第1篇 预备篇ppt课件.ppt

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1、第1篇 预备篇虚拟仪器应用技术项目教程虚拟仪器应用技术项目教程(第二版第二版)目目 录录第第1 1篇篇 预备篇预备篇第第2 2篇篇 体验篇体验篇项目一项目一 认识和使用虚拟仪器认识和使用虚拟仪器 产品产品ELVISELVIS 第第3 3篇篇 入门篇入门篇项目二项目二 电烤箱温度测控系统电烤箱温度测控系统第第4 4篇篇 提高篇提高篇项目三项目三 数字测控对象检测与控制数字测控对象检测与控制 第第5 5篇篇 应用篇应用篇项目四项目四 电气设备性能测试电气设备性能测试项目五项目五 自动称重系统测试自动称重系统测试项目六项目六 基于机器视觉的电路板基于机器视觉的电路板 插件检测插件检测第第1 1篇篇

2、预备篇预备篇第第1 1篇篇 预备篇预备篇1.1 虚拟仪器的基本知识虚拟仪器的基本知识1.2 虚拟仪器软件编程环境虚拟仪器软件编程环境1.3 虚拟仪器硬件配置方案虚拟仪器硬件配置方案 1.1 虚拟仪器的基本知识虚拟仪器的基本知识1、虚拟仪器技术的定义、虚拟仪器技术的定义 根据用户的要求由软件定义通用测量硬件的功能。根据用户的要求由软件定义通用测量硬件的功能。 2、虚拟仪器技术的组成、虚拟仪器技术的组成虚拟仪器技术的组成虚拟仪器技术的组成 虚拟仪器系统的组成虚拟仪器系统的组成 1.1 虚拟仪器的基本知识虚拟仪器的基本知识3 、虚拟仪器的分类、虚拟仪器的分类 4、虚拟仪器的优势、虚拟仪器的优势(1)

3、 PC总线总线 (2) 并行口式虚拟仪器并行口式虚拟仪器 (3) GPIB总线方式的虚拟仪器总线方式的虚拟仪器 (4) VXI总线方式虚拟仪器总线方式虚拟仪器 (5) PXI总线方式虚拟仪器总线方式虚拟仪器 (6) 外挂型串行总线虚拟仪器外挂型串行总线虚拟仪器 (7) 网络化虚拟仪网络化虚拟仪 性能高性能高 扩展性强扩展性强 开发时间少开发时间少 出色的集成出色的集成 1.1 虚拟仪器的基本知识虚拟仪器的基本知识5、虚拟仪器与传统仪器的比较虚拟仪器与传统仪器的比较 虚拟仪器虚拟仪器传统仪器传统仪器开发和维护费用低开发和维护费用低开发和维护费用高开发和维护费用高技术更新周期短（技术更新周期短（0

4、.50.51 1年）年） 技术更新周期长（技术更新周期长（5 51010年）年）软件是关键软件是关键硬件是关键硬件是关键价格低价格低价格昂贵价格昂贵开放灵活与计算机同步，可开放灵活与计算机同步，可重复用和重配置重复用和重配置固定固定可用网络联络周边各仪器可用网络联络周边各仪器只可连有限的设备只可连有限的设备自动、智能化、远距离传输自动、智能化、远距离传输功能单一，操作不便功能单一，操作不便虚拟仪器与传统仪器的比较 1.1 虚拟仪器的基本知识虚拟仪器的基本知识传统仪器（左图）与虚拟仪器（右图）的比较传统仪器（左图）与虚拟仪器（右图）的比较1.1 虚拟仪器的基本知识虚拟仪器的基本知识(2) 一个设

5、备实现不同应用一个设备实现不同应用(1)不同的设备实现同一应用不同的设备实现同一应用1.1 虚拟仪器的基本知识虚拟仪器的基本知识(3) 硬件性能硬件性能虚拟仪器与传统仪器硬件性能的比较虚拟仪器与传统仪器硬件性能的比较 1.1 虚拟仪器的基本知识虚拟仪器的基本知识 虚拟仪器可与传统仪器完全兼容，无一例外。虚拟仪器软件通虚拟仪器可与传统仪器完全兼容，无一例外。虚拟仪器软件通常提供了与常用普通仪器总线（如常提供了与常用普通仪器总线（如GPIB、串行总线和以太网）相、串行总线和以太网）相连连接的函数库。接的函数库。 除了提供库之外，除了提供库之外，200多家仪器厂商也为多家仪器厂商也为NI仪器驱动库提

