电机数据采集分析系统的研发与设计计算机Labview论文毕业文章.pdf

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1、 毕 业 设 计 题 目 电机数据采集分析系统的研发及设计 （院）系 电气信息学院 专 业 班 级 学号 学生姓名 导师姓名 完成日期 2013年 6 月 22 日 诚 信 声 明 本人声明：1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料；3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。作者签名：日期：年 月 日 月日诚信声明本人声明本人所呈交的毕业设计论文是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成

2、果据查证除了文中特别加以标注和致谢的地方外毕业设计论文中不包含其他人已经公开发表过的研究成果也不包含为获得其他教育机论文任务书设计论文题目电机数据采集分析系统的研发及设计姓名院系电气信息学院专业班级学号指导老师职称教研室主任一基本任务及要求设计一个基于虚拟仪器的电机数据采集系统采用霍尔传感器以及光电传感器采集到转速信转速设计的主要任务是查阅相关资料确定总体设计方案根据课题要求确定硬件方案硬件设计软件设计学习图形化编程软件对软件的具体模块编程并对信号进行处理完成文献综述开题报及毕业设计说明书及设计说明书的撰写工作二进毕 业 设 计（论 文）任 务 书 设计（论文）题目：电机数据采集分析系统的研发

3、及设计 姓名 院系 电气信息学院 专业 班级 学号 指导老师 职称 教研室主任 一、基本任务及要求：设计一个基于虚拟仪器的电机数据采集系统，采用霍尔传感器以及光电传感器采集到转速信号通过数据采集卡将数据传至主机。通过 LabVIEW 图形化编程对采集到的信号进行相应处理及波形显示，通过测量计算出电机转速。设计的主要任务是：查阅相关资料确定总体设计方案；根据课题要求确定硬件方案、硬件设计；软件设计，学习 LabVIEW 图形化编程软件，对软件的具体模块编程并对信号进行处理；完成文献综述、开题报告及毕业设计说明书及设计说明书的撰写工作。二、进度安排及完成时间：1、第 1 周至第 3 周：查阅相关资

4、料，搜集课题所需资料，了解课题现状、课题研究的目的和意义，做好选题报告和文献综述。2、第 4 周：参考相关资料，查阅相关文献，自学相关知识，了解系统整个工作原理和设计方案，写好开题报告。3、第 5 周至第 6 周：确定总体设计方案及个人研究重点，分配课题研究任务。学习 LabVIEW 软件。4、第 7 周至第 8 周：根据自己的研究方向和总体设计方案，初步构列出系统的硬件模块和软件模块。完成硬件设计。5、第 9 周至第 10 周：完成系统各软件模块的编写及调试。6、第 11 周至第 13 周：完成系统的软件仿真和软硬件联调。月日诚信声明本人声明本人所呈交的毕业设计论文是在老师指导下进行的研究工

5、作及取得的研究成果据查证除了文中特别加以标注和致谢的地方外毕业设计论文中不包含其他人已经公开发表过的研究成果也不包含为获得其他教育机论文任务书设计论文题目电机数据采集分析系统的研发及设计姓名院系电气信息学院专业班级学号指导老师职称教研室主任一基本任务及要求设计一个基于虚拟仪器的电机数据采集系统采用霍尔传感器以及光电传感器采集到转速信转速设计的主要任务是查阅相关资料确定总体设计方案根据课题要求确定硬件方案硬件设计软件设计学习图形化编程软件对软件的具体模块编程并对信号进行处理完成文献综述开题报及毕业设计说明书及设计说明书的撰写工作二进I/39 7、第 14 周至第 15 周：整理设计资料，撰写毕业

6、设计论文。8、第 16 周至第 17 周：打印、装订论文，进行毕业答辩。月日诚信声明本人声明本人所呈交的毕业设计论文是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果据查证除了文中特别加以标注和致谢的地方外毕业设计论文中不包含其他人已经公开发表过的研究成果也不包含为获得其他教育机论文任务书设计论文题目电机数据采集分析系统的研发及设计姓名院系电气信息学院专业班级学号指导老师职称教研室主任一基本任务及要求设计一个基于虚拟仪器的电机数据采集系统采用霍尔传感器以及光电传感器采集到转速信转速设计的主要任务是查阅相关资料确定总体设计方案根据课题要求确定硬件方案硬件设计软件设计学习图形化编程软件对软件的具体模块编

