 功能越來越復雜的數字化、智能化儀器，其控制程序少則數千行，多則數萬行甚至更多， 開發過程非常困難，費時費力。隨著個人計算機的出現，將計算機與測控儀器緊密結合在一起的虛擬儀器技術很好 地克服了傳統儀器的上述缺陷。計算機和儀器的結合是目前儀器發展的一個重要方向， 這種結合大概有兩種方式。一種是將計算機裝入儀器，其典型的例子就是所謂智能化的 儀器。另一種方式是將儀器裝入計算機。以通用的計算機硬件及操作系統為依托，實現各 種儀器功能。虛擬儀器主要是指這種方式。1、虛擬儀器技術簡介所謂虛擬儀器是指基于計算機的測控平臺，它可以代替傳統的測控儀器，如示波器、 邏輯分析儀、信號發生器、頻譜分析儀等；可集成于自動控制、工業控制系統；可自由構建 成專有儀器系統。如圖1所示，一臺完整實用的虛擬儀器主要由三個部分組成：虛擬儀器 平臺、開發軟件、模塊化I/O硬件。（1）虛擬儀器平臺是虛擬儀器的核心，其運行著虛擬儀器開發軟件，控制著整臺虛擬 儀器的工作。該平臺可以是我們平時使用的臺式計算機、筆記本計算機、PDA，也可以是 NI公司生產的專用PXI平臺等。（2）虛擬儀器開發軟件可實現對各種模塊化I/ O設備的控制。目前應用最廣、發展最 快、功能最強的虛擬儀器開發軟件當屬美國國家儀器（National Instruments，簡稱NI）公司 生產LabVIEW。（3）模塊化I/O硬件是指通過PCI、PXI、PCMCIA、USB、1394、GPIB等各種接口與虛 擬儀器平臺連接，以實現各種測控功能的硬件設備。例如類似于插在計算機內部插槽上 的PXI模塊化儀器，通過USB口連接的多功能數據采集器等。這些硬件大多是完成一些最 基本的物理量的測控，通過這些基礎硬件的不同組合，就可以實現多種測控儀器的功能。 由于這些儀器本身都沒有面板，其控制和顯示都通過計算機屏幕上出現的“虛擬面板”來 完成，而不是傳統意義上的一臺“獨立”的儀器，因此稱為虛擬儀器。（1）虛擬儀器平臺（2）虛擬儀器開發軟件（3）模塊化I/ O硬件（4）被測控系統 圖1 虛擬儀器主要結構虛擬儀器將計算機強大的數據處理能力和儀器硬件的測控能力結合起來，大大縮小 了儀器硬件的成本和體積，并能隨著計算機技術的發展而不斷升級。因此，廣義來說，任 何利用計算上由軟件實現的“虛擬面板”來控制和操作的儀器，都可以稱為虛擬儀器。但 需要保持清醒的是，VI雖有許多傳統儀器不可替代的優點，但任何技術都有一定的局限 性。在需要測量的物理量比較單一、測量數據不多的應用場合，傳統儀器仍然是最快速、 最簡便的解決方法。目前，NI公司是世界上最大的虛擬儀器供應商。打開該公司的主頁，可以 看到其產品覆蓋了信號調理、運動控制、機器視覺、數據采集、工業控制和分布式I/ O、實 時系統、遠程控制等許多方面，在包括航空、航天、通信、汽車、半導體和生物醫學等世界 范圍的眾多領域都得到廣泛應用。世界500強企業中有超過90豫的公司均采用NI的虛擬 儀器產品，而歐美高校中有超過二分之一的科研實驗室采用NI的虛擬儀器來搭建測試系 統。2、LabView簡介LabVIEW是實驗室虛 擬儀器集成 環境 (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)的簡稱，由NI公司的創始人杰姆特魯查德(James Truchard)博士、杰夫柯德斯凱(Jeff Kodosky)博士以及他們的好友杰克麥克里森等人設計，于1986年05月首先在Mac原 intosh計算機上實現，該時間甚至早于Microsoft公司推出圖形化的Windows操作系統。