实验四虚拟电压表的设计和虚拟数字万用表的使用样本.docx

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实验四虚拟电压表的设计和虚拟数字万用表的使用样本

《虚拟仪器技术》

实验报告

学生姓名

学号

日期

实验四、虚拟电压表设计和虚拟数字万用表使用

一、实验原理

1）普通电压表和万用表工作原理和用法。

2）交流电各种电压值表达概念以及互相转换关系。

3）子VI创立办法。

二、实验目

1）掌握虚拟电压表和数字万用表设计和用法

2）进一步掌握LabVIEW使用，特别是控件属性操作以及子VI使用。

三、实验内容及规定

1）运用LabVIEW设计一简易虚拟电压表。

功能规定：

具备普通电压表基本功能，顾客可选取直流测量和交流测量。

对于直流电压只需显示电流值大小，对于交流电则需要显示该交流电峰值、有效值、平均值和直流分量（若存在）。

同步可以提供虚拟输入和实际输入两种测量信号，虚拟输入时可以显示信号波形。

其她规定：

对虚拟电压表进行初始设立，即每次运营程序时电压表初始界面一致，详细体当前开关处在关闭状态，波形图窗口清空，其她控件处在使能状态下。

实际输入时禁用仿真参数设立控件，仿真输入时测量直流电压值时禁用信号幅度、频率、初始相位、占空比、信号类型等控件。

2）创立自行设计虚拟电压表子VI。

3）使用NIELVIS提供数字万用表（DMM）模块完毕电阻、电流和电压测量，并就其中电压测量某些与自行设计虚拟电压表进行比较和分析。

四、实验环节

1）参照程序流程图如图4.1所示；参照前面板设计如图4.2所示，该前面板除具备实验三函数发生器参照前面板中所有输入控件外，还添加了仿真与实际信号切换按钮，交流/直流测量切换按钮，开关按键，电源批示灯以及成果显示涉及：

直流分量，平均值，有效值和峰峰值（可以依照需求自行添加或删减）；参照程序框图设计如图4.3所示。

本次虚拟电压表设计与实际使用模仿/数字电压表是存在很大差别，为便于实验做了大量简化。

实验重要目是理解LabVIEW中对子函数调用及用法，LabVIEW中关于属性节点、局部变量使用和关于顾客界面设计某些基本办法，以及运用DAQ解决采集数据办法（此某些需要结合实验二中有关内容）。

程序框图图4.3看似复杂，其实大量工作是用于完毕空间属性操作和关于程序初始化设立问题，真正用于数据解决模块其实只有三个（详细见实验提示4）。

图4.2实验四参照前面板设计

图4.3某些参照程序框图

2）本次实验程序框图中使用了LabVIEW中特有一种顺序构造（SequenceStructure），这重要是缘于LabVIEW采用了多线程并行运营机制，这是G语言不同于普通文本语言重要特点之一，即程序内代码是同步运营。

因此对于控件初始显示可采用平铺式顺序构造（FlatSequenceStructure）或堆栈式顺序构造（StackedSequenceStructure）办法，在第一帧中设立各个控件初始设立。

初始化设立是通过控件属性控制以及常量和局部变量设立完毕。

如图4.3所示，参照程序框图采用了平铺式顺序构造，LabVIEW在执行程序时先从左边帧开始，依次执行右面帧内程序（本次只有两个帧，帧内程序还是同步执行）。

左边帧内完毕程序初始化设立，左边一列是控件使能控制，0是Enabled（启用），1是Disabled（禁用），2是DisabledandGrayedout（禁用且变灰）。

这是通过控件属性节点完毕，而右边一列则是对变量数值初始设立，用局部变量完毕。

3）虚拟输入信号提供可采用实验三中自行设计虚拟函数发生器。

关于子VI创立办法已简介，本次实验重要是使用实验三中创立子VI，在程序框图中函数面板中选取VI添加创立子VI。

自行创立子VI和LabVIEW提供各种函数模块用法相似。

关于子VI属性设立在主菜单中选取“文献/VI属性”，进入VI属性对话框，依照类别更改VI属性。

这里需要注意是while循环对子VI影响，建议在创立子VI时去掉原先程序框图中用于使程序持续执行while循环，或用一布尔真常量控制while循环结束符（即让此while循环只循环一次）。

此外，对于直流信号可以直接运用“初始化数组”模块完毕。

4）关于交流电压波形参数如表4.1所示，可以依照表4.1中参数关系再运用信号波峰值求取其她参数值。

事实上，LabVIEW提供用于计算这些参数模块。

对于波峰求取，可使用波形最大最小值模块（WaveformMinMax.vi），位于“函数面板/编程/波形/模仿波形”下，如图4.4所示。

有效值和直流分量可运用位于“函数面板/编程/波形/模仿波形/波形测量”下基本平均直流-均方根模块（NI_MAPro.lvlib：

BasicAveragedDC-RMS.vi）实现，如图4.5所示，缺省状况下均方根即有效值。

求取平均值均值模块位于“函数面板/数学/概率与记录”中，如图4.6所示。

表4.1几种典型交流电压波形参数

其中U是波峰值。

图4.4波形最大最小值模块

图4.5基本平均直流-均方根模块

图4.6均值模块

5）图4.4、图4.5和图4.6所示三个数据解决模块输入端均可觉得波形数据，求均值模块可自行提取波形数据中波形数组数据。

这里要阐明在使用这些数据解决模块时，对数据自身还是需要做某些其她解决。

一方面，求取均值时需要将波形数组数据绝对值化，这是由交流信号平均值定义决定，如果不取绝对值那平均值都为0，失去了实际意义。

另一方面，提供参照程序框图图4.3中使用了“获得波形成分”模块，获取采集信号波形数组数据、采样时间和采样起始时间，用于提取采集信号中一种完整周期。

要提取出信号至少一种完整周期采样值因素，是由于交流信号有效值、平均值等都是以具备完整周期数信号计算，而实际采样时很难保证采样值为原信号整周期倍数，如果直接使用采样值计算平均值和有效值将带来较大误差。

因而，本次实验中在实际采样信号时要得到原周期信号完整信息或是对周期信号解决时，采集到采样值至少要不不大于一种完整周期（实际对于正弦波、三角波只要可以测量出波峰与波谷也能计算出原波形）。

要得到一种完整周期采样点数，一方面要明白信号频率F、采样频率F、采样点数N之间关系：

其中F1是频率为Fs采样信号采集Ns个采样点数原信号成果为一种完整周期原信号频率，为实际采集到信号周期数，N为一种完整周期采样点数。

可以看出N1实际就是原则频率f=F/F倒数，这也就是在LabVIEW数字系统中都采用原则频率因素之一。

位于“函数面板/Express/信号分析（SignalAnalysis）”下单频测量（ToneMeasurements）Express模块可以直接得出采样信号频率（尚有幅度，相位）。

“数组子集（ArraySubset）”模块可以依照N从采集波形数组数据中获取一种周期采样值。

五、实验成果

1、程序图：

2、前面板

六、总结及心得体会

通过本次实验咱们学会了虚拟电压表和数字万用表设计和用法，并且进一步掌握了LabVIEW特别是子VI设计办法