6、供了仪器驱动库提供了4000余种仪器驱动。仪器驱动提供了一套高层且可读的函数以及仪余种仪器驱动。仪器驱动提供了一套高层且可读的函数以及仪器接口。每一个仪器驱动都专为仪器某一特定的模型而设计，从而器接口。每一个仪器驱动都专为仪器某一特定的模型而设计，从而为它独特的性能提供接口。为它独特的性能提供接口。 (4) 兼容性兼容性 1.2 虚拟仪器软件编程环境虚拟仪器软件编程环境1.2.1 LabVIEW软件安装软件安装1.2.2 LabVIEW编程环境编程环境1.2.3 LabVIEW帮助选项帮助选项1.2.4 LabVIEW基本数据类型基本数据类型1.2.5 操练：操练：LabVIEW软件的安装软件

7、的安装 1.2 虚拟仪器软件编程环境虚拟仪器软件编程环境 LabVIEW软件安装软件安装 1.2.2 LabVIEW编程环境编程环境1、LabVIEW 2013启动界面启动界面2、LabVIEW 2013的菜单栏和工具栏的菜单栏和工具栏 通用菜单、快捷菜单、工具栏通用菜单、快捷菜单、工具栏 3、LabVIEW 2013的控件选板的控件选板4、LabVIEW 2013的函数选板的函数选板5、LabVIEW 2013的工具选板的工具选板LabVIEW 2013启动界面启动界面通用菜单通用菜单 VI VI窗口顶部的菜窗口顶部的菜单为通用菜单，包括单为通用菜单，包括“文件文件”、“编辑编辑”、“查看查

8、看”、“项目项目”、“操作操作”、“工具工具”、“窗口窗口”和和“帮助帮助”。 快捷菜单快捷菜单 可使用常用快捷可使用常用快捷菜单剪切、复制、菜单剪切、复制、粘贴对象的内容、粘贴对象的内容、将对象的值恢复为将对象的值恢复为默认值或查看该对默认值或查看该对象的说明象的说明。 工具栏工具栏 LabVIEW 2013的控件选板的控件选板 控件有四种样式：控件有四种样式： 函数选板函数选板 函数选板函数选板 编程子选板编程子选板 工具选板工具选板 该选板提供了各种用于创建、修改和调试该选板提供了各种用于创建、修改和调试VIVI程程序的工具。序的工具。 LabVIEW帮助帮助1.2.3 LabVIEW

9、2013的帮助选项的帮助选项1、即时帮助和、即时帮助和“LabVIEW帮助帮助”文档文档 LabVIEW帮助菜单帮助菜单 即时帮助信息即时帮助信息 范例查找器范例查找器2、范例查找器范例查找器 使用使用NINI范例范例查找器可搜索或查找器可搜索或浏览基于浏览基于VIVI或基或基于项目的于项目的LabVIEWLabVIEW范例，学习和研范例，学习和研究这些范例，可究这些范例，可以尽快的掌握以尽快的掌握LabVIEWLabVIEW编程思路编程思路和方法，也可以和方法，也可以了解大量的应用了解大量的应用实例。实例。 印刷文档印刷文档3、印刷文档印刷文档 LabVIEWLabVIEW入门指南入门指南熟

10、悉熟悉LabVIEWLabVIEW图形化编程环境，掌握一些创图形化编程环境，掌握一些创 建数据采集和仪器控制应用程序的建数据采集和仪器控制应用程序的LabVIEWLabVIEW功能。功能。 LabVIEWLabVIEW快速参考指南快速参考指南提供帮助文档资源、快捷键、数据类提供帮助文档资源、快捷键、数据类 型及编辑、执行、调试工具的相关信息。型及编辑、执行、调试工具的相关信息。 LabVIEWLabVIEW基础基础包括包括LabVIEWLabVIEW的编程理论、技巧、功能、的编程理论、技巧、功能、VIVI和函和函 数，用于创建测试测量、数据采集、仪器控制、数据记录、测数，用于创建测试测量、数据

11、采集、仪器控制、数据记录、测量量 分析和报表生成等各类程序。分析和报表生成等各类程序。 LabVIEWLabVIEW发行说明发行说明介绍如何安装和卸载介绍如何安装和卸载LabVIEWLabVIEW，以及，以及LabVIEW LabVIEW 软件。软件。 LabVIEWLabVIEW升级说明升级说明说明如何在说明如何在WindowsWindows、Mac OSMac OS和和LinuxLinux上将上将 LabVIEW LabVIEW升级到最新版本。升级到最新版本。网络资源网络资源4、网络资源网络资源LabVIEW 基本数据类型基本数据类型1.2.4 LabVIEW 基本数据类型基本数据类型 在