由于LabVIEW中定義了數據模型、結構類型、模塊調用語法規則等編程語言所需要的各種基本要素，在功能完整性和應用靈活性上不遜于任何高級語言，因此LabVIEW不僅僅是一 個軟件開發環境，而與常規的BASCI、C、Delphi等語言一樣，是一種編程語言。但與這些文 本編程語言不同，LabVIEW采用的是圖形化的編程方式，故稱為G（Graph）語言，美國許多理工科院校都將該語言列為一門必修課。經過20年的不懈努力，LabVIEW現已發展到8.0 中文文檔版。由于虛擬儀器的概念最早是由特魯查德博士等人在設計LabVIEW的過程中 提出的，因此虛擬儀器狹義上僅指用LabVIEW編寫的程序，這些程序往往以“.VI”作為擴展名。圖2示出了LabVIEW的工作界面。用LabVIEW編寫的每一個VI都由前面板（圖2a）、框圖程序（圖2b）、圖標/連接端口三部分組成。下面以一個虛擬溫度計為例，說明一下VI程序的基本構成。（a）前面板窗口 （b）框圖程序窗口 圖2 LabVIEW開發環境前面板用于設置輸入數值和觀察輸出量，用于模擬真實儀表的前面板。在程序前面 板上，輸入量被稱為控制（Controls），輸出量被稱為顯示（Indicators）。控制和顯示是以各種 圖標形式出現在前面板上的，如旋鈕、開關、按鈕、圖表、圖形等，這使得前面板直觀易懂。 圖3（a）是一個虛擬溫度計的前面板。（a）前面板 （b）框圖程序 圖3 虛擬溫度計前面板及框圖程序每一個前面板都對應著一段框圖程序?？驁D程序用LabVIEW圖形編程語言編寫，可以把它理解成傳統程序的源代碼?？驁D程序由端口、節點、圖框和連線構成。其中端口被 用來與程序前面板上的控制和顯示單元傳遞數據，節點被用來實現函數和功能調用，圖 框被用來實現結構化程序控制命令，而連線代表程序執行過程中的數據流，定義了框圖 內的數據流動方向。上述虛擬溫度計的框圖程序示于圖3（b）。 圖4 虛擬溫度計的圖標和連接端口圖標/連接端口是子VI被其它VI調用的接口。圖標是子VI在其他程序框圖中被調用的節點表現形式；而連接端口則表示節點數據的輸入/輸出口，類似于函數的參數。連接端口與前面板上的控制和顯示單元必須一一對應。圖4為虛擬溫度計的圖標/連接端口。連接端口一般情況下隱含不顯示，除非用戶選擇打開觀察它。3、數據采集Data Acquisition（DAQ）自動化的數據采集是虛擬儀器最重要的應用之一，NI公司提供了DAQ從軟件到硬件 的全面解決方案。前面已經說明，一個完整的虛擬儀器系統由虛擬儀器平臺、開發軟件、模塊化I/O硬件等三部分組成。本實驗中我們將采用臺式計算機作為平臺，用基于USB接口的USB6008多功能數據采集器作為模塊化I/ O，而開發軟件就采用第2節介紹的Lab原 VIEW7.1。其中提供了若干個專門用于數據采集任務的函數，如DAQ Assistant、I/O Assis原 tant等，使得編制自動化的數據采集程序變得非常簡單。同時為了安裝和調試的方便，還附加了Measurement & Automation和 VI Logger兩個工具軟件。其中前者用于檢測已連接 到虛擬儀器平臺的模塊化I/ O硬件，而后者可直接作為數據采集、處理、存儲、檢查的控 制程序，可用來與同學們編寫的LabVIEW程序進行對照。USB6008多功能數據采集器（以下簡稱USB6008）的外形如圖5所示，共有32個端口。提供了8個模擬信號輸入（analog input，簡稱AI）通道，2個模擬信號輸出（analog output，AO） 通道，12個數字信號輸入輸出 （digital input/output，DIO） 通道，1個32位的計數器（counter），以及2.5V和5V的直流電源。其中8個AI通道可在差分模式（Differential Mode）下使用以擴展電壓測量范圍，但該模式下只有4個AI通道。