虚拟阻抗测量仪设计Word下载.docx

1、控制工程学院制摘要虚拟仪器是基于是基于计算机技术发展起来的仪器测量技术，是计算机技术和仪器测量技术密切结合的产物，是将来仪器发展的重要方向。虚拟仪器技术是21世纪科学技术中的核心技术之一。它的出现导致传统仪器的结构，概念，和设计思想都发生了巨大的变革，代表着仪器发展的最新方向和潮流。虚拟仪器利用计算机软件代替传统仪器的硬件来实现信号分析，分析，数据处理和显示等多种功能，突破了传统仪器由厂家定义功能，用户无法改变的固定模式。虚拟仪器具有组建灵活，研制周期短，成本低，易维护，扩展方便和软件资源丰富的特点，“软件即仪器”最本质的刻画出虚拟仪器的特征。LABVIEW由面板、流程方框图、图标/连接器组成

2、。其中，面板是用户界面，流程方框图是虚拟仪器源代码，图标/连接器是调用接口。流程方框图包括输入/输出（I/O）部件、计算部件和子虚拟仪器部件，它们用图标和数据流的连线表示。这里利用LABVIEW作为语言开发平台设计系统软件并利用计算机DAQ-MAX进行数据采集，实现阻抗的测量。基于LABVIEW的阻抗测量系统，就是将被测对象的各种参数（物理量，化学量，生物量）通过各种传感器做适当转化后，再经信号调理，采集，编码，传输等步骤送到控制器进行数据处理或记录的过程控制器一般由计算机承担。计算机是数据采集系统的核心，它对整个系统进行控制，并对采集的数据进行加工处理。关键词： 虚拟仪器，LabView，数

3、据采集，阻抗测量，DAQ-MAX设计说明书目 录总页数：7页1 引言 - 1 -1.1 项目概述 - 1 -1.2 设计指标 - 1 -1.3设计思路和方法 - 1 -2项目总体方案设计 - 2 -2.1系统原理框图和工作原理 - 2 -3系统硬件设计 - 2 -3.1电阻测量电路 - 2 -3.2数据采集卡 - 2 -4系统软件设计 - 3 -4.1 前面板的设计 - 3 -4.2 程序框图的设计 - 4 -5 调试运行 - 4 -6 总结与展望 - 5 -结 论 - 6 -参考文献 - 7 -1 引言1.1 项目概述课设题目是虚拟阻抗测量仪的设计。将被测的电阻电容电感值通过电路转变为电压值

4、，然后经过数据采集，将被测对象的各种参量（物理量，化学量，生物量等）通过各种传感器或电路变化电路做适当转化后，再送到控制器进行数据处理或记录，过程控制器由计算机承担。最终并通过计算机显示。可以方便的测量电阻电容等。1.2 设计指标1.利用LabVIEW设计阻抗测量电路。2.搭建RLC测量电路3.通过NI数据采集卡对电路相关数据进行采集分析。4.采用两种以上的方案对数据进行处理分析。1.3设计思路和方法数据采集，就是将被测对象的各种参量（物理量，化学量，生物量等）通过各种传感器做适当转化后，再送到控制器进行数据处理或记录的过程控制器一般由计算机承担。一套完整的阻抗测量系统应当包括如下几部分：图1

5、-1系统框图本次设计我们的要求是通过多通道采集数据，因此我们用到了数据采集卡的模拟输入功能。该数据采集卡提供的电压是0到5伏直流电压，因此我们可以采集两路路直流信号，再计算机上算出电阻值大小。2项目总体方案设计2.1系统原理框图和工作原理 通过多通道采集数据，因此我们用到了数据采集卡的模拟输入功能。3系统硬件设计3.1电阻测量电路图3-1 测量电路测量电阻R1两端的电压，因为R2电阻值确定，就可以计算出R1的电阻，计算公式为R1 = （AD1- AD2） * AD2 / R2;3.2数据采集卡在设计的过程中，通过电路变化电路将阻抗转换成电压信号，电压信号通过数据采集卡送到计算机系统。一个典型的

6、数据采集卡的功能有模拟输入、模拟输出、数字I/O、计数器/定时器等，这些功能分别由相应的单元电路来实现。模拟输入是采集卡最基本的功能。它一般由多路开关（MUX）、放大器、采样/保持电路，以及A/D转换器来实现，通过这些部分，一个模拟信号就可以转化为数字信号。本次设计选用NI公司的SC-2075型数据采集卡作为系统硬件的核心部分数据采集助手DAQ是一个图形化的界面，主要用于交互式地创建、编辑和运行NI-DAQmx虚拟通道和任务。这个工具通过一个图形化接口来配置简单和复杂的数据采集任务，从而帮助用户无需编程序即可创建应用程序。DAQ是一个给予步骤的向导，它可以使用户无需编辑程序即可配置数据采集任务

7、、虚拟通道以及实现缩放操作。数据采集助手DAQ是一个图形化的界面，主要用于交互式地创建、编辑和运行NI-DAQmx虚拟通道和任务。4系统软件设计 4.1 前面板的设计 前面板是用户接口，即交互式界面，用于用户向程序中输入各种控制参数和观察输出量，在前面板中，使用了各种仿真图标，如开关、旋钮等，并以数字或实时趋势图等各种形式的输出测试结果来模拟真实仪器的面板。前面板的设计，充分发挥了LabVIEW的特长,即建立了友好的人机操作界面，是虚拟信号发生器的最上层。在使用中通过鼠标和键盘操作设定信号的相关参数。本次温度控制器的前面板主要由以下几个部分构成:温度计，报警灯，输入/输出控件，波形图表。此外，

