基于虚拟仪器的应变测试系统30107.docx

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1、基于虚拟仪器的应变测试系统毕业论文摘要：应变测试技术是是机械工程中中应用最广泛泛的技术之一一,传统的应应变测试技术术已逐渐不能能适应测试技技术发展的需需求。虚拟仪仪器技术以计计算机为核心心,是目前测测试技术的发发展方向,但但其软件开发发过程较复杂杂,限制了虚虚拟仪器技术术在应变测试试领域的应用用与发展。 为了解决这这一问题,本本文以LabbVIEW 8.0为平平台开发了虚虚拟应变测试试软件系统。首首先,在与传传统系统作对对比研究后,系统设计为为由功能模块块组建,功能能模块的设计计模型为“事事件-循环-状态机”。其其次,参考传传统应变测试试流程,设计计了软件系统统的执行流程程。再次,从从底层开发

2、了了完成基本测测试与控制功功能的模块:初始化参数数、调平衡、并并联标定、滤滤波、应力及及载荷显示、时时域分析、频频域分析、信信号的保存、回回放、生成试试验报告、系系统的静态标标定。最后,利用测试系系统进行了测测试实验。 在连接硬件件系统后,测测控人员根据据测试需求在在本系统的主主面板上选择择相应的功能能模块组建软软件系统,即即可进行应变变测试及分析析,避免了测测控人员在虚虚拟应变测试试过程中繁琐琐的软件开发发工作。 关键词： 虚拟仪器器;，应变;，测试系统统，LabVVIEW的; 功能模块块AbstraccStrain test is onne of the mmost wwidelyy ap

3、pllied ttechnoologiees in mechaanicall engiineeriing. NNowadaays, tthe coonventtionall straain teest teechnollogy ggraduaally ccant keep up wiith thhe steep of moderrn tesst tecchnoloogys devellopmennt. Viirtuall Insttrumennt, whhose ccore iis commputerr, is becomming tthe maain trrend oof tesst tec

4、chnoloogy innsteadd of cconvenntionaal insstrumeents. But tthe sooftwarre devvelopmment oof virrtual Instrrumentt is rratherr compplicatte, itt limiits thhe appplicattion aand deeveloppment of viirtuall insttrumennt tecchnoloogy inn straain teest fiield. In orrder tto sollve thhe prooblem mentiioned

5、 abovee, a sstrainn testt softtware systeem wass deveelopedd in LLabVIEEW 8.00. Firrst, ffunctiional modulle dessign mmethodd was adoptted too consstructt the softwware ssystemm baseed on studyying tthe teest meethod usingg tradditionnal innstrumments.In the proceess off reallizingg funcctionaal mod

6、dule,“eevent-loop-statee machhine”mmodel was ddesignned. SSecondd, thee runnning pproceddure oof sofftwaree systtem waas dessignedd baseed on studyying tthe coonventtionall testt proccess. Thirdd, bassed onn the straiin tesst harrdwaree systtem coonsistting oof NI SCXI-1520 etc., the modulles innclu

7、diing paarametter innitiallizatiion, bbridgee balaance, shuntt caliibratiion, ffilterr, strress aand looad diisplayy, timme dommain aanalyssis, ffrequeency ddomainn anallysis, dataa storrage, signaal repplay, experrimentt repoort geenerattion aand sttatic calibbratioon of systeem werre devvelopeed t

8、o impleement the ttest aand coontroll assiignmennt. Fiinallyy, somme expperimeents wwere ddone tto vallidatee the systeems rreliabbilityy. Thee userr was capabble off carrrying out tthe sttrain test and aanalyssis taask ussing tthe coorresppondinng sofftwaree testt systtem coonstruucted only throuug

9、h cllickinng thee funcctionaal butttons on thhe sysstemss mainn boarrd acccordinng to the ttest rrequirrementt. It makess userr far away from the ccompliicate softwware ddeveloopmentt.Key worrds：Virtuual Innstrumment;Straiin;Teest syystem;LabVVIEW; Funcctionaal moddule目录摘要3-4Abstracct41 引言9-141.11 应