圖5 USB6008多功能數據采集器外形圖USB6008的32個端口定義于表1.在使用過程中應確保任何一個AI端口的輸入電壓峰值不大于10V，而DIO端口的輸入輸出電壓峰值不大于5.8V，否則會造成損壞。表1 USB6008多功能數據采集器的端口定義【實驗內容】1、LabVIEW 虛擬儀器入門（1）啟動LabVIEW啟動LabVIEW 時將出現啟動窗口。在這個窗口中可創建新VI、選擇最近打開的LabVIEW文件、查找范例以及打開LabVIEW幫助。（2）基于模板中打開一個新VI在啟動窗口中單擊新建或基于模板的VI鏈接，以顯示新建對話框。 在新建列表中選擇VI 基于模板使用指南（入門）生成和顯示。該VI 模板可生成并顯示信號。單擊確定按鈕即可基于模板創建一個VI。選擇窗口顯示程序框圖可查看VI 的程序框圖。單擊前面板工具欄上的運行按鈕，也可以按 鍵來運行VI。（3）在前面板中添加輸入控件控件選板未在前面板上顯示時，可選擇查看控件選板。對于LabVIEW 的新用戶，將默認的顯示控件選板的Express 子選板。如Express 子選板未顯示，可單擊控件選板上的Express，以顯示Express 子選板。在Express 子選板上移動光標，定位在數值輸入控件選板上，單擊數值輸入控件以顯示數值輸入控件選板。單擊數值輸入控件子選板上的旋鈕控件，使其依附于光標，然后將旋鈕放置在前面板上波形圖的左邊。選擇文件 保存，將VI 命名為采集信號.vi，并保存在易于訪問的位置。（4）更改信號類型按 鍵或單擊程序框圖以顯示程序框圖。右鍵單擊仿真信號Express VI并從快捷菜單中選擇屬性，即可顯示配置仿真信號對話框。從信號類型下拉菜單中選擇鋸齒波。單擊確定按鈕以保存當前配置并關閉配置仿真信號對話框。將光標移到仿真信號Express VI底部的下拉箭頭處。拖動下拉箭頭將Express VI的邊框擴展開，可顯示隱藏的輸入和輸出端。單擊并拖動雙箭頭可擴展Express VI的邊框，顯示出下面兩行。釋放鼠標，可看到幅值輸入端。此時便可在程序框圖上對鋸齒波的幅值進行配置。（5）連接程序框圖對象在程序框圖上，將光標移至旋鈕的接線端，使用定位工具選擇旋鈕接線端，將其置于仿真信號Express VI 的左邊、循環結構的灰色邊框內部，單擊程序框圖中的空白處便可取消選定旋鈕接線端。如要使用其它對象工具，則必須先取消定擇對象，再切換工具。將光標移至旋鈕接線端的箭頭上，當連線工具出現時，單擊旋鈕接線端處的箭頭，然后再單擊仿真信號Express VI上的幅值輸入端的箭頭，即可連接兩個對象。（6）運行VI按 鍵或單擊前面板以顯示前面板，單擊運行按鈕或按鍵以運行VI，將光標移至旋鈕控件上，使用操作工具來轉動旋鈕以調節鋸齒波的幅值。（7）調整信號在程序框圖上，用定位工具雙擊連接仿真信號Express VI和波形圖接線端之間的連線，按 鍵刪除該連線。未顯示函數選板，可選擇查看函數選板即可顯示。打開函數選板時默認顯示Express 子選板。，在算術與比較選板上選擇公式Express VI，然后將其至于循環內的仿真信號Express VI和波形圖接線端之間?？蓪⒉ㄐ螆D接線端適當右移，以使Express VI與接線端之間有更多空間。單擊配置公式對話框右下角的幫助按鈕，可打開LabVIEW幫助，查看關于該Express VI的幫助主題。在公式主題中有一個對話框選項，描述輸入公式的變量，最小化LabVIEW幫助窗口，返回配置幅值和電平測量對話框。將對話框選項的標簽文本框中的文本X1改為鋸齒波，用以指示公式Express VI的輸入值。在字符串文本框中的鋸齒波之后輸入*10，指定縮放因子的值。單擊確定按鈕以保存當前配置，并關閉配置公式對話框。