7、程并对信号进行处理完成文献综述开题报及毕业设计说明书及设计说明书的撰写工作二进目 录 摘要.Abstract.第 1 章 绪论.0 1.1 电机.0 1.1.1 直流电机.1 1.1.2 交流电机.1 1.2 虚拟仪器.3 1.2.1 虚拟仪器技术.3 1.2.2 虚拟仪器发展现状.5 1.2.3 虚拟仪器系统构成.7 1.2.4 虚拟仪器系统软面板设计标准.8 1.3 数据采集.9 第 2 章 总体方案设计.11 2.1 总体方案设计.11 第 3 章 硬件设计.12 3.1 硬件总体概述.12 3.2 硬件组成部分.12 3.2.1 传感器.12 3.2.2 数据采集卡.13 3.3 信号

8、采样和 A/D转换.14 3.3.1 信号采样.14 3.3.2 采样频率选择.16 3.3.3 A/D转换技术.17 3.4 硬件接线图.18 第 4 章 软件设计.19 4.1 前面板设计.19 4.2 程序设计.19 4.2.1 功能模块.19 4.2.2 电机测速及输入电压程序.24 4.3 序调试及数据处理.25 总结.26 月日诚信声明本人声明本人所呈交的毕业设计论文是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果据查证除了文中特别加以标注和致谢的地方外毕业设计论文中不包含其他人已经公开发表过的研究成果也不包含为获得其他教育机论文任务书设计论文题目电机数据采集分析系统的研发及设计姓名院

9、系电气信息学院专业班级学号指导老师职称教研室主任一基本任务及要求设计一个基于虚拟仪器的电机数据采集系统采用霍尔传感器以及光电传感器采集到转速信转速设计的主要任务是查阅相关资料确定总体设计方案根据课题要求确定硬件方案硬件设计软件设计学习图形化编程软件对软件的具体模块编程并对信号进行处理完成文献综述开题报及毕业设计说明书及设计说明书的撰写工作二进I/39 参考文献.27 致谢.28 附 录.29 月日诚信声明本人声明本人所呈交的毕业设计论文是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果据查证除了文中特别加以标注和致谢的地方外毕业设计论文中不包含其他人已经公开发表过的研究成果也不包含为获得其他教育机论

10、文任务书设计论文题目电机数据采集分析系统的研发及设计姓名院系电气信息学院专业班级学号指导老师职称教研室主任一基本任务及要求设计一个基于虚拟仪器的电机数据采集系统采用霍尔传感器以及光电传感器采集到转速信转速设计的主要任务是查阅相关资料确定总体设计方案根据课题要求确定硬件方案硬件设计软件设计学习图形化编程软件对软件的具体模块编程并对信号进行处理完成文献综述开题报及毕业设计说明书及设计说明书的撰写工作二进电机数据采集分析系统研发及设计 摘要：虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。虚拟仪器的图形化语言图形化数据流语言和程序框图能自然地显示您的数据

11、流，同时地图化的用户界面直观地显示数据，使我们能够轻松地查看、修改数据或控制输入。本设计要采集电机相关数据，选择电机转速及输入电压作为测量对象。本设计采用 NI PCI-6281 数据采集卡实现二通道的数据采集。一通道直接采集输入电压，另一通道采集通过霍尔传感器体现转速的模拟电压信号，经过模数转换，转换为数字信号。利用 Labview 的软件编程实现对波形的显示输入电压并计算得出电机的转速。本设计是虚拟仪器在测控领域的一次简单应用。实践明虚拟仪器是一种优秀的解决方案，能够高效的实现各种测控任务。关键字：虚拟仪器;数据采集;传感器 月日诚信声明本人声明本人所呈交的毕业设计论文是在老师指导下进行的