10、变测试试技术现状9-101.22 虚拟仪器器技术概述10-111.33 虚拟仪器器技术的应用用和发展前景11-131.44 论文的研研究意义13-141.55 论文的主主要任务142 电阻应变测测试技术基础础14-172.11 基本原理理14-162.22 系统结构构16-173 虚拟应变测测试软件系统统开发环境17-203.11 虚拟应变变测试系统硬硬件17-203.22 虚拟应变变测试系统开开发工具204 虚拟应变测测试系统的程程序设计20-434.11 总体设计计思路20-234.22 系统的总总体结构与功功能23-254.33 数据采集集25-274.44 各功能模模块的设计27-43

11、4.55 本章小结结435 系统的测试试试验43-475.11 静态标定定试验43-455.22 动态应变变测试试验45-476 总结47-486.11 结论476.22 建议第一章 引言言（一）应变测试试技术应变测量是机械械工程中分析析零件或结构构受力状态、验验证设计的正正确性、确定定整机在实际际工作时负载载情况和研究究某些物理现现象机理的重重要手段之一一。应变测量量对发展设计计理论、保证证机械设备安安全运行以及及实现自动检检测和自动控控制等都具有有重要的作用用。以应变测测量为基础的的机械量测量量的内容极其其广泛，例如如测量对象的的受力、变形形、应力、位位移、扭矩以以及材料的力力学性质等等等

12、。传统的应应变测量仪器器以应变仪为为主。它由电电桥、放大器器、相敏检波波器、低通滤滤波器、稳压压电源和振荡荡器等组成,如果要显示示和记录数据据可再配备指指示仪表、示示波器和记录录仪等。构成成这样一个测测试系统需要要多台设备, 设备之间间必须很好地地匹配。设备备的选型、调调试和使用比比较麻烦,而而且设备功能能单一、固定定。因此,虽虽然传统应变变仪在测量的的精度、稳定定性和可靠性性等方面都已已经比较成熟熟,但是难以以满足应变测测量内容的多多样性对应变变测量仪器提提出的各种不不同的要求。（二）虚拟仪器器技术概述1 虚拟仪器的的概念虚拟仪器（VII）是计算机机辅助测试（CCAT）的最最新发展，它它充分

13、利用快快速发展的计计算机及通信信网络技术来来提高测试计计量仪器设备备的功能、性性能和应用范范围，为用户户定义和构造造自己的测试试仪器系统提提供了全新的的解决方案。虚虚拟仪器并不不完全等同于于计算机辅助助测试，它是是一种基于信信号采集与分分析理论、具具有标准化软硬件件及其接口和和良好集成性性与柔性的仪仪器系统，是是一种新的测测试仪器标准准和技术规范范.2虚拟仪器技术术的优势虚拟仪器技术就就是利用高性性能的模块化化硬件，结合合高效灵活的的软件来完成成各种测试、测测量和自动化化的应用。自自1986年年问世以来，世世界各国的工工程师和科学学家们都已将将NI LaabVIEWW图形化开发发工具用于产产品

14、设计周期期的各个环节节，从而改善善了产品质量量、缩短了产产品投放市场场的时间，并并提高了产品品开发和生产产效率。使用用集成化的虚虚拟仪器环境境与现实世界界的信号相连连，分析数据据以获取实用用信息，共享享信息成果，有有助于在较大大范围内提高高生产效率。虚虚拟仪器提供供的各种工具具能满足我们们任何项目需需要。20年来，无无论是初学乍乍用的新手还还是经验丰富富的程序开发发人员，虚拟拟仪器在各种种不同的工程程应用和行业业的测量及控控制的用户中中广受欢迎，这这都归功于其其直观化的图图形编程语言言。虚拟仪器器的图形化数数据流语言和和程序框图能能自然地显示示您的数据流流，同时地图图化的用户界界面直观地显显示

15、数据，使使我们能够轻轻松地查看、修修改数据或控控制输入。同其他技术术相比，虚拟拟仪器技术具具有四大优势势：1、性能高高虚拟仪器技技术是在PCC技术的基础础上发展起来来的，所以完完全继承了以现成即即用的PC技技术为主导的的最新商业技技术的优点，包包括功能超卓卓的处理器和和文件I/OO，使您在数数据高速导入入磁盘的同时时就能实时地地进行复杂的的分析。此外外，不断发展展的因特网和和越来越快的的计算机网络络使得虚拟仪仪器技术展现现其更强大的的优势。2、扩展性性强NI的软硬硬件工具使得得我们不再受受限于当前的的技术中。这这得益于NII软件的灵活活性，只需更更新计算机或或测量硬件，就就能以最少的的硬件投资