12、在LabVIEW中，颇具特色的是，不同的数据类型的接中，颇具特色的是，不同的数据类型的接线端用不同的图标和颜色加以区分，其连线也以不同的颜色线端用不同的图标和颜色加以区分，其连线也以不同的颜色和线型加以区分。和线型加以区分。1.3 虚拟仪器硬件配置方案虚拟仪器硬件配置方案 1.3.1 数据采集系统的构成数据采集系统的构成1.3.2 数据采集卡的功能与技术指标数据采集卡的功能与技术指标1.3.3 数据采集卡的安装与使用数据采集卡的安装与使用1.3.4 NI数据采集产品介绍数据采集产品介绍1.3.5 操练：数采集卡的安装与使用操练：数采集卡的安装与使用 一个完整的数据采集系统通常包括传感器或变送器

13、、一个完整的数据采集系统通常包括传感器或变送器、信号调理设备、数据采集和分析硬件、计算机、驱信号调理设备、数据采集和分析硬件、计算机、驱动程序和应用软件等。动程序和应用软件等。数据采集系统的构成数据采集系统的构成1.3.1 数据采集系统的构成数据采集系统的构成 数据采集系统的组成数据采集系统的组成 传感器和信号类型传感器和信号类型1、传感器和信号类型传感器和信号类型物理现象物理现象传感器传感器温度温度热电偶热电偶 RTD RTD ICIC传感器传感器 热敏电阻热敏电阻光光光电传感器光电传感器声声麦克风麦克风力和压力力和压力应变仪应变仪 压电传感器压电传感器物理现象物理现象传感器传感器目前常见的

14、信号类型目前常见的信号类型 目前常见的信号类型目前常见的信号类型 状态状态速率速率幅值幅值形状形状频率频率o on no of ff ft t1 1- -0 0- -t t0.0.98985 5t tt tf f信号信号模拟量模拟量数字量数字量开开/ /关信号关信号脉冲队列脉冲队列直流信号直流信号时域信号时域信号频域信号频域信号常见信号类型常见信号类型 数字数字( (二进制二进制) )信号分为开关信号和脉冲信号。信号分为开关信号和脉冲信号。模拟信号可分为直流、时域、频域信号。模拟信号可分为直流、时域、频域信号。常用温度传感器比较常用温度传感器比较常用温度传感器比较常用温度传感器比较 热电偶热电

15、偶热电阻热电阻(RTD)热敏电阻热敏电阻+不需额外供电不需额外供电+便宜便宜+可靠可靠+温度范围大温度范围大+非常精确非常精确+非常稳定非常稳定+高阻抗高阻抗+温度敏感温度敏感+低热量低热量 -小电压小电压-冷端补偿冷端补偿-精度变化精度变化-价格高价格高-电流激励电流激励-小电阻小电阻-本身会发热本身会发热-输出非线性输出非线性-有限工作范围有限工作范围-电流激励电流激励-本身会发热本身会发热信号调理信号调理2、信号调理信号调理 放大、线性化和冷端补偿放大、线性化和冷端补偿 补偿 电流激励和线性化电流激励和线性化 电压激励、桥路配置和线性化电压激励、桥路配置和线性化 隔离放大隔离放大( (光

16、耦隔离光耦隔离) ) 电磁继电器或固态继电器电磁继电器或固态继电器 低通滤波器低通滤波器 热电偶热电偶 热电阻（热电阻（RTDsRTDs） 应变片应变片 共模或高压信号共模或高压信号 大电流或者交流开关大电流或者交流开关 带有高频噪音的信号带有高频噪音的信号 传感器传感器/ /信号信号 信号调理信号调理 数据采集设备数据采集设备 常用信号调理类型常用信号调理类型 （1 1）放大（）放大（2 2）隔离（）隔离（3 3）滤波（）滤波（4 4）激励）激励（5 5）线性化）线性化 （6 6）数字信号调理）数字信号调理 通过信号调理后的信号就可以与数据采集设备连接了，通过信号调理后的信号就可以与数据采集