將光標移至仿真信號Express VI的鋸齒波輸出端的箭頭處。當連線工具出現時，單擊鋸齒波輸出端的箭頭，然后再單擊公式Express VI的鋸齒波輸入端的箭頭，即可將兩個對象連接起來。（8）在圖形上顯示兩個信號在程序框圖上，將光標移至仿真信號Express VI的鋸齒波輸出端的箭頭處。用連線工具連接鋸齒波輸出端和波形圖接線端。按 鍵或選擇文件保存以保存VI，返回到前面板，運行VI，然后轉動旋鈕控件，單擊停止按鈕以停止VI的運行。（9）自定義旋鈕控件在前面板上，右鍵單擊旋鈕并從快捷菜單中選擇屬性，顯示旋鈕屬性對話框。在外觀選項卡上的標簽處，刪除文本框中的標簽旋鈕，輸入幅值。單擊標尺選項卡，在標尺樣式部分選中顯示顏色梯度控件復選框。前面板上的旋鈕將會做相應更新。單擊確定按鈕以保存當前配置并關閉旋鈕屬性對話框。重新打開旋鈕屬性對話框，嘗試一下旋鈕的其它屬性。單擊取消按鈕可避免應用在嘗試過程中所作的任何修改。如想保存所作的修改，可單擊確定按鈕。（10）自定義波形圖在前面板上，將光標移至波形圖圖例的頂端。當雙箭頭出現時，單擊并拖動圖例邊框，使圖例顯示出第二條曲線。釋放鼠標后，第二條曲線的名稱將顯現。右鍵單擊波形圖并從快捷菜單中選擇屬性，顯示波形圖屬性對話框。在曲線選項卡，從下拉菜單中選擇鋸齒波。在顏色區域，單擊線條顏色框，顯示顏色選擇器。選擇一個新的線條顏色。從下拉菜單中選擇鋸齒波（公式結果）。勾選不要將波形圖名作為曲線名復選框。在名稱文本框中，刪除當前標簽，并將曲線名稱更改為縮放鋸齒波。單擊確定按鈕以保存當前配置，并關閉波形圖屬性對話框。重新打開波形圖屬性對話框，嘗試一下圖形的其它屬性。例如，在標尺選項卡上，可嘗試禁用“自動調整標尺”，并改變Y軸標尺的最大值“和”最小值。單擊取消按鈕可避免應用在嘗試過程中所作的任何修改。如想保存所作的修改，可單擊確定按鈕。保存并關閉VI。圖6 （a）鋸齒波縮放程序框圖圖6 （b）鋸齒波縮放面板圖2、自定義VI（1）打開一個空VI在啟動窗口中，單擊新建區域的VI鏈接或者按 鍵打開一個空VI。如函數選板未顯示，可右鍵單擊程序框圖中的任意空白處，從而顯示一個臨時模式的函數選板。（2）添加一個仿真信號Express VI在前面板或程序框圖窗口中選擇幫助顯示即時幫助，顯示即時幫助窗口。在函數選板上，選擇Express輸入選板，并將光標移至輸入選板上的一個Express VI上。通過即時幫助窗口中出現的信息，可找到可仿真正弦波信號的Express VI。選擇Express VI并將其置于程序框圖中。將光標移至配置仿真信號對話框的各個選項，如頻率(Hz) 和幅值。配置仿真信號Express VI，使其生成頻率為10.7、幅值為2 的正弦波。單擊確定按鈕以保存當前配置并關閉配置仿真信號對話框。將光標移至仿真信號Express VI，并查看出現在即時幫助窗口中的信息。將VI 保存為減少采樣點.vi，并存放在便于訪問的位置。（3）搜索幫助信息并調整信號單擊搜索欄，在輸入要查找的單詞文本框中輸入采樣壓縮，然后按 鍵。如需查找準確的短語，可將該短語置于雙引號中。例如，輸入 采樣壓縮 可以使搜索結果更精確。雙擊采樣結果中的采樣壓縮主題，顯示采樣壓縮Express VI 說明信息。查看該Express VI的說明信息后，單擊放置在程序框圖上按鈕，將該Express VI放置在程序框圖上。將光標移至程序框圖中。在程序框圖中，將采樣壓縮Express VI置于仿真信號Express VI 的右側。配置采樣壓縮Express VI的壓縮因子為25，且壓縮方式為均值壓縮。單擊確定按鈕以保存當前配置并關閉配置采樣壓縮對話框。使用連線工具將仿真信號Express VI的正弦輸出端連接至采樣壓縮Express VI的信號輸入端。