16、和和极少的、甚甚至无需软件件上的升级即即可改进整个个系统。在利利用最新科技技的时候，我我们可以把它它们集成到现现有的测量设设备，最终以以较少的成本本加速产品上上市的时间。3、开发时时间少在驱动和应应用两个层面面上，NI高高效的软件构构架能与计算算机、仪器仪仪表和通讯方方面的最新技技术结合在一一起。NI设设计这一软件件构架的初衷衷就是为了方方便用户的操操作，同时还还提供了灵活活性和强大的的功能，使我我们轻松地配配置、创建、发发布、维护和和修改高性能能、低成本的的测量和控制制解决方案。4、无缝集集成虚拟仪器技技术从本质上上说是一个集集成的软硬件件概念。随着着产品在功能能上不断地趋趋于复杂，工工程师

17、们通常常需要集成多多个测量设备备来满足完整整的测试需求求，而连接和和集成这些不不同设备总是是要耗费大量量的时间。NNI的虚拟仪仪器软件平台台为所有的II/O设备提提供了标准的的接口，帮助助我们轻松地地将多个测量量设备集成到到单个系统，减减少了任务的的复杂性。3 虚拟仪器的的分类虚拟仪器的发展展随着微机的的发展和采用用总线方式的的不同，可分分为五种类型型：1、PC总总线插卡卡型虚拟仪器器这种方式借借助于插入计计算机内的数数据采集卡与与专用的软件件如LabVVIEW相结结合（注：美美国NI公司司的Labvview是图图形化编程工工具，它可以以通过各种控控件自己组建建各种仪器。LLabvieew/c

18、vii是基于文本本编程的程序序员提供高效效的编程工具具，通过三种种编程语言VVisuall C+,Visuaal Bassic,Laabviewws/cvii构成测试系系统，它充分分利用计算机机的总线、机机箱、电源及及软件的便利利。但是受PPC机机箱和和总线限制，且且有电源功率率不足，机箱箱内部的噪声声电平较高，插插槽数目也不不多，插槽尺尺寸比较小，机机箱内无屏蔽蔽等缺点。另另外，ISAA总线的虚拟拟仪器已经淘淘汰，PCII总线的虚拟拟仪器价格比比较昂贵。2、并行口口式虚拟仪器器最新发展的的一系列可连连接到计算机机并行口的测测试装置，它它们把仪器硬硬件集成在一一个采集盒内内。仪器软件件装在计算

19、机机上，通常可可以完成各种种测量测试仪仪器的功能，可可以组成数字字存储示波器器、频谱分析析仪、逻缉分分析仪、任意意波形发生器器、频率计、数数字万用表、功功率计、程控控稳压电源、数数据记录仪、数数据采集器。美美国LINKK公司的DSSO-2XXXX系列虚拟拟仪器,它们们的最大好处处是可以与笔笔记本计算机机相连，方便便野外作业，又又可与台式PPC机相连，实实现台式和便便携式两用，非非常方便。由由于其价格低低廉、用途广广泛，特别适适合于研发部部门和各种教教学实验室应应用。3、GPIIB总线方式式的虚拟仪器器GPIB技技术是IEEEE488标标准的虚拟仪仪器早期的发发展阶段。它它的出现使电电子测量独立

20、立的单台手工工操作向大规规模自动测试试系统发展，典典型的GPIIB系统由一一台PC机、一一块GPIBB接口卡和若若干台BPIIB形式的仪仪器通过GPPIB电缆连连接而成。在在标准情况下下，一块GPPIB接口可可带多达144台仪器，电电缆长度可达达40米。GPPIB技术可可用计算机实实现对仪器的的操作和控制制，替代传统统的人工操作作方式，可以以很多方便地地把多台仪器器组合起来，形形成自动测量量系统。GPPIB测量系系统的结构和和命令简单，主主要应用于台台式仪器，适适合于精确度度要求高的，但但不要求对计计算机高速传传输状况时应应用。4、VXII总线方式虚虚拟仪器VXI总线线是一种高速速计算机总线线

