基于LabVIEW的虛擬相位差計(jì)的研制

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和電子測(cè)試技術(shù)的迅猛發(fā)展，一種全新的測(cè)試儀器擬儀器(Virtual Instrument，VI)種新型的、富有生命力的儀器種類。首先提出了虛擬儀器的概念。這一概硬件支撐，充分應(yīng)用計(jì)算機(jī)獨(dú)具的運(yùn)算、存儲(chǔ)、回訪、調(diào)用、顯示以及文件管理等智能式功能，把傳統(tǒng)儀器的專業(yè)功能軟件化，使之與計(jì)算機(jī)融于一體，這樣便構(gòu)成了一臺(tái)從外觀到功能都能與傳統(tǒng)儀器相同，同時(shí)又充分享用了計(jì)算機(jī)智能資源的全新儀器 虛擬儀器的主要功能由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)測(cè)試和分析、結(jié)果輸出顯示三大部分組成。其中數(shù)據(jù)分析和結(jié)果輸出完全可由基于計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)來(lái)完成，因此只要另外提供一定的數(shù)據(jù)采集硬件，就可構(gòu)成由計(jì)算機(jī)組成的測(cè)量?jī)x器。

　　一、圖形化軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)LabVIEW

　　LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering workbench)是一個(gè)圖形化程序 開(kāi)發(fā)環(huán)境，主要用于數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、測(cè)試和儀器控制等領(lǐng)域。它與傳統(tǒng)編程語(yǔ)言有著 諸多相似之處，如相似的數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)流控制結(jié)構(gòu)、程序調(diào)試工具，以及層次化、模塊化 的編程特點(diǎn)等。但二者最大的區(qū)別在于：傳統(tǒng)編程語(yǔ)言用文本語(yǔ)言編程；而LabVIEW使用圖 形語(yǔ)言(即各種圖標(biāo)、圖形符號(hào)、連線等)，以框圖的形式編寫程序。[2]

　　一個(gè)LabVIEW程序包括三個(gè)主要部分：前面板、框圖程序、圖標(biāo)路線端口。前面板是 LabVIEW程序的交互式圖形化用戶界面，用于設(shè)置用戶輸入和顯示程序輸出，目的是仿真真 實(shí)儀器的前面板?？驁D程序則是利用圖形語(yǔ)言對(duì)前面板上的控制量和指示量進(jìn)行控制。圖標(biāo) 路線端口用于把LabVIEW程序定義成一個(gè)子程序，以便在其它程序中加以調(diào)用，這使LabVIEW 得以實(shí)現(xiàn)層次化、模塊化編程。[3]

　　二、虛擬相位差計(jì)的設(shè)計(jì)

　　1、系統(tǒng)組成與功能

　　本虛擬儀器采用美國(guó) NI 公司的Lab-PC-1200 型數(shù)據(jù)采集卡，將其直接插入到計(jì)算機(jī)相 應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的總線擴(kuò)展插槽內(nèi)構(gòu)成PC-DAQ(Data Acquisition)插卡式虛擬儀器。主要測(cè)量?jī)蓚€(gè) 同頻正弦信號(hào)的幅值、頻率、相位差等。系統(tǒng)組成框圖如圖1 所示：

　　2、面板設(shè)計(jì)

　　軟面板程序?yàn)橛脩籼峁┮粋€(gè)友好的圖形化界面，面板中的所有對(duì)象基本上可分為控制量 和顯示量，控制量用來(lái)模擬傳統(tǒng)儀器上的開(kāi)關(guān)和旋鈕；顯示量用于顯示測(cè)量和處理的結(jié)果。

　　LabVIEW 提供了非常豐富的界面控件對(duì)象，可以快捷地設(shè)計(jì)出生動(dòng)、直觀、操作方便的用戶 界面。本文設(shè)計(jì)的虛擬相位差計(jì)軟面板如圖2 所示。

　　該軟面板左邊為實(shí)時(shí)波形顯示，可顯示從0 通道和1 通道實(shí)時(shí)采樣的兩個(gè)波形；右邊為 李沙育圖形，下面是波形調(diào)整、波形選擇和頻率、幅值、相位、相位差的測(cè)量結(jié)果。另外， 在運(yùn)行該虛擬儀器時(shí)會(huì)彈出一個(gè)存儲(chǔ)窗口，可把程序運(yùn)行結(jié)束之前所有的歷史測(cè)量記錄保存 在所指定的文件中，以備觀察分析和做進(jìn)一步的處理。

　　3、程序框圖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　虛擬相位差計(jì)的框圖程序如圖 3 所示，它采用的是圖形化編程語(yǔ)言，非常直觀。該框圖 包含了波形采集、波形顯示和調(diào)整、波形測(cè)量、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)四部分。