12、研究工作及取得的研究成果据查证除了文中特别加以标注和致谢的地方外毕业设计论文中不包含其他人已经公开发表过的研究成果也不包含为获得其他教育机论文任务书设计论文题目电机数据采集分析系统的研发及设计姓名院系电气信息学院专业班级学号指导老师职称教研室主任一基本任务及要求设计一个基于虚拟仪器的电机数据采集系统采用霍尔传感器以及光电传感器采集到转速信转速设计的主要任务是查阅相关资料确定总体设计方案根据课题要求确定硬件方案硬件设计软件设计学习图形化编程软件对软件的具体模块编程并对信号进行处理完成文献综述开题报及毕业设计说明书及设计说明书的撰写工作二进Motor data acquisition and an

13、alysis system development and design Abstract:The virtual instrument technology is the use of high-performance modular hardware,combined with efficient and flexible software to accomplish a variety of test,measurement and automation applications.Virtual Instruments graphical language graphical dataf

14、low language and block diagram can naturally display your data flow,and map-based user interface to visually display data,allowing us to easily view,modify data or control inputs.The design of the motor to collect relevant data,select the motor speed and input voltage as the measurement object.The d

15、esign uses a NI PCI-6281 data acquisition card for two-channel data acquisition.A passage directly collect the input voltage,and the other Hall sensor embodied by channel acquisition speed analog voltage signal,after analog-digital conversion,converted into digital signals.Use Labview software progr

16、amming to realize the input voltage waveform display and calculated motor speed.This design is a virtual instrument in the field of a simple monitoring and control applications.Practice Ming virtual instrument is an excellent solution that can efficiently implement various monitoring tasks.Keywords:

17、virtual instrument;data collection;sensor 月日诚信声明本人声明本人所呈交的毕业设计论文是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果据查证除了文中特别加以标注和致谢的地方外毕业设计论文中不包含其他人已经公开发表过的研究成果也不包含为获得其他教育机论文任务书设计论文题目电机数据采集分析系统的研发及设计姓名院系电气信息学院专业班级学号指导老师职称教研室主任一基本任务及要求设计一个基于虚拟仪器的电机数据采集系统采用霍尔传感器以及光电传感器采集到转速信转速设计的主要任务是查阅相关资料确定总体设计方案根据课题要求确定硬件方案硬件设计软件设计学习图形化编程软件对软件

18、的具体模块编程并对信号进行处理完成文献综述开题报及毕业设计说明书及设计说明书的撰写工作二进0/39 第 1 章 绪论 电机从研制、投产，到运行和维修，其间的各个阶段都要进行一系列试验，以获取电机的各种物理参数和性能指标。近年来，一些新型电机(如双绕组电机等)的应用日益广泛。这些电机的试验特点是测试项目多、各个项目测试的参量多，而且往往要求对多个参数同时测量，测试要求精度高。使用传统的测试仪表进行测试，由于自动化程度低，操作十分复杂，工作量大，而且精度也难以达到要求。因此，建立一种高精度的自动化程度高的测试手段变得十分重要。虚拟仪器是全新概念的新一代的测量仪器。自 1987 年诞生以来，这一技术

19、及前几代测试仪器相比，以前所未有的速度迅猛发展。本文介绍了虚拟仪器的概念和 LabVIEW的软件开发环境，以及已开发成功的基于 LabVIEW的电机数据采集系统的硬件组成和软件开发，并重点介绍了在 LabVIEW 下一些关键技术的实现方法和数据分析方法。1.1 电机 电机是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。电动机也称（俗称马达），在电路中用字母“M”（旧标准用“D”）表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。发电机在电路中用字母“G”表示。它的主要作用是利用机械能转化为电能，目前最常用的是，利用热能、水能等推动发电机转子来发电，随着风力发电技术的日趋成

20、熟，风电也慢慢走进我们的生活。电机按工作电源种类划分：分为直流电机和交流电机。按结构和工作原理划分：分为直流电动机、异步电动机、同步电动机。按起动及运行方式划分：分为电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。按用途划分：分为驱动用电动机和控制用电动机。按转子的结构划分：分为笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。按运转速度划分：月日诚信声明本人声明本人所呈交的毕业设计论文是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果据查证除了文中特别加以标注和致谢的地方外毕业设计论文中不包含其他