21、VME总线线在VI领域域的扩展，它它具有稳定的的电源，强有有力的冷却能能力和严格的的RFI/EEMI屏蔽。由由于它的标准准开放、结构构紧凑、数据据吞吐能力强强、定时和同同步精确、模模块可重复利利用、众多仪仪器厂家支持持的优点，很很快得到广泛泛的应用。经经过多年的发发展，VXII系统的组建建和使用越来来越方便，尤尤其是组建大大、中规模自自动测量系统统以及对速度度、精度要求求高的场合。有有其他仪器无无法比拟的优优势。然而，组组建VXI总总线要求有机机箱、零槽管管理器及嵌入入式控制器，造造价比较高。5、PXII总线方式虚虚拟仪器PXI总线方式式是PCI总总线内核技术术增加了成熟熟的技术规范范和要求形

22、成成的，增加了了多板同步触触发总线的技技术规范和要要求形成的，增增加了多板发发总线，以使使用于相邻模模块的高速通通讯的局总线线。PXI的的高度可扩展展性。PXII具有8个扩扩展槽，而台台式PCI系系统只有34个扩展槽槽，通过使用用PCIPPCI桥接器器，可扩展到到256个扩扩展槽，台式式PC的性能能价格比和PPCI总线面面向仪器领域域的扩展优势势结合起来，将将形成未来的的虚拟仪器平平台。虚拟仪器的发展展史1、GPIBVSIPPXI总线方方式（适合大大型高精度集集成系统）GGPIB 于于1978年年问世，VXXI于19887年问世，PPXI于19997年问世世。 2、PC插插卡并口式式串口USS

23、B方式（适适合于普及型型的廉价系统统，有广阔的的应用发展前前景）PC插插卡式于800年代初问世世，并行口方方式于19995年问世，串串口USB方方式于19999年问世。 综上所述，虚虚拟仪器的发发展取决于三三个重要因素素。计算机是载载体,软件是核心心高质量的AA/D采集卡卡及调理放大大器是关键。1.3 虚拟拟仪器技术的的应用和发展展前景3 虚拟仪器的的应用和发展展前景虚拟仪器以计算算机发展为平平台, 迎合合了当今信息息社会等各行行业向智能化化、自动化、集集成化发展的的趋势。它的的精确采样, 快速及时时的数据处理理、传输功能能使其在自动动控制领域和和工业控制领领域得到了广广泛的应用, 已成为传传

24、统仪器的主主要替代方式式。虚拟仪器器代表着仪器器发展的最新新方向, 将将不断地被推推向各个新的的领域。随着计算机技术术、仪器技术术和网络通信信技术的不断断完善, 虚虚拟仪器将向向以下三个方方向发展:3.1 外挂式式虚拟仪器PC-DAQ式式虚拟仪器是是现在比较流流行的虚拟仪仪器系统, 但是, 由由于基于PCCI 总线的的虚拟仪器在在插入DAQQ 时都需要要打开机箱等等, 比较麻麻烦, 而且且, 主机上上的PCI 插槽有限, 再加上测测试信号直接接进入计算机机, 各种现现场的被测信信号对计算机机的安全造成成很大的威胁胁, 同时, 计算机内内部的强电磁磁干扰对被测测信号也会造造成很大的影影响, 故以

25、以USB 接接口方式的外外挂式虚拟仪仪器系统将成成为今后廉价价型虚拟仪器器测试系统的的主流。3.2 PXII 型高精度度集成虚拟仪仪器测试系统统PXI总线在机机械、电气和和软件特性方方面充分发挥挥了PCI 总线的全部部优点, 具具有高度的可可扩展性、良良好的兼容性性、极高的传传输速率, 以及比VXXI 更高的的性价比, 因此, 基基于PXI 总线的虚拟拟仪器硬件将将会得到越来来越广泛的应应用。3.3 网络化化虚拟仪器尽管Interrnet技术术最初并没有有考虑如何将将嵌入式智能能仪器设备连连接在一起, 不过NII 等公司已已开发了通过过Web浏览览器观测这些些嵌入式仪器器设备的产品品, 使人们

