LV實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)答案

1、虛擬儀器實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書參考答案(2013)湯占軍編LalMEW昆明理工大學(xué)信息工程及自動(dòng)化學(xué)院2013年3月實(shí)驗(yàn)一 MAX配置與DAQ助手應(yīng)用實(shí)驗(yàn)六、實(shí)驗(yàn)分析及思考題：1數(shù)據(jù)采集卡中一般要汲及到哪些性能參數(shù)，各種參數(shù)的意義是什么？數(shù)據(jù)采集卡的主要性能指標(biāo)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)有兩個(gè)：精度和速 度。對(duì) 任何量的測(cè)量都要有一定的精度要求，否則將失去測(cè)量的意義。提高數(shù)據(jù) 采集的速度不 僅僅提高了工作效率，更主要的是擴(kuò)大數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的使用范圍，便于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)試。對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能要求和具體應(yīng)用目的及應(yīng)用環(huán)境有密 切關(guān)系，對(duì)應(yīng)用不同情況往 往有不同的要求。以下給出的是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)比較重 要和常用的幾個(gè)

2、指標(biāo)的含義。1、 分辨率 ( resoulution)、( 或位數(shù) )分辨率是指數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以分辨輸入信號(hào)的最小變化量。通常用最低有效值 (leastsingificantbit, LSB) 占系統(tǒng)滿度的百分比來(lái)表示，或用系統(tǒng)可分辨的實(shí)際電壓數(shù)值來(lái)表示，有時(shí)也用滿度信號(hào)可以分的級(jí)數(shù)來(lái)表示。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的分辨率由模數(shù)轉(zhuǎn)換器的位數(shù)來(lái)決定。因此，系統(tǒng)分辨率習(xí)慣上用 數(shù)/ 模轉(zhuǎn) 換結(jié)果的位數(shù)表示。2、 精度( accuracy)產(chǎn)生各輸入代碼所需模擬量 ( 嚴(yán)格地說(shuō)指該代碼中心值 ) 的實(shí)際值與理論值之差 的最大值 稱為精度。精度是零位誤差、增益誤差、積分線性誤差、微分線性誤差、 溫度漂移等綜 合因

3、素引起的總誤差。一般地說(shuō)，分辨率高的采集系統(tǒng)的精度也比較高，但并非總是一致的。精度是指系統(tǒng)實(shí)際值與理論值之間的偏差，而分辨率是指對(duì)相鄰數(shù)值加以區(qū)分的能力，這點(diǎn)需要注意。有時(shí)候?qū)π盘?hào)處理的精度要求并不高，但所處理的信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍很 寬，那么一種高分辨 率，而精度并不很高的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是十分合適的，因?yàn)樗?的價(jià)格比具有高分辨率和高 精度的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)低得多。3、量程(fullscalerange滿度范圍)05V 、 010V 、 -5-量程是指數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)嗦能采集的模擬輸入信號(hào)的范圍，如+5V 和 10+10V 等，采集系統(tǒng)的量程主要由模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入范圍決定4、 米集速率數(shù)據(jù)輸出速率是指單位時(shí)間內(nèi)

4、采集系統(tǒng)通過(guò)速率、吞吐率等，是指在滿足系統(tǒng)精度指標(biāo)的前提下，系統(tǒng)對(duì)輸入模擬信號(hào)在單位時(shí)間內(nèi)所完成的采集次數(shù)；或 者說(shuō)是系統(tǒng)每 個(gè)通道、每秒鐘可采集的采樣數(shù)目。這里所說(shuō)的“采集 ”包括對(duì)被測(cè) 物理量進(jìn)行采樣、量化、編碼、傳輸、儲(chǔ)存等的全部過(guò)程。在時(shí)間領(lǐng)域上，與采集速率對(duì)應(yīng)的指標(biāo)是采集周期，它是采集速率的倒數(shù)，它表征了系統(tǒng)每采一個(gè)有 效數(shù)據(jù)所需的時(shí)間。5、數(shù)據(jù)輸入速率 (output data rate )數(shù)據(jù)輸入速率是指單位時(shí)間內(nèi)采集系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果 (數(shù)字輸入信 號(hào)) 的次 數(shù)。數(shù)據(jù)輸出速率也被稱為輸出更新率(outputdatarate或通過(guò)率(throughput rate )

5、。6、動(dòng)態(tài)范圍 動(dòng)態(tài)范圍是指某個(gè)物理量的變化范圍。信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍是指信號(hào)的最大幅值和最 小幅值之比的分貝數(shù)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍通常定義為所允許輸入的最大幅值 和最小幅值之比的百分?jǐn)?shù)。最大允許輸入幅值是指使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的放大器發(fā) 生飽和和 或者是使模數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)生溢出的最小幅值。最小允許輸入幅值一般用等 效輸入噪聲電平 來(lái)代替。對(duì)具有最大動(dòng)態(tài)范圍特性的信號(hào)進(jìn)行高精度采集時(shí)，還要用到瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍的概 念。所 謂瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍是指某一刻系統(tǒng)所能采集到的信號(hào)的不同頻率分量幅值之 比的最大值， 即幅度最大頻率分量的幅值與幅度最小頻率分量的幅值之比的分貝 數(shù)。7、非線性失真非線性失真也稱諧波失真(harm

