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（要紧章节包括：

系统整体方案分析及确信；

虚拟仪器设计步骤详细介绍；

程序调试运行与结果分析等）

e.设计总结及体会；

f.参考文献

7、设计所得学分及成绩评定：

本设计单独算学分及成绩：

占2个学分。

考核与评分要紧分四个方面：

1．学生平常出勤及工作态度；

2．虚拟仪器设计正确性及前面板布置有效、美观程度；

3．说明书、软件编写标准、调试分析结果及独立工作能力；

4．答辩成绩。

八、设计进度与答疑：

1、确信设计题目及查阅资料，并确信方案：

12.14~12.15日；

2、虚拟仪器设计及编程12.16~12.21日；

3、运行调试检测与修改，撰写课程设计报告：

12.22～12.25日；

4、提交设计报告，学生答辩：

12.26～12.28日。

学生签名：

指导教师签名：

日期：

第一章虚拟调制解调器……………………………………………4

1.方案确信…………………………………………………………………4

1.1开发平台………………………………………………………………4

1.2调制解调器……………………………………………………………4

1.3调制解调器的作用……………………………………………………4

1.4调制解调器的工作原理………………………………………………5

2.调制解调原理……………………………………………………………5

2.1调幅波的数学表达和特性…………………………………………5

2.2调幅波的解调…………………………………………………………6

3.设计步骤…………………………………………………………………7

3.1程序整体设计…………………………………………………………7

3.2前面板设计……………………………………………………………8

3.3程序设计………………………………………………………………8

4.运行查验…………………………………………………………………9

第二章应变测试虚拟仪器………………………………………………10

1.方案确信…………………………………………………………………10

2.应变测试…………………………………………………………………10

2.1应变测量的特点………………………………………………………10

2.2应变测量仪器的种类…………………………………………………10

2.3应变测试原理…………………………………………………………11

3.设计步骤…………………………………………………………………14

3.1应变测试前面板………………………………………………………14

3.2压力测试前面板………………………………………………………15

4.程序设计…………………………………………………………………16

4.1应变测试程序图………………………………………………………16

4.2程序图中要紧节点……………………………………………………17

4.3压力测量程序框图……………………………………………………17

5.程序运行与结果分析…………………………………………………18

5.1应变测试与调试结果分析……………………………………………18

5.2压力测试与结果分析…………………………………………………18

总结………………………………………………………………………20

参考文献…………………………………………………………………20

第一章、虚拟调制解调器

1.方案确信

1.1开发平台

在虚拟仪器系统中，信号的获取与搜集是由运算机为核心的硬件平台来完成的。

在此硬件的基础上，挪用测试软件赖完成某种功能的测试任务，即可组成该种功能的虚拟测量仪器。

在同一个硬件平台上，挪用不同的测试软件就能够够组成不同的测试软件。

如对搜集的数据局通过测试软件进行标定和数据点的显示就组成了一台数字示波器；

如对搜集的数据利用软件进行FFT变换，就组成了一台频谱分析仪……

在那个地址咱们就利用LabVIEW,对一个发生信号和一个载波信号，通过波特沃斯低通滤波器对两个信号进行处置，和以后利用两个示波器对两个信号进行别离的显示。

1.2调制解调器

调制解调器，是运算机与线之间进行信号转换的装置，由调制器和解调器两部份组成，调制器是把运算机的数字信号调制成可在线上传输的声音信号的装置，在接收端，解调器再把声音信号转换成运算性能接收的数字信好。