26、们可以通过IInternnet 操作作仪器设备。根根据虚拟仪器器的特性, 我们能够方方便地将虚拟拟仪器组成计计算机网络。利利用网络技术术将分散在不不同地理位置置不同功能的的测试设备联联系在一起,使昂贵的硬硬件设备、软软件在网络上上得以共享, 减少了设设备重复投资资。现在, 有关MCNN( Meaasuremment aand Coontroll Netwworks)方面的标准准正在积极进进行, 并取取得了一定进进展。由此可可见,网络化化虚拟仪器将将具有广泛的的应用前景。2 电阻应变测测试技术基础础2.11 基本原理理2.1.1 电阻应变效应应1 应变测量原原理peL?s:q0 $XF#pcc0

27、半导导体应变片可可用于应力测测量和应力分分析，以及作作为各种传感感器的力一电电转换元件，它它基于金属丝丝在受拉或受受压后发生弹弹性形变，其其电阻值也随随之产生相应应的变化这一一物理特性实实现的。集微微网-欲知半半导体动态，速速上老杳吧66yfiq-V.n EEP*e集微网-欲知半半导体动态，速速上老杳吧%md6inn?P!FF 在金属丝变变形的弹性范范围内，电阻阻的相对变化化RR与应变变LL成正比比，因而RR=KLL。其中中，K为电阻阻应变片的灵灵敏系数。用用应变片测量量应变或应力力时，是将应应变片粘贴于于被测对象上上，在外力作作用下，被测测对象表面产产生微小机械械变形，粘贴贴在其表面上上的应

28、变片亦亦随其发生相相同的变化，因因此应变片的的电阻也发生生相应的变化化。当压力FF在一定范围围内时，应变变x以一个个常数正比于于F。集微网网-欲知半导导体动态，速速上老杳吧;Z,M%no集微网-欲知半半导体动态，速速上老杳吧JJ#*r%Sd8r5fv&GG :YG )m0 集微网-欲欲知半导体动动态，速上老老杳吧Ro2DU55-z*hhN 式中：L为为两孔中心距距的50；E为梁的弹弹性模量；bb为梁的宽度度；h为孔上上下最薄处的的厚度。集微微网-欲知半半导体动态，速速上老杳吧22C5v-P d75e(m&L!My|&yTzz0如图图1所示，在在双孔梁的上上下两端面分分别对应孔的的顶端处贴上上电

29、阻应变片片，将它们按按图1(b)所示的方式式组成全桥测测量电路。这这种桥式测量量电路，可以以灵敏地测量量极微小的电电阻变化。当当弹性体受物物体作用时，弹弹性体便产生生弹性形变，粘粘在其表面的的电阻应变片片则随其同步步变形，因而而改变了它们们的电阻值。由由于电阻应变变片组成的桥桥式电路是平平衡的，而电电阻应变片的的电阻变化会会引起电桥的的不平衡，因因而输出电压压信号，该信信号与梁端的的受力F成正正比。m5X.c22E WC33g0 集微网-欲欲知半导体动动态，速上老老杳吧;VV;Mfy!R7F v/ 集微网-欲知半半导体动态，速速上老杳吧 t3!? c8WW uAu集微网-欲知半半导体动态，速速

30、上老杳吧wwiT! &i 当力F使单单个应变片的的电阻变化R时，全桥测测量电路的输输出电压U00=URR。集微网网-欲知半导导体动态，速速上老杳吧 ghF$_Ogh$bG4Z4aM02 应变片选用用BP型型半导体应变变片集微网-欲知半导体体动态，速上上老杳吧Al.lo%RRU Pic,HV88Z0BBP 型半导导体应变片可可用于应力测测量和应力分分析，并作为为各种传感器器的力-电转转换元件。它它们具有灵敏敏度高(比金金属应变片大大501000倍左右)，机械滞后后小，体积小小，耗电少等等优点。其高高的灵敏度使使输出信号电电平增大几十十倍，所以不不必采用放大大器而直接用用电压表或示示波器等简单单仪

31、表就可以以直接记录测测量结果，因因而使得测量量仪表大为简简化；再加上上它的机械滞滞后小，可以以测量静态应应变、低频应应变等，在许许多新技术中中，如火箭、导导弹、飞机等等制造工业及及遥测系统中中，半导体应应变片具有独独特的应用价价值。J+_Oe DiiU0 K7v2Z _&A6CC S5Y00BP-6-1200型半导体应应变片技术参参数：集微网网-欲知半导导体动态，速速上老杳吧/hNqApCu4u)E%!T,Rn00A%j0硅丝尺寸寸为6mm04 mm0005 mmm；基底尺尺寸为10 mm x 6 mm；灵灵敏系数1220；电阻温温度系数小于于02；灵敏度温度度系数小于0016；允许工作电电流