6、onicdistortion)當(dāng)給系統(tǒng)輸入一個(gè)頻率為f的正 弦波時(shí)， 其輸出中出現(xiàn)很多頻率為 kf 的頻率分量現(xiàn)象。稱為非線性失真。諧波 失真系數(shù)用來(lái)衡量 系統(tǒng)產(chǎn)生非線性失真的程度。此外，還有A I、AO、DI、D。數(shù)也是性能指標(biāo)之一。2寫出開發(fā)一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)完整的過(guò)程提示：開發(fā)一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，首先要選擇硬件設(shè)備，搭建硬件平臺(tái)，硬件設(shè)備要根據(jù)采集對(duì)象的類型、數(shù)據(jù)采集的精度要求、數(shù)據(jù)采集的通道數(shù)要求等進(jìn)行選擇，選好數(shù)據(jù)采集卡后，再選擇合適的傳感器，傳感器的選擇也要滿足性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上，考慮性價(jià)比。傳感器選好后，再選信號(hào)調(diào)理設(shè)備，也要滿足性能要求的基礎(chǔ)上，考慮性性價(jià)比。其次選擇合適的上位機(jī)開發(fā)

7、軟件平臺(tái) 編寫數(shù)據(jù)采集上位機(jī) HMI, 包括軟硬件的通讀接 口與協(xié)議，上位機(jī)采集數(shù)據(jù) 的標(biāo)度變換等。在硬件平臺(tái)搭建完和上位機(jī)數(shù)據(jù)采集軟件編 寫完成后，要進(jìn)行 軟硬件的聯(lián)合調(diào)試。調(diào)試過(guò)程中不斷進(jìn)行修改，直到軟硬件聯(lián)合工作 穩(wěn)定，達(dá) 到數(shù)據(jù)采集的要求。3 在 MAX 中使用 DAQ 助手和在 DAQmx 使用 DAQ 助手有什么不同？ 要點(diǎn)：在 MAX 中使用 DAQ 助手一般保存在 MAX 中，可以提供所有的 V I 使用，而在 D A Qmx 中使用 DAQ 助手僅僅適用于本 V I 程序。4 為什么要進(jìn)行 MAX 的安裝和調(diào)試？要點(diǎn)： MAX 是數(shù)據(jù)采集過(guò)程中對(duì) N I 設(shè)備管理的必備工具，

8、是軟硬件連接 的橋梁， MAX 對(duì) N I 設(shè)備或計(jì)算機(jī)內(nèi)部的資源進(jìn)行管理，不安裝 MAX 就 無(wú)法對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn) 行管理，也無(wú)法完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)。5 MAX 可以對(duì)哪些設(shè)備進(jìn)行管理？硬件設(shè)備故障在MAX 有什么表現(xiàn)？要點(diǎn)： MAX 主要是對(duì) N I 的設(shè)備進(jìn)行管理，另外對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)部的串口和并 口進(jìn)行管 理。硬件設(shè)備故障在 MAX 是會(huì)有提示 ( 例如黃色驚嘆號(hào) ) ，另外對(duì) 設(shè)備進(jìn)行自檢時(shí)也 會(huì)提示有故障，不能通過(guò)自檢。6 簡(jiǎn)述什么是 NI-DAQmx 仿真設(shè)備？如何建立一個(gè)仿真設(shè)備要點(diǎn)： NI-DAQmx 仿真設(shè)備是 N I 公司開發(fā)的，專門為沒(méi)有設(shè)備的用戶使用 的，在 MAX 中建立仿真設(shè)

9、備后，就可以如同真實(shí)安裝了此設(shè)備一樣，使用設(shè)備 的各種功能。仿 真設(shè)備的信號(hào)是內(nèi)部信號(hào)，一般是正弦波。建仿真設(shè)備略。7 仿真設(shè)備與真實(shí)設(shè)備在 MAX 的使用中有什么不同？仿真設(shè)備在 MAX 中用黃色標(biāo)示，而真實(shí)設(shè)備用綠色標(biāo)示，仿真設(shè)備的信號(hào) 是內(nèi)部 產(chǎn)生的正弦波，真實(shí)設(shè)備是外接的信號(hào)。除此外兩者使用完全一樣。8 NI-DAQm 的局部虛擬通道和全局虛擬通道有什么區(qū)別？虛擬通道分為全局虛擬通道和局部虛擬通道，全局虛擬通道可以在任何 VI 中調(diào)用，因 此稱作全局虛擬 通道，而局部虛擬通道是在一個(gè) VI 內(nèi)部建立的，它的作用范圍是在這個(gè) VI 內(nèi)部， VI 結(jié)束了，虛擬通道也 就不存在了，因此稱作局