21、人已经公开发表过的研究成果也不包含为获得其他教育机论文任务书设计论文题目电机数据采集分析系统的研发及设计姓名院系电气信息学院专业班级学号指导老师职称教研室主任一基本任务及要求设计一个基于虚拟仪器的电机数据采集系统采用霍尔传感器以及光电传感器采集到转速信转速设计的主要任务是查阅相关资料确定总体设计方案根据课题要求确定硬件方案硬件设计软件设计学习图形化编程软件对软件的具体模块编程并对信号进行处理完成文献综述开题报及毕业设计说明书及设计说明书的撰写工作二进1/39 分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。1.1

22、.1 直流电机 定义输出或输入为直流电能的旋转电机，称为直流电机，它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。一台直流电机原则上既可以作为电动机运行，也可以作为发电机运行，这种原理在

23、电机理论中称为可逆原理。当原动机驱动电枢绕组在主磁极 N、S 之间旋转时，电枢绕组上感生出电动势，经电刷、换向器装置整流为直流后，引向外部负载（或电网），对外供电，此时电机作直流发电机运行。如用外部直流电源，经电刷换向器装置将直流电流引向电枢绕组，则此电流及主磁极 N、S 产生的磁场互相作用，产生转矩，驱动转子及连接于其上的机械负载工作，此时电机作直流电动机运行。直流电机的工作原理：1.直流发电机工作原理 直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。感应电动势的方向按右手定则确定（磁感线指向手心，大拇指指向导体运动方

24、向，其他四指的指向就是导体中感应电动势的方向。2.直流电动机的工作原理 导体受力的方向用左手定则确定。这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩，这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩，转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向转动。如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩（例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩），电枢就能按逆时针方向旋转起来。1.1.2 交流电机 月日诚信声明本人声明本人所呈交的毕业设计论文是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果据查证除了文中特别加以标注和致谢的地方外毕业设计论文中不包含其他人已经公开发表过的研究成果也不包含为获得其他教育机论文任务书设计论文题目电机数据采集分析系统

25、的研发及设计姓名院系电气信息学院专业班级学号指导老师职称教研室主任一基本任务及要求设计一个基于虚拟仪器的电机数据采集系统采用霍尔传感器以及光电传感器采集到转速信转速设计的主要任务是查阅相关资料确定总体设计方案根据课题要求确定硬件方案硬件设计软件设计学习图形化编程软件对软件的具体模块编程并对信号进行处理完成文献综述开题报及毕业设计说明书及设计说明书的撰写工作二进2/39 交流电机是用于实现机械能和交流电能相互转换的机械。由于交流电力系统的巨大发展，交流电机已成为最常用的电机。交流电机及直流电机相比，由于没有换向器（见直流电机的换向），因此结构简单，制造方便，比较牢固，容易做成高转速、高电压、大电

26、流、大容量的电机。交流电机功率的覆盖范围很大，从几瓦到几十万千瓦、甚至上百万千瓦。20世纪80年代初，最大的汽轮发电机已达150万千瓦。交流电机的分类：按电机功用分类：交流电机主要分为发电机和电动机。发电机主要分为汽轮发电机、水轮发电机和柴油发电机。汽轮发电机是两极高速同步电机，是依靠燃烧煤、核能等能源进行发电的。是火力发电厂、核能发电厂的主要设备之一，由汽轮机或燃气轮机驱动发电。水轮发电机是多极低速同步电机，是依靠水力的位能转换成动能作为能源来进行发电的，由水轮机驱动发电。柴油发电机由柴油机驱动发电，两者组成柴油发电机组。通常用作土矿企业、医院、楼房的应急备用电源；军事及民用通信、伐地和野外

27、作业，车辆船舶等特殊用途的独立电源，以及电网输送不到、又不适于建立火力发电厂地区的生活和生产所需的电源和多种移动电站等。交流电动机又分为同步电动机和异步电动机。当电机的三相对称绕组，接通三相交流电后，在空气隙中产生一个转速为v=60f/p 的旋转磁场。当电机的运行速度n始终保持及旋转磁场相同速度(n=v)的电动机称为同步电动机。主要用于轧钢机、球磨机、压缩机、鼓风机等。优点是能向电网输送无功功率，改善电网的功率因数。缺点是需要直流励磁，结构比较复杂，电机造价较贵。电机的运行速度n始终低于旋转磁场速度(nv)的交流电机称为异步电动机。异步电机具有结构简单、制造方便、运行可靠、维护简便、价格低廉等