8、为了使设计的仪器更加形象、美观，还增加了许多修饰性的元件如面板上的边框，设计题目，生产公司，改变字体颜色等。尽量与真实仪器的使用界面相一致。图4-1 前面板程序框图4.2 程序框图的设计用0到5伏直流电压来模拟外部检测到的信号，并将其连接至模拟信号输入端。0到5伏直流电压作为我们要采集的第一路信号，我们还要采集第二路，因为设计要求实现多通道数据采集。我们可利用资源有限，从而实现多路数据的采集。图4-2 程序框图5 调试运行数据采集系统需要较高的准确度，否则将不能很好的分析有用信号，所以必须剔除干扰常见的干扰源如下：对于长期存在的自然干扰，由于能量微弱，可以忽略。但对与强烈的干扰，如大气层发生的

9、雷电，则不能忽略其影响，应设法回避屏蔽。来自电器设备的干扰主要有大电流及电压变化引起的噪声，如大型感性负载通断时，在开关节点处产生电弧，高压输电线引起电晕放电等，这种瞬变过程形成的噪声可通过公共电源线传入信号电路，或通过相邻导线耦合到信号电路中。内部干扰主要是由于系统内部或系统的公共线与地下线引起的噪声。对于数据采集系统和计算机都有可能存在这类干扰。设备内部主要是设计不良或者是内部器件在工作时产生的热噪声、散粒噪声和散烁噪声等。各种噪声源产生的干扰电压，将会以串模或共模干扰进入测量系统，使测量结果产生误差。抑制干扰措施一般抑制干扰最根本的办法是消除或远离噪声源，如果受条件限制不能做到，就要采取

10、防护措施，采用隔离、屏蔽、滤波及接地等措施。为抑制来自交流电网的瞬变噪声，可在个电子设备的电子设备的电源进线端加接电源滤波器。在直流电路中为抑制感性负载产生的瞬变噪声，最好的办法是在产生噪声的设备上，采取措施，如在几点两端加装抑制电路。共模噪声抑制为抑制共模噪声，一是采用屏蔽线作为信号传输线，同时要求屏蔽层正确接地。导线的屏蔽层在信号源端通过外壳接地，而在接受端则接到仪器内部屏蔽壳上，内外层屏蔽互相绝缘。二是在信号源端通过外壳接地，而在信号源与测试系统之间加装隔离变压器。6 总结与展望通过本学期对该课程的学习，我已经慢慢了解了Labview的功能和用法。所以所学的知识也在这段时间里成为了重要内

11、容。不仅如此，和单片机与C语言一样，Labview也是需要掌握C程序实现功能的。经过最后对题目的苦心钻研和大家的帮助后，我也能大致的做出程序的主架，这让我对自己的付出十分欣慰。下面介绍一下本次课设的大致过程。基于Labview的阻抗测量器的设计。我们小组在老师的细心讲解后开始在网上、图书馆查阅各种有关资料，终于对这个课题有了大致的了解和认识。通过对课题的进一步分析与讨论，我对温度控制器的设计有了一部分自己的想法，但由于自己对知识掌握的不熟练，几次运行下来并没有什么起色。在组员同学的配合下，渐渐找到了其中的规律，开始尝试着用自己的想法编程序，甚至能给组员同学一些恰当的建议。本次课设熟悉了Labv

12、iew的使用。同时，也培养了我的动手能力以及抗压能力，也锻炼了我独立思考和独立完成任务的能力。这次的虚拟仪器课程设计重点是理论与实际的相结合，不单单只是书上的一道道简单的例题。这次的设计使我认识对知识掌握的生疏，对于书本上的很多知识还不能灵活运用，有很多我们需要掌握的知识在等着我去学习，我会在以后的学习生活中弥补我所缺少的知识。本次的设计使我从中学到了一些很重要的东西，那就是如何从理论到实践的转化，怎样将我所学到的知识运用到我以后的工作中去。在大学的课堂的学习只是在给我们灌输专业知识，而我们应把所学的用到我们现实的生活中去，此次的温度控制设计给我奠定了一个实践基础，我会在以后的学习、生活中磨练

13、自己，使自己适应于以后的竞争。 通过本次课程设计，我在各位老师的精心指导和严格要求下，获得了丰富的理论知识，极大地提高了实践能力。结 论首先，最该感谢的还是我们本专业的叶茂老师。其次，和组员同学同学的合作也让这次课设经历在我脑海中留下深刻的印象，大家在平时讨论问题时都很尊重我的想法和观点，能够及时的做出参考和反馈。不仅如此，在枯燥的钻研过程中，我们互相打气都没有放弃过，彼此成为最贴心的助手和战友。为此也深深的向我的伙伴们致谢。最后，也要感谢学校为我们提供的环境，让我们大大的提高了动手能力，将理论知识应用在实践当中，今后我将更加努力的学习进步，争取为母校取得更大的成绩！参考文献1 张毅，周绍磊. 虚拟仪器技术分析与应用.北京：机械工业出版社，20042 张重雄. 虚拟仪器技术分析与应用.北京：电子工业出版社，20083 王利强，彭月祥，宁可庆. 计算机测控系统与数据采集卡应用.北京：机械工业出版社，20074 杨乐平. LabVIEW程序设计与应用. 北京: 电子工业出版社， 20015 陈长龄. 自动测试及接口技术. 北京: 机械工业出版社， 2005