10、部虛擬通道。實(shí)驗(yàn)二基于數(shù)據(jù)采集卡的DAQm模入實(shí)驗(yàn)六、思考題NI DAQmx中對(duì)于模擬輸入最常用的是哪幾個(gè)函數(shù)？簡(jiǎn)述它們的作用。1.創(chuàng)建虛擬通道函數(shù)：2,定時(shí)設(shè)定 VI 3. DAQmx觸發(fā)設(shè)定 VI 4. DAQmx讀取VI 5、 DAQmx任務(wù)清除等作 用略。(2) 什么是信號(hào)調(diào)理？什么是多態(tài) VI?要點(diǎn): 信號(hào)調(diào)理就是將待測(cè)信號(hào)通過(guò)放大、濾波等操作轉(zhuǎn)換成采集設(shè)備能夠識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。要點(diǎn)：這種可以處理多種不同數(shù)據(jù)類型的 VI被稱為：”多態(tài)VI ” o多態(tài)VI可以用于處理多 種不同類型的數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)三基于數(shù)據(jù)采集卡的DAQm模出實(shí)驗(yàn)(1) NI DAQmx 中對(duì)于模擬輸出最常用的是哪幾個(gè)函數(shù)？

11、簡(jiǎn)述它們的作用。同實(shí)驗(yàn)二問(wèn)題一，用 DAQmx寫函數(shù)代替DAQm函數(shù)(2) 什么是軟件定時(shí)模擬輸出 ?什么是硬件定時(shí)模擬輸出？軟件定時(shí)模擬輸出就是用軟件控制著模擬輸出的刷新率。例如用一個(gè)倍數(shù)定時(shí)器執(zhí)行一次數(shù)據(jù)輸岀。在這種情況下，循環(huán)定時(shí)器可以被任何的用戶干預(yù)打斷，采樣的速率不可能象硬件定時(shí)那樣始終一致。所以只有控制回路不需要精度太高的采樣速率，軟件定時(shí)才是適用的。除了用戶的干預(yù)，數(shù)量太多或尺寸太大的前面板顯示件，例如圖線、圖形，也影響到循環(huán)速率。刷新顯示器屏幕會(huì)中斷系統(tǒng)時(shí)鐘對(duì)循環(huán)速率的控制。因此 在使用軟件定時(shí)控制回路時(shí)應(yīng)盡可能少用圖線和圖形顯示件。硬件定時(shí)模擬輸岀是采用硬件來(lái)進(jìn)行模擬輸岀控制

12、的方式，使用NI板卡的自身的時(shí)鐘來(lái)控制軟件的循環(huán)周期，實(shí)現(xiàn)比較精確的定時(shí)是一種很好的方式。硬件定時(shí)模式由于是由硬件時(shí)鐘控制的，因此，兩個(gè)模擬輸岀之間的時(shí)間間隔是非常精確的。在時(shí)鐘發(fā)生沿變化時(shí)，通知CPU輸岀上一次的值。在硬 件定時(shí)單點(diǎn)輸岀模式下，每次輸岀都采用硬件足時(shí)連續(xù)進(jìn)行輸岀并且沒(méi)有緩沖區(qū)。您必須要使用時(shí)鐘或者更改檢測(cè)計(jì)時(shí)模式。由于采樣點(diǎn)從電腦到硬件上是連續(xù)的更新，快速的連接速度是必須的。因此支持這種模式的設(shè)備僅限于PCI/PXI 設(shè)備。實(shí)驗(yàn)四基于LabVIEW 多通道實(shí)時(shí)溫度采集實(shí)驗(yàn)四實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1畫出這個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的虛擬儀器的硬件組成框圖，并簡(jiǎn)單說(shuō)明工作過(guò)程。略，上課講過(guò)。2對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

13、進(jìn)行截圖，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)誤差分析，實(shí)驗(yàn)總結(jié)與體會(huì)。3回答下列問(wèn)題：A信號(hào)調(diào)理的設(shè)備是哪個(gè)（給出具體型號(hào)）？WP-803B接地方式有幾種？各應(yīng)用在哪些場(chǎng)合？略，課件上有，上課多次講過(guò)。C本實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是如何實(shí)現(xiàn)的？支持幾種文件格式？通過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子 VI實(shí)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)的VI支持txt, excel, bin三種格式D接線端子板中AIO的差分方式分別接哪個(gè)端子號(hào)？ChO+ 與 chO-E該程序如果移到其它不同的 NI設(shè)備上如何修改才能正常運(yùn)行？將該VI拷貝到不同的NI設(shè)備后，需在 MAX中進(jìn)行相應(yīng)的配置設(shè)置，另外需要修改虛擬通道參數(shù)，包括設(shè)備號(hào)，物理通道號(hào)，采樣率，采樣點(diǎn)數(shù)，接點(diǎn)方式，量程設(shè)定，輸入信號(hào)的類型等進(jìn)行修改。其次還要進(jìn)行