（4）在程序框圖中自定義用戶界面在程序框圖中，右鍵單擊采樣壓縮Express VI的均值輸出端，并從快捷菜單中選擇創建數值顯示控件以創建一個數值顯示控件。右鍵單擊采樣壓縮Express VI的均值輸出，并從快捷菜單中選擇插入輸入/輸出，即可插入一個啟用輸入端。右鍵單擊啟用輸入端，并從快捷菜單中選擇創建輸入控件來創建一個開關。右鍵單擊連接仿真信號Express VI的正弦輸出端和采樣壓縮ExpressVI 的信號輸入端的連線，并從快捷菜單中選擇創建圖形顯示控件。使用連線工具將采樣壓縮Express VI的均值輸出端連接至正弦圖形顯示控件。將程序框圖中的對象重新排列，顯示前面板并保存該VI。（5）將VI配置為連續運行直至用戶手動停止切換到前面板并運行VI。顯示程序框圖。單擊函數選板上的搜索按鈕，并在文本框中輸入While。雙擊While 循環 以顯示執行過程控制子選板，并在子選板上高亮顯示While循環。從執行過程控制選板上選擇While循環。將光標移至程序框圖的左上角，單擊將While循環置于左上角。沿對角方向拖動光標并包圍所有Express VI和連線。單擊在Express VI和連線周圍創建While循，切換到前面板并運行VI。（6）使用錯誤列表窗口在前面板上，將光標移至均值顯示控件上，此時將出現定位工具。單擊均值顯示控件，選定它并按鍵。顯示程序框圖。單擊斷開的運行按鈕，打開錯誤列表窗口。在錯誤和警告區域，選擇連線：存在松終端錯誤，并單擊幫助按鈕以顯示關于該錯誤的更多信息。在錯誤和警告區域，雙擊連線:存在松終端錯誤以高亮顯示該斷線。按 鍵來刪除斷線。選擇查看錯誤列表，顯示錯誤列表窗口。這時錯誤和警告區域將不再有錯誤顯示了。（7）控制執行速度在程序框圖中，搜索函數選板中的時間延遲Express VI，并將其置于While 循環內。在延遲時間(s) 文本框中輸入0.25。單擊確定按鈕以保存當前配置并關閉配置時間延遲對話框。切換到前面板并運行VI。單擊啟用開關并檢查圖形中的變化。單擊停止按鈕以停止VI的運行。（8）使用表格顯示數據在前面板中，搜索控件選板上的Express 表格顯示控件，并將其置于前面板上的波形圖的右側。顯示程序框圖。如未選定創建表格Express VI和表格接線端，可在程序框圖中單擊該Express VI和表格接線端的左側空白區域。將這些對象拖曳至While循環中的采樣壓縮Express VI的右邊。使用連線工具將信號壓縮Express VI的均值接線端連接至創建表格Express VI的信號輸入端。切換到前面板并運行VI。單擊啟用開關。停止VI。使用表格屬性對話框可嘗試表格的其它屬性。保存并關閉VI。（9）查找范例選擇幫助搜索LabVIEW幫助以打開LabVIEW幫助。單擊搜索欄，在輸入要查找的單詞文本框中輸入 時間延遲，然后按 鍵。單擊列首的定位按鈕，可按內容類型對搜索結果進行排序。索引包含LabVIEW VI、函數、選板、菜單和工具的參考信息。雙擊時間延遲搜索結果，將顯示時間Express VI的相關說明信息。查看該ExpressVI 的說明信息后，單擊主題底部的范例部分的打開范例按鈕，打開使用了時間延遲Express VI的范例。單擊瀏覽相關范例按鈕可打開NI范例查找器，顯示使用該VI 的其它范例。嘗試使用了NI 范例查找器和范例VI 后，關閉NI 范例查找器。圖7 （a）減少采樣點前面版圖圖7 （b）減少采樣點程序框圖3、完整版和專業版：分析和保存信號（1）修改基于模板創建的VI單擊啟動窗口中的新建，顯示新建對話框。在新建列表中，選擇VI基于模板使用指南（入門）生成、分析和顯示。單擊確定按鈕或雙擊模板名稱，可基于模板創建VI。