17、设备连接了，用户应根据计算机的配置情况和信号输入输出通道的数量、用户应根据计算机的配置情况和信号输入输出通道的数量、类型、采样精度、采样速率等实际应用的需求选择合适的类型、采样精度、采样速率等实际应用的需求选择合适的采集设备。采集设备。 数据采集卡数据采集卡3、数据采集卡数据采集卡数据采集卡的功能与技术指标数据采集卡的功能与技术指标1.3.2 数据采集卡的功能与技术指标数据采集卡的功能与技术指标 1、 数据采集卡的功能数据采集卡的功能 模拟量输入、模拟量输出、数字模拟量输入、模拟量输出、数字I/O 、触发采集、触发采集 、定时计数、定时计数 2、 数据采集卡的技术指标数据采集卡的技术指标 (1

18、) 通道数（通道数（Number of channels）和信号连接方式（）和信号连接方式（Terminal Configuration）(2) 采样率（采样率（Sampling rate）和采样方式（）和采样方式（Acquisition Mode）(3) 分辨率（分辨率（Resolution）和采样精度（）和采样精度（Resolution）(4) 电压范围（电压范围（Range）和增益（）和增益（Gain）(5) 绝对精度和稳定时间（绝对精度和稳定时间（settling time）(6) 缓冲（缓冲（Buffers）和触发（）和触发（Triggering）采集卡的安装采集卡的安装1.3.3

19、数据采集卡的安装与使用数据采集卡的安装与使用 数据采集卡作为数据采集系统中的重要组成部分，其正数据采集卡作为数据采集系统中的重要组成部分，其正确的安装和使用是整个系统能正常工作的保证。确的安装和使用是整个系统能正常工作的保证。PCI 6251PCI 6251数据采集卡安装图数据采集卡安装图 数据采集软件架构数据采集软件架构数据采集软件架构数据采集软件架构 1、学习使用配置管理软件、学习使用配置管理软件MAX2、学习使用、学习使用DAQ 助手助手Express VI-DAQ Assistant 产品介绍产品介绍1.3.4 NI数据采集产品介绍数据采集产品介绍1、产品介绍、产品介绍 （1）PXI

20、平台平台 （2）CompactDAQ 平台平台PXI 平台数据采集系统平台数据采集系统 CompactDAQ 平台数据采集系统平台数据采集系统 产品介绍产品介绍（3） CompactRIO 平台平台CompactRIO 平台数据采集系统平台数据采集系统 数据采集模块数据采集模块NI 提供基于其它标准总线接口的数据采集模块提供基于其它标准总线接口的数据采集模块PCI 总线接口数据采集卡总线接口数据采集卡 USB 总线接口数据采集模块总线接口数据采集模块 基于基于Wi-Fi 的无线传输数据采集模块的无线传输数据采集模块 1、PCI 数据采集卡，它直接插入计算机的数据采集卡，它直接插入计算机的PCI

21、 插槽使用。插槽使用。2、USB 数据采集模块，通过数据采集模块，通过USB 数据线与数据线与PC 或笔记本电脑连接。或笔记本电脑连接。3、基于、基于Wi-Fi 的无线传输数据采集模块等等。的无线传输数据采集模块等等。硬件选型重要参数硬件选型重要参数2 2、硬件选型重要参数、硬件选型重要参数 在选定了系统平台和传输总线的基础上，面对种类繁多的在选定了系统平台和传输总线的基础上，面对种类繁多的数据采集设备，如何针对应用进行硬件选型呢？选型时需要重数据采集设备，如何针对应用进行硬件选型呢？选型时需要重点考虑如下几个参数点考虑如下几个参数。 除此以外，动态范围、稳定时间、噪声、通道间转换速率除此以外

22、，动态范围、稳定时间、噪声、通道间转换速率等等，也可能是实际应用中需要考虑的硬件参数。等等，也可能是实际应用中需要考虑的硬件参数。 1 1、通道数目，能否满足应用需要。、通道数目，能否满足应用需要。2 2、待测信号的幅度是否在数据采集板卡的信号幅度范围以内。、待测信号的幅度是否在数据采集板卡的信号幅度范围以内。3 3、采样率决定了数据采集设备的、采样率决定了数据采集设备的ADC ADC 每秒钟进行模数转换的次数。每秒钟进行模数转换的次数。4 4、分辨率对应的是、分辨率对应的是ADCADC用来表示模拟信号的位数。用来表示模拟信号的位数。数据采集卡的安装与使用数据采集卡的安装与使用1.3.5 操练：数据采集卡的安装与使用操练：数据采集卡的安装与使用 操练一：操练一：PCI-6251的安装的安装 操练二：操练二：USB-6009的安装的安装 操练三：请登录操练三：请登录NI网站搜索相应的采集卡网站搜索相应的采集卡