28、优点，因此被广泛的应用在石油、化土、电站、矿山、冶金等土业部门，用于驱动泵、风机、粉碎机等机械设备，在各种电气传动系统中，有90%左右的设备采用异步电机驱动。异步电机的缺点是：1.从电网中吸取无功励磁功率，使电网的功率因数变坏；2.调速性能差，不能用于轧钢、造纸等转速要求严格恒定的设备中，也不能用于在运行中转速要求有所变化的设备中。月日诚信声明本人声明本人所呈交的毕业设计论文是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果据查证除了文中特别加以标注和致谢的地方外毕业设计论文中不包含其他人已经公开发表过的研究成果也不包含为获得其他教育机论文任务书设计论文题目电机数据采集分析系统的研发及设计姓名院系电

29、气信息学院专业班级学号指导老师职称教研室主任一基本任务及要求设计一个基于虚拟仪器的电机数据采集系统采用霍尔传感器以及光电传感器采集到转速信转速设计的主要任务是查阅相关资料确定总体设计方案根据课题要求确定硬件方案硬件设计软件设计学习图形化编程软件对软件的具体模块编程并对信号进行处理完成文献综述开题报及毕业设计说明书及设计说明书的撰写工作二进3/39 1.2 虚拟仪器 1.2.1 虚拟仪器技术 虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。虚拟仪器技术是随着现代计算机技术、信息技术、现代测量技术的发展而出现的新技术。虚拟仪器是通过应用程序将计算机资源

30、（微处理器、存储器、显示器）和仪器硬件（A/D、D/A、数字 I/O、定时器、信号调理器）的测量功能结合起来，形成的测量装置或测试系统。用户通过友好的图形界面（称为虚拟面板）操作计算机，就像操作传统仪器一样，通过库函数实现仪器模块间的通信、定时、触发，以及数据分析、数据表达，并形成图形化接口。虚拟仪器由计算机、仪器软件和仪器硬件组成。虚拟仪器包括硬件和软件两个基本要素。其中，硬件的功能是获取被测试的物理信号，提供信号传输的通道。虚拟仪器的硬件技术以 GPIB、PXI 等先进的计算机接口总线的发展为发展标志。GPIB、PXI 接口是早期比较流行的接口，随着虚拟仪器技术的发展，现在使用比较广泛的接

31、口是 DAQ、PXI 和 LXI。DAQ（Data Acquisition）仪器，即数据采集仪器是一种典型的虚拟仪器，以微型计算机为平台，将计算机硬件（如某类总线）和计算机软件（虚拟仪器应用软件）结合起来，实现特定仪器测量和分析的功能。由仪器卡组成 DAQ 仪器的方式主要有三种：内插式，即将仪器卡插入微机内部总线上来构成DAQ 仪器；外挂式，即将微机总线引到扩展箱中，在扩展箱里插入仪器卡来构成 DAQ 仪器；直接外挂式，即在并行口、USB口等微机外总线接口上接入仪器卡来构成 DAQ 仪器。GPIB（General Purpose Interface Bus）总线技术，即 IEEE-488总线，

32、是一种数字式并行总线，它将可编程仪器和计算机紧密结合起来。典型的 GPIB 仪器系统由一台 PC、一块 GPIB接口板卡和若干台 GPIB仪器通过 GPIB标准总线连接而成。目前，这种应用已经较少。VXI（VMEbus Extensions For Instrumentation，意为“VMEbus在仪器领域内的扩展”）是继 GPIB第二代自动测试系统之后，为适应测试系统从分离台式结构向高密度、高效率、多功能、高性能的模块结构发展的需要，吸收智能仪器和 PC仪器之设计思想，集 GPIB系统和高级微机内总线VMEbus之精华设计而成的仪器。它克服了 GPIB仪器的数据传输率和资源利用率低的缺点。