如即時幫助窗口未顯示，按鍵顯示該窗口。按 鍵以顯示程序框圖。將光標移至幅值和電平測量Express VI上。在前面板上，刪除“均方根”顯示控件，并在程序框圖中刪除由此造成的所有斷線。在前面板上，右鍵單擊波形圖顯示控件，并從快捷菜單中選擇屬性。這時會出現圖形屬性對話框。在外觀選項卡上，勾選標簽區域的可見復選框，并在文本框中輸入未濾波信號。單擊確定按鈕以保存當前配置并關閉圖形屬性對話框。（2）添加信號在程序框圖中，使用定位工具選定仿真信號Express VI。釋放鼠標，將復制的仿真信號Express VI放置在原先的Express VI 下方。雙擊仿真信號2 Express VI，顯示配置仿真信號對話框。從信號類型下拉菜單中選擇正弦波。在頻率(Hz) 文本框中輸入60，在幅值文本框中輸入0.1。勾選添加噪聲復選框，添加噪聲至正弦信號中。從噪聲類型下列菜單中選擇均勻白噪聲。在噪聲幅值文本框中輸入0.1，在種子值文本框中輸入-1。在定時區域，選擇以可達到的最快速度運行選項。在信號名區域，取消勾選使用信號類型名復選框。在信號名文本框中輸入60 Hz和噪聲。單擊確定按鈕以保存當前配置并關閉配置仿真信號對話框。（3）添加兩個信號在程序框圖上，連續三次點擊仿真信號Express VI的正弦輸出端到幅值和電平測量Express VI的信號輸入端，以及到未濾波信號顯示控件之間的連線，并刪除此連線。單擊函數選板上的搜索按鈕，搜索公式Express VI，并將其放置在仿真信號Express VI和幅值和電平測量Express VI之間。配置公式對話框將出現在標簽列。將X1的標簽改為正弦，將X2的標簽改為60 Hz 和噪聲。單擊輸入和+按鈕，將正弦和60 Hz和噪聲都添加到字符串文本框中。單擊確定按鈕以保存當前配置，并關閉配置公式對話框。使用連線工具將仿真信號Express VI的正弦輸出端連接至公式Express VI的信號輸入端。將仿真信號2 Express VI的60 Hz 和噪聲輸出端連接到公式ExpressVI的60 Hz和噪聲輸入端。將公式Express VI的結果輸出端連接到未濾波信號顯示控件，和幅值和電平測量Express VI的信號輸入端。按 鍵顯示前面板，運行VI。單擊停止按鈕以停止VI的運行。選擇文件另存為，將VI 命名為分析信號.vi，并保存在易于訪問的位置。（4）信號濾波刪除連接公式Express VI的結果輸出端和幅值和電平測量Express VI的信號輸入端的連線。刪除所有由此造成的斷線。搜索濾波器Express VI，并將其放置在程序框圖中仿真信號2 ExpressVI 和幅值和電平測量Express VI 之間。這時配置濾波器對話框將會出現。在濾波器規范區域，將截止頻率(Hz)改為25。單擊確定按鈕以保存當前配置并關閉配置濾波器對話框。顯示前面板。在前面板上單擊未濾波信號波形圖顯示控件，按住 鍵的同時拖曳該控件，創建出一個波形圖顯示控件的副本。將該波形圖顯示控件的副本放置在未濾波信號波形圖的下方。連續三次點擊新的未濾波信號 2波形圖顯示控件的標簽，并輸入濾波后信號，更改該顯示控件的標簽。在程序框圖中，連接公式Express VI的結果輸出端和濾波器ExpressVI 的信號輸入端。將濾波器Express VI的濾波后信號輸出端連接到幅值和電平測量Express VI的信號輸入端，和濾波后信號波形圖顯示控件。選擇文件保存。圖8 （a）分析信號前面板圖圖8 （b）分析信號程序框圖（5）修改圖形外觀在前面板上，右鍵單擊未濾波信號波形圖顯示控件，從快捷菜單中選擇屬性。這時會出現圖形屬性對話框。 在格式與精度選項卡上，從下拉菜單中選擇時間（X軸）。在類型列表中，選擇自動格式。在位數域，輸入6 并從精度類型下列菜單中選擇有效數字。