通过解调器和线就能够够实现运算机之间的数字通信。

1.3调制解调器的作用

调制解调器是调制器—解调器的简称。

它安装在电脑和之间，使电脑能够通过线与另一台电脑进行信息互换。

系统的要紧功能是传输声音信号。

由于线散布很广，为电脑之间的连接提供了条件，也为人们连入互联网提供了方便。

线路是传输声音信号的，而电脑发送的是数字信号，要使数字信号能够通过线路传输，必需利用解调器。

调制是将数字信号与音频载波组合，产生适用于线上传输的音频信号（模拟信号），解调是从音频信号中恢复出数字信号。

调制解调器从电脑接收到数字信号后，将它们转换成声音信号，然后通过系统传输出去；

在接收端，另一个调制解调器将这些声音信号转换成数字信号，即进行解调，再发送给电脑。

如此，通过线就把两台电脑连接起来了。

它是为数据通信的数字信号在具有有线宽带的模拟信道上进行远距离传输而设计的，一样由基带处置、调制解调、信号放大和滤波、均衡等部份组成。

1.4调制解调器的工作原理

调制解调器由发送、接收、操纵、接口、操纵面板及电源等部份组成。

数据终端设备以二进制串行信号形式提供发送的数据，经接口转换为内部逻辑电平送入发送部份，经调制电路调制成线路要求的信号向线路发送。

接收部份同意来自线路的信号，经滤波、反调制、电平转换后还原成珊瑚籽信号送入数字终端设备。

线能够使通信的两边在相距几千千米的地址彼此通话，是由于每隔必然距离都设有中继放大设备，保证话音清楚。

在这些设备上假设再配置调制解调器，那么能通电弧的地址就能够够传输数据。

调制解调器一样有三种工作方式：

挂机方式、通话方式、联机方式。

线未接通是挂机方式；

两边通过进行通话是通话方式；

调制解调器已联通，进行数据传输是联机方式。

2.调制解调原理

2.1调幅波的数学表达式及其特性

（1-2-1）

上式中，

是常量；

—高频载波角频率；

—低频还变信号，其上限角频率为Ω

该式确实是调幅波的一样数学表达式，它反映了低频缓变信号

对一高频（

）振荡信号（

）的操纵。

通常

Ω。

一样将操纵高频信号的缓变信号称为调制信号，载送缓变信号的高频（

）振荡信号

称为载波。

利用信号

来操纵或改变高频振荡的幅值称为调制进程。

如以下图：

F（t）U（t）

Z（t）

图1.1调制原理框图

2.2调幅波的解调

调幅波

的幅值反映调制信号

熟知的转变，在调制器以后加解调器，可将被测的调制信号

与调幅波

分离，并最后提掏出来。

解调器由乘法器和低通滤波器组成，其原理框图如以下图所示：

图1.2解调原理框图

解调器中的乘法器有两个输入信号，一个是待解调的调幅波u（t）:

（1-2-2）

式中，E—比例常数。

乘法器的另一个输入信号

成为参考信号，它应是与载波频率

相同的高频信号，考虑到实际情形，载波信号

会有一个相位差

，那么

为：

（1-2-3）

于是，乘法器输出y（t）为：

（1-2-4）

当乘法器后接的低通滤波器的截止频率远远小于频率

，并大于信号在z（t）的最高频率Ω时，式中的频率分量

项将被低通滤波器大大衰减，而只有差频信号

输出，于是解调器的输出f（t）为：

（1-2-5）

式中，

为比例常量，可由实验标定得出。

3.设计步骤

3.1程序整体设计

程序整体设计分为前面板设计和程序设计，流程如下：

图1.3程序流程图

3.2前面板设计

在前面设计版面添加九个输入型数字控件，供利用者输入采样频率、采样点数、高频信号频率、低频信号频率等。

添加两个输出显示型控件，两个输出显示型控件别离代表调制波和解调波。

执行新式》图形》波形图操作，调入图形控件，横轴为时刻，纵轴为幅值。

前面板设计如以下图1.4所示：

图1.4虚拟调制解调器前面板设计图

3.3程序设计

在设计虚拟正弦波信号发生器的流程图基础上再增加一个正弦波发生器图标，即执行信号处置》信号生成》正弦波，就能够够加入正弦波发生器图标。

另外执行函数》信号处置》滤波器》Butterworth滤波器，就调入了巴特沃斯滤波器的图标。

连线组成完整流程图，如以下图1.5所示：

图1.5虚拟调制解调器程序图设计

4.运行查验

运行程序，对程序当中设计的数据进行修改，是程序前面板上能够清楚地表达出设计结果。

设置低频调制信号的频率为1Hz，幅值为1V，初始相位00；

设置载波高频信号的频率为1OHz，幅值为1V，初始相位00；

设置巴特沃斯滤波器的低截止频率为2Hz；

设置对调制和载波信号的采样率均为50Hz，采样点数均为200点。

所得结果如以下图1,6所示：

图1.6程序运行结果示用意

第二章应变测试虚拟仪器设计

1.方案确信

为实现多个信号之间的彼此切换，需要有一个发生器能产生多种波形，并能实现各个输入参数的即时改变，实现信号的同事显示，设计一个虚拟仿真信号发生器是一种专门好地址法。

应变测试技术是机械工程中应用最普遍的技术一一，传统的应变测试技术已经不能够适应现代测试技术进展的需要。

虚拟仪器技术以运算机我为核心，是目前测试技术的进展方向。

现参考传统的应变测试流程，设计软件系统的执行流程，从底层开发了完成大体测试与操纵功能的模块：

初始化参数、调平稳、滤波、应力及载荷的显示、系统的静态标定等。

最后再利用测试系统进行测试。

现代运算机的虚拟仪器技术具有以下的特点：

软件是核心、灵活性和可扩展性、性价比高、人机界面良好、能和其他设备进行互联。

因此虚拟仪器能够取代传统的一路，在重组一路的功能和技术性能方面具有经济新和灵活性，因此比较适合今世科学技术迅速进展和科学研究不断深化所提出的更高更新的测试测量需求。

2.应变测试原理

2.1应变测量的特点

应变测量是眼界机械结构和机械强度问题的一种重要手腕。

目前测定构建应变测量的方式要紧有电阻应变测量、光测弹性力学、脆性涂层法、云纹方式等。

在各类应变测量方式中，电阻应变测量法师实验应力分析中运用最广的一种方式。

2.2应变测量仪器的种类

应变测量仪器的种类很多，分类的方式也很多，依照测量仪器的工作频率范围和测量对象的频带，要紧分为六种：

静态应变仪、数字静态应变仪、静动态应变仪、动态应变仪、超动态应变仪、应变测量数据搜集系统。

2.3应变测试原理

应变测量时一种有效的测试和转换技术，用于多种物理量的检测与计量。

在各类应变测量的方式中，电阻应变测量方式是实验应力分析中应用最普遍的的一种方式。

应变测试是研究构件应力状态的重要手腕，通过应变测试还能够了解构建的变形；

应变测试的方式也能够推行到与应变有紧密关系的其他机械量测试中。

本次实验用的应变测试虚拟仪器硬件组成如以下图：

图2.1应变测试的虚拟仪器结构

电阻应变片将被测对象的变形转换为电阻值的转变，依照测试的具体要求能够选择不同种类的电阻应变片和不同的不知与组桥方式。

本次实验用BF120-5AA型电阻银边片，平行粘贴在贴在传感器是烟台的等强度悬臂梁上距中性层距离相等的上下两面，其示用意如以下图所示：

300

R2R4R64

R1R3R5110

260

图2.2应变测试悬臂梁结构示用意

依照材料力学理论，应变值为：

（2-2-1）

式中：

P——载荷（N）。

X——在合作用电到应变测量点的距离（m）。

Y——力的作用点到构建中性层的距离（m）。

E——材料的弹性模量（

）。

b——应变测量点的构件宽度（m）。

h——应变测量点的构件高度（m）。

全桥测试电路如图2.3（a）所示，图中EX是信号调理卡提供的2.5V鼓励电压，信号别离连接到信号调理卡0通道“CH（0）+”和“CH（0）-”输入端。

如图2.3（b）所示，半桥测试时用应变片R5和R6介入电桥相邻两臂组成应变测试电路。

图中EX是信号调理卡提供的2.5V鼓励电压；

Rc是信号调理卡提供的组桥电阻。

“CH

（1）+”是信号正极，接信号调理卡1通道正极；

“CH

（1）-”是信号负极，在信号调理卡内部引到信号调理卡1通道负极。

（a）全桥（b半桥

图2.3应变测试电路

当变形构件变形产生应变

时，应变片的电阻转变率为：

（2-2-2）

式中：

K为应变片的灵敏度系数。

全桥测试的电压信号为：

（2-2-3）

半桥测试的电压信号为：

（2-2-4）

实际测试时，由于构件变形前各类缘故造成的电桥不平稳，使得

，因此实际的应变计算公式要比式2-2-3和式2-2-4复杂一些。

LabVIEW的转换应变计读数VI在编程》数值》缩放函数子选板中，以下图所示为它的图标及参数：

图2.4应变转换函数

图2.4中各选项及其含义如下。

●Rg：

应变片未变形的电阻值，默许值120Ω。

●GF：

应变片灵敏度系数，默许值为2.利历时应依照应变片参数输入准确直。

●V：

泊松比。

仅在某些组桥方式时需要输入。

●Vsg:

应变测量信号电压。

默许数据类型是波形，能够选择为标量数据。

若是输入波形数据，那么输出的应变数据类型也是波形。

●Vex:

鼓励电压，默许值为3.33V。

依照所用信号调理设备选择。

●Vinit：

初始电压，即开始应变测量前的信号电压。

那个VI进行应变转换时老是将当前信号电压值与初始电压值进行比较，进行相对计算。

由于构件变形前各类缘故造成的电桥不平稳，使得

，因此一样情形下不该该忽略那个参数。

●Rl:

导线电阻。

导线不超过2m时能够忽略导线电阻。

●应变值：

通常来讲用“应变”那个单位太大了，一直与数据值过小，因此应该乘以

，将它转换为微应变。

●电桥配置—选择应变测试的电桥配置方式。

求出构件应便后，依照它的几何尺寸和材料力学公式，很容易患到它的挠曲轴表达式和挠度值。

SC-2043-SG是专门的应变信号调理卡，有8个应变信号输入通道，具有组桥、放大、低通滤波、过电压爱惜和2.5V电压鼓励等功能。

应变信号经信号调理卡处置后用数据搜集卡转换成数字信号，最后用运算机软件取得测试结果。

电阻应变式压力传感器安装在压力信号发生器上，压力信号发生器内部装有压力可调的液体，同时有指针式压力表便于观看对照。

流体的压力作用在传感器膜片上使弹性筒变形，弹性筒上粘有4片电阻应变片并联成全桥。

电桥电压的转变就反映了压力的转变，因此采纳电阻应变式压力传感器进行压力测试能够参考全桥应变的实验原理。

压力信号接入信号调理卡2通道；

运算机软件依照搜集的电信号和创去年起出厂标定数据计算取得压力值。

3.1应变测试前面板

（1）执行“控件>

图形显示控件>

ExpressXY图”放置一个显示波形的控件，

单击右键，找到“显示项>

标签”把它的标签改成挠曲轴。

（2）执行“控件>

波形图表”在放置好的波形图表控件

上点击鼠标右键，找到将图表分格显示，

（3）持续执行“控件>

数值输入控件>

数值输入”放置两个数值输入控件别离依照前面的的该标签步骤把它的标签别离改成应变灵敏度系数、鼓励电压，用来

操纵灵敏度和电压。

持续执行“控件>

数值显示控件>

数值显示控件”放置三个数值显示控件，并把（4）它们的标签改成应变值、最大挠度、电压值，用以显示测试所取得的的结果

（5）执行“控件>

新式>

修饰>

上凸盒”用来装饰所有控件使之美观。

如图2.5所示：

图2.5应变测试实验前面板

3.2压力测试前面板：

（1）执行“控件>

量表”放置一个表盘，并把数值显示项掏出。

（2）执行“控件>

数值输入控件”掏出三个数值输入控件，并把它们的标签改成输出灵敏度、零点输出、量程，用以显示操纵值。

（3）执行“控件>

波形图表”放置在前面板，并把它的属性改成量程是5。

如图2.6所示：

图2.6压力测试实验前面板

4.程序设计

4.1应变测试程序框图：

（1）执行“函数>

编程>

数组>

索引数组”放置在程序框图

（2）执行“函数>

Express>

仿真信号”放置在程序框图

（3）执行“函数>

数学>

概率与统计>

均值”放置在程序框图中

（4）执行“函数>

比较>

选择”放置两个在程序框图中

（5）执行“函数>

数值>

缩放>

转换应变计读数”放置两个在程序框图中

（6）执行“函数>