32、25 mmA；允许最最大应变2 000；极限工作作温度1000。集微网-欲欲知半导体动动态，速上老老杳吧*?MM0u L00uW7p7W+aaQq0j(:kiiD0 NvC Xnns0441 电阻阻片的温度效效应集微网-欲知半导体体动态，速上上老杳吧V%seG:ad5dii w!YYAYT&GiHH0电阻阻片由金属材材料制成，它它的阻值随着着温度的变化化也将产生变变化。另外，由由于试件和电电阻材片的线线性膨胀系数数不同，从而而会使电阻片片的阻值发生生变化。温度度变化引起的的电阻变化是是客观存在的的，但不希望望在测量结果果中反映出来来。集微网-欲知半导体体动态，速上上老杳吧iUUD#T5AkQW

33、5ll7F N9uxxmIq042 温温度补偿集微微网-欲知半半导体动态，速速上老杳吧E,IgjSw)BBP集微网-欲知半半导体动态，速速上老杳吧DDp,P ffQag BB 作为测量电电桥的四个臂臂，当称重时时受到负载FF的作用后，RR1，R2受受拉伸阻值增增加，R3，RR4受压缩阻阻值下降，四四个应变片组组成差动电桥桥，输出特性性的线性度好好，并且还具具有温度补偿偿作用。输出出应变信号电电压为：集微微网-欲知半半导体动态，速速上老杳吧kkv9x+BB k3i$i |)CC_0b66o+N05h uuKuU ccGh0 集微网-欲欲知半导体动动态，速上老老杳吧Oxxysn( 式中：11，2，

34、3，4分分别为各桥臂臂应变片感受受的应变量；T为各应应变片随温度度变化所产生生的应变量。8Ps*Vyy& z00应变测试程程序框图9oiQ-p03 虚拟应变测测试系统的设设计方案3.1 虚拟应应变测试系统统硬件1、虚拟应变测测试系统硬件件结构 图1硬件组成成框图 传感器：它的作作用是将被测测信号转换为为与之有对应应关系电信号。如测测速发电机、流量量传感器等信信号调理：它它的作用包括括信号放大或或衰减、滤波波、隔离、保保护等。NII公司的仪器器信号调理板板卡SCXII是LabVVIEW软件件直接支持的的一个信号调调理板卡，LLabVIEEW环境中调调用非常方便便。数据采集集卡：它是外外界信号进入

35、入计算机的通通道，在这个个通道中要实实现A/D转转换、放大或或缩小、光电电隔离等。选选择数据采集集卡时，需要要注意以下一一些问题：数数据分辨率、精精度、最高采采样速度、通通道数、总线线接口类型。计计算机（LaabVIEWW）：它的作作用是数据采采集，分析，显显示和记录。 3.2 虚拟应应变测试系统统软件构成1.2虚拟拟仪器系统的的软件构成 测试软件是是虚拟仪器的的主心骨。NNI公司在提提出虚拟仪器器概念并推出出第一批实用用成果时，就就用软件就是是仪器来表达达虚拟仪器的的特征，强调调软件在虚拟拟仪器中的重重要位置。NNI公司从一一开始就推出出丰富而又简简洁的虚拟仪仪器开发软件件。使用者可可以根据

36、不同同的测试任务务，在虚拟仪仪器开发软件件的提示下编编制不同的测测试软件，来来实现当代科科学技术复杂杂的测试任务务。在虚拟仪仪器系统中用用灵活强大的的计算机软件件代替传统仪仪器的某些硬硬件，特别是是系统中应用用计算机直接接参与测试信信号的产生和和测量特性的的分析，使仪仪器中的一些些硬件甚至整整个仪器从系系统中消失，而而由计算机的的软硬件资源源来完成它们们的功能。虚虚拟仪器测试试系统的软件件主要分为以以下四部分。 1.2.11仪器面板控控制软件 仪器面板控控制软件即测测试管理层，是是用户与仪器器之间交流信信息的纽带。利利用计算机强强大的图形化化编程环境，使使用可视化的的技术，从控控制模块上选选择