勾選隱藏無效零復選框。從下列菜單中選擇幅值（Y 軸），并重復步驟35，使Y軸的配置與X軸相匹配。在標尺選項卡上，選擇幅值（Y 軸）。取消勾選自動調整標尺復選框。在最小值文本框中輸入2.5，在最大值文本框中輸入2.5。單擊確定按鈕以保存當前配置并關閉圖形屬性對話框。重復步驟110，來配置濾波后信號圖形顯示控件。（6）分析信號幅值在程序框圖上，雙擊幅值和電平測量Express VI，顯示配置幅值和電平測量對話框。在幅值測量區域，取消勾選均方根復選框。勾選峰峰值復選框。相應測量的峰峰值將出現在結果區。單擊確定按鈕以保存當前配置并關閉配置幅值和電平測量對話框。（7）控制執行速度搜索時間延遲Express VI。將時間延遲Express VI放置在While循環中左下方位置。這時將出現配置時間延遲對話框。在延遲時間(s) 文本框中輸入.1，然后單擊確定按鈕。運行VI。（8）添加一個警告燈在前面板上的任意空白處右鍵單擊，顯示控件選板。在Express 選板上，選擇指示燈子選板，選擇圓形指示燈顯示控件，放置于在前面板上波形圖的左邊。雙擊指示燈上方的布爾標簽，輸入警告來更改指示燈的標簽。選擇文件另存為以顯示另存為對話框。查看對話框的各個選項。選擇副本和原文件的替換副本單選按鈕，創建原VI 的一個副本，并立即編輯副本。選擇繼續按鈕，將VI命名為警告燈.vi，并保存到一個易于訪問的位置。（9）設定警告界限搜索比較Express VI，并將其放置在幅值和電平測量Express VI 的右側。這時配置比較對話框將會出現。在比較條件區域，選擇大于選項。在比較輸入部分，選擇值，并在值文本框中輸入2，這樣便設定了警告燈亮起來的界限。單擊確定按鈕以保存當前配置并關閉配置比較對話框。將幅值和電平測量Express VI的峰峰值輸出端連接到大于Express VI的操作數1輸入端。將光標移至連接峰峰值輸出端和操作數1輸入端的連線上。當定位工具出現時，右鍵單擊連接峰峰值輸出端和操作數1輸入端的連線，然后從快捷菜單選擇創建數值顯示控件。（10）警告用戶在程序框圖上，將警告接線端移至大于Express VI的右邊。確定警告接線端位于灰色循環內部。將大于Express VI的結果輸出端連至警告接線端。顯示前面板，運行VI峰峰值超過2.0 時，警告指示燈將亮起。圖9 （a）警告燈前面板圖圖9 （b）警告燈程序框圖（11）配置VI 以保存數據到文件搜索寫入測量文件Express VI，并將其放置在程序框圖中幅值和電平測量Express VI的右下方。這時配置寫入測量文件對話框將會出現。在配置寫入測量文件對話框的如文件已存在區域，選擇添加至文件選項，可將所有數據寫入test.lvm文件，而不會覆蓋或刪除文件中已有的數據。在數據段首部分，選中僅一個段首選項，在LabVIEW寫入數據的文件中僅創建一個段首。在文件說明文本框中輸入以下文本：峰峰值采樣。LabVIEW 將本文本框中輸入的文本添加到文件的標題中。單擊確定按鈕以保存當前配置，并關閉配置寫入測量文件對話框。（12）保存數據到文件在程序框圖上，將幅值和電平測量Express VI的峰峰值輸出端連接至寫入測量文件Express VI的信號輸入端。選擇文件另存為，將VI 命名為保存數據.vi，并保存在易于訪問的位置。切換到前面板并運行VI。（13）添加用于保存數據的按鈕在控件選板上搜索翹板開關。選擇一個翹板開關，將其放置在波形圖的右側。右鍵單擊翹板開關，并從快捷菜單中選擇屬性，打開布爾屬性對話框。將該按鈕的標簽改為寫入文件。在布爾屬性對話框的操作選項卡上，從按鈕動作列表中選擇單擊時觸發。操作選項卡可用于指定按鈕在用戶單擊時的動作。如要查看按鈕在用戶單擊時的動作，在所選動作預覽區域單擊按鈕。