37、你所需要要的对象，放放在虚拟仪器器的前面板上上。 1.2.22数据分析处处理软件 利用计算机机强大的计算算能力和虚拟拟仪器开发软软件功能强大大的函数库可可以极大提高高虚拟仪器系系统的数据分分析处理能力力，节省开发发时间。 1.2.33仪器驱动软软件 虚拟仪器驱驱动程序是处处理与特定仪仪器进行控制制通信的一种种软件。仪器器驱动器与通通信接口及使使用开发环境境相联系，它它提供一种高高级的、抽象象的仪器映像像，它还能提提供特定的使使用开发环境境信息。仪器器驱动器是虚虚拟仪器的核核心，是用户户完成对仪器器硬件控制的的纽带和桥梁梁。虚拟仪器器驱动程序的的核心是驱动动程序函数/VI集，函函数/VI是是指组

38、成驱动动的模块化子子程序。驱动动程序一般分分为两层，底底层是仪器的的基本操作，如如初始化仪器器配置仪器输输入参数、收收发数据、查查看仪器状态态等。高层是是应用函数/VI层，它它根据具体测测量要求调用用底层的函数数/VI。 1.2.44通用I/OO接口软件 在虚拟仪器器系统中，II/O接口软软件作为虚拟拟仪器系统软软件结构中承承上启下的一一层，其模块块化与标准化化越来越重要要。VXI总总线即插即用用联盟，为其其制定了标准准，提出了自自底向上的II/O接口软软件模型即VVISA。作作为通用I/O标准，VVISA具有有与仪器硬件件接口无关性性的特点， 即这种软件件结构是面向向器件功能而而不是面向接接

39、口总线的。应应用工程师为为带GPIBB接口仪器所所写的软件，也也可以于VXXI系统或具具有RS2332接口的设设备上，这样样不但大大缩缩短了应用程程序的开发周周期，而且彻彻底改变了测测试软件开发发的方式和手手段。2 虚拟仪器系系统软面板的的设计标准 虚拟仪器软软面板是用户户用来操作仪仪器，与仪器器进行通信，输输入参数设置置，输出结果果显示的用户户接口。其设设计准则是： （1） 按按照VPP规规范设计软面面板，使面板板具有标准化化、开放性、可可移植性。 （2） 根根据测试要求求确定仪器功功能。根据测测试任务确定定仪器软面板板具体测试、测测量功能，开开关、控制等等设置要求。 （3） 用用面向对象的

40、的设计方法设设计软面板。按按照面向对象象的设计思想想，一个虚拟拟仪器集成系系统由多个虚虚拟仪器组成成，每个虚拟拟仪器均由软软面板控制。软软面板由大量量的虚拟控件件组成。 3 虚拟仪仪器系统的组组建方案 在虚拟仪器器系统的组建建方案，主要要包括底层硬硬件、软硬件件接口、应用用程序以及驱驱动程序的设设计与开发。 3.1 制制定所设计仪仪器的接口形形式 如果仪器设设备具有RSS-232串串行接口，则则直接用连线线将仪器设备备和计算机的的RS-2332串行口连连接即可。如如果是GPIIB接口，需需要额外配备备一块GPIIB-4888接口板，将将接口板插入入计算机的IISA插槽，建建立起计算机机与仪器设

41、备备之间的通信信桥梁。如果果使用计算机机来控制VXXI总线设备备，则需要配配置一块GPPIB接口卡卡，通过GPPIB 总线线与VXI主主机箱零槽模模块通信。零零槽模块的GGPIB-VVXI翻译器器将GPIBB 的命令翻翻译成VXII命令并把各各模块返回的的数据以一定定的格式传回回主控计算机机。DAQ数数据采集卡是是基于计算机机标准总线的的，因此可以以将数据采集集卡直接插到到计算机的插插槽上。 3.2 开开发硬件采集集卡 一种典型的的数据采集卡卡组成包括，先先用传感器把把非电的物理理量转变成模模拟电量，采采样/保持器器可以保持信信号，实现对对瞬时信号进进行采集，以以便ADC进进行数字转换换，提高

42、ADDC转换器的的转换精度。实实现在测量中中同时对多路路模拟信号进进行采样。多多路模拟开关关可以分时选选通来自多个个输入通道的的某一路信号号，这样在多多路开关后的的单元电路，只只需一套即可可，也可以采采用计算机进进行多路选择择控制。当传传感器输出的的信号比较小小，可以用放放大器放大和和缓冲输入信信号，如果采采用的是可编编程增益放大大器就可以通通过计算机进进行增益选择择控制确定增增益倍数。精精度及性能是是仪器系统的的生命，而这这完全依赖于于提供基础数数据的信号采采集控制电路路，因此在硬硬件采集电路路的设计时，需需根据所设计计的虚拟仪器器所要达到的的性能指标和和被测信号的的特点，设计计合理的系统统

43、结构。系统统的结构合理理与否，对系系统的可靠性性、性能价格格比等有直接接影响，在硬硬件和软件功功能的设计上上要尽量使虚虚拟仪器的结结构简单，可可靠性高，成成本低廉，选选用合适的单单元器件，尽尽可能的提高高采集卡采集集的精度和速速度。 3.3 确确定设计采集集卡的设备驱驱动程序方案案 采集卡的设设备驱动程序序是控制各种种硬件采集卡卡的驱动程序序，是连接主主控计算机与与信号采集调调理部件的纽纽带。驱动程程序的实质是是为用户提供供了用于仪器器操作的较抽抽象的操作函函数集，它是是虚拟仪器核核心软件之一一。 3.4确定定虚拟仪器系系统应用程序序编程语言 虚拟仪器系系统软件结构构的设计在体体现整个系统统的

44、性能和灵灵活性方面作作用很大，因因此在开发虚虚拟仪器系统统的软件部分分时，首先要要根据所开发发的虚拟仪器器功能和性能能，确定应用用程序和软面面板程序的模模块结构和功功能，画出各各部分的流程程图，采用合合适的编程语语言。在编制制虚拟仪器软软件中可采用用两种编程方方法。一种是是采用面向对对象的可视化化的高级编程程语言，如VVC+、VVB和Dellphi等编编写虚拟仪器器的软件，这这种方法实现现的系统灵活活性高，易于于扩充和升级级维护。另一一种是采用图图形化编程方方法，如LaabVIEWW，HPVEEE，采用图图形化编程的的优势是软件件开发周期短短、编程较简简单，特别适适合工程技术术人员使用。总总之

45、在编写程程序时，要尽尽可能的让每每一模块都有有一定的独立立性，模块之之间明确定义义接口，模块块之间可以采采用数据传递递的形式进行行联系。 3.5 软软件调试和运运行 程序编写好以后后要对各模块块进行调试和和运行，可以以通过采集各各种标准信号号来验证虚拟拟仪器系统功功能的正确性性和性能的优优良性。 4 虚拟应变测测试系统的程程序设计4.1系统的总总体结构与功功能4.11 应变变测试程序框框图4.12应变测测量实验前面面板图6所示为双孔孔梁应变测量量实验前面板板。集微网-欲知半导体体动态，速上上老杳吧RFF1a6h-eb(d/N$QZ3m3+VV18bqq8z&W00集微网-欲欲知半导体动动态，速

46、上老老杳吧_,wwc*z.bb%w:M$YT4.3 数据采采集3.1 数据据采集卡简介介系统采用NI公公司的PCII-MIO-16E-44型数据采集集卡。它是NNI公司的NNI 60440E系列数数据采集卡之之一，是一种种性能优良、适适合PC及兼兼容机的数据据采集卡，能能够完成模拟拟信号输入/输出和数字字信号输入/输出等功能能。它有166个模拟输入入通道（对差差分输入是88对模拟输入入通道）、22个模拟输出出通道、8个个数字量I/O、2个224位的计数数器（用于计计时/计数功功能）。在使用采集卡之之前，首先要要进行采集卡卡的安装，将将采集卡插入入PC机的PPCI插槽。由由于是NI公公司的数据采采集卡，因此此不需要再编编写采集卡的的驱动程序，只只需重新启动动计算机，放放入采集卡的的驱动光盘，按按照提示就可可以自动完成成安装。安装装完成后对设设备号、模拟拟输入极性、模模拟输入模式式、模拟输出出极性等参数数进行设置。另另外，选用CCB-68LLP连接块和和R68688带状电缆等等附件来连接接数据采集卡卡和嵌入式计计算机系统。3.2 硬件件连接系统通过数据采采集卡把嵌入入式计算机系系统和PC机机连接起来，由由PC机输出出激励信号