單擊確定按鈕以保存當前配置，并關閉布爾屬性對話框。保存該VI。（14）當用戶提示時保存數據在程序框圖上，雙擊寫入測量文件Express VI，顯示配置寫入測量文件對話框。將文件名文本框中的文件名test.lvm改為所選采樣.lvm，使數據保存到另一個文件中。單擊確定按鈕以保存當前配置，并關閉配置寫入測量文件對話框。右鍵單擊寫入測量文件Express VI的信號輸入端，并從快捷菜單中選擇插入輸入/ 輸出，插入注釋輸入。右鍵單擊寫入測量文件的注釋輸入端，并從快捷菜單中選擇選擇輸入/輸出啟用，可將注釋輸入替換為啟用輸入。將寫入文件接線端移至寫入測量文件Express VI的左邊。將寫入文件接線端連接至寫入測量文件Express VI的啟用輸入端。（15）查看保存的數據切換到前面板并運行VI。單擊寫入文件按鈕數次。單擊前面板上的停止按鈕。用電子表格或文本編輯應用程序打開所選采樣.lvm文件。所選采樣.lvm 文件與test.lvm 文件有所不同。test.lvm 文件記錄了保存數據VI 生成的所有數據，而所選采樣.lvm 文件僅在單擊寫入文件按鈕記錄數據。查看完后關閉VI。圖10 （a）保存數據前面板圖圖10 （b）保存數據程序框圖4、利用LabVIEW和USB6008編制真實的信號測量系統（1）模擬輸入（Analog Input）端口的檢測：Mode選擇Continuous, Input Configuration選擇Differential。分別在ai0端口（2和3腳）間加1.5V直流，在ai1端口（5和6腳）間加正弦波（Up=3V, f=100Hz），點Start 按鈕測量，觀察并記錄測量值。其中 rate = 10000 Hz，Samples To Read = 100如圖11所示。圖11 模擬信號輸入（2）用直流電源輸入直流信號到ai0，用measurement&Automation軟件測量ai0輸出作為測量值，并用萬用表測量直流電壓作為標準值，如下表所示：表2 電壓測量值表直流電源示數V1.21.5萬用電表測量值U0/V0.490.8251.0251.2021.543ai0測量值U/V0.4990.8151.021.21.54標準差值U/V-0.0090.010.0050.0020.003直流電源示數V2.03.04.05.0萬用電表測量值U0/V2.012.983.9834.99ai0測量值U/V2.0072.993.924.98標準差值U/V0.003-0.010.0630.01用origin7.5對上表進行直線擬合，結果如圖12所示。相關系數R1，可見兩者線性相關度很高，在理論上兩者近似相等，為進一步比較，作出標準差值與標準值的圖線，如圖13所示。由圖13可知各測量值與標準值相差不大，而且偏差大的不多基本上偏差在0.01以內，因此在誤差允許范圍內可以認為兩者相等。圖12 定標直線擬合Linear Regression for Data1_B:Y = A + B * XParameterValueError-A0.005810.01186B0.993210.00461-RSDNP-0.999920.020290.0001-圖13 標準差值曲線（3）用同樣的方式對ai1進行定標，其測量結果如下表所示：表3 電壓測量值表萬用電表測量值U0/V1.0312.0123.0433.9924.98ai1測量值U/V1.022.013.013.984.96標準差值U/V0.0110.0020.0330.0120.02用origin7.5對上表進行直線擬合，結果如圖14所示。相關系數R1，可見兩者線性相關度很高，在理論上兩者近似相等，為進一步比較，作出標準差值與標準值