33、PXI（PCI Extensions For Instrumentation）总线仪器是 PCI 在仪器领域的扩展，主要特点是模块化。PXI 总线仪器以 CompactPCI 为基础，改进了 PCI 总月日诚信声明本人声明本人所呈交的毕业设计论文是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果据查证除了文中特别加以标注和致谢的地方外毕业设计论文中不包含其他人已经公开发表过的研究成果也不包含为获得其他教育机论文任务书设计论文题目电机数据采集分析系统的研发及设计姓名院系电气信息学院专业班级学号指导老师职称教研室主任一基本任务及要求设计一个基于虚拟仪器的电机数据采集系统采用霍尔传感器以及光电传感器采集到

34、转速信转速设计的主要任务是查阅相关资料确定总体设计方案根据课题要求确定硬件方案硬件设计软件设计学习图形化编程软件对软件的具体模块编程并对信号进行处理完成文献综述开题报及毕业设计说明书及设计说明书的撰写工作二进4/39 线技术，增加了 PCI 插槽，使之适合试验、测量及数据采集场合应用，是一种有别于 GPIB等总线结构的新型虚拟仪器体系结构。GPIBVXIPXI总线方式（适合大型高精度集成系统）GPIB于 1978 年问世，VXI于 1987 年问世，PXI于 1997 年问世。PC插卡并口式串口 USB方式（适合于普及型的廉价系统，有广阔的应用发展前景）PC插卡式于 80 年代初问世，并行口方

35、式于 1995 年问世，串口 USB方式于 1999 年问世。综上所述，虚拟仪器的发展取决于三个重要因素。计算机是载体，软件是核心，高质量的 A/D采集卡及调理放大器是关键。相信随着科技的不断创新发展，随着人们对其更需人性化的需求，虚拟仪器的发展也将会不断地更上一个台阶，让其发挥出应有而更广泛的的功效，让人们的生活更加美好。虚拟仪器的主要特点有：1.尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。2.可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能更强的仪器。3.用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。4.虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。虚拟仪器的研究中涉及

36、的基础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。目前在这一领域内，使用较为广泛的计算机语言是美国 NI 公司的 LabVIEW。5.虚拟仪器的起源可以追溯到 20 世纪 70 年代，那时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当的发展。PC机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，甚至在 Microsoft公司的 Windows诞生之前，NI 公司已经在 Macintosh 计算机上推出了 LabVIEW 2.0 以前的版本。对虚拟仪器和 LabVIEW 长期、系统、有效的研究开发使得该公司成为业界公认的权威。目前 LabVIEW的最新版本为 LabVIEW 2009，LabVIEW 2009为多

37、线程功能添加了更多特性，这种特性在 1998 年的版本中被初次引入。使用 LabVIEW软件，用户可以借助于它提供的软件环境,该环境由于其数据流编程特性、LabVIEW Real-Time 工具对嵌入式平台开发的多核支持，以及自上而下的为多核而设计的软件层次，是进行并行编程的首选。6.普通的 PC 有一些不可避免的弱点。用它构建的虚拟仪器或计算机测试系统性能不可能太高。目前作为计算机化仪器的一个重要发展方向是制定了 VXI标准，这是一种插卡式的仪器。每一种仪器是一个插卡，为了保证仪器的性能，又采用了较多的硬件，但这些卡式仪器本身都没有面板，其面板仍然用虚拟的方式月日诚信声明本人声明本人所呈交的

38、毕业设计论文是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果据查证除了文中特别加以标注和致谢的地方外毕业设计论文中不包含其他人已经公开发表过的研究成果也不包含为获得其他教育机论文任务书设计论文题目电机数据采集分析系统的研发及设计姓名院系电气信息学院专业班级学号指导老师职称教研室主任一基本任务及要求设计一个基于虚拟仪器的电机数据采集系统采用霍尔传感器以及光电传感器采集到转速信转速设计的主要任务是查阅相关资料确定总体设计方案根据课题要求确定硬件方案硬件设计软件设计学习图形化编程软件对软件的具体模块编程并对信号进行处理完成文献综述开题报及毕业设计说明书及设计说明书的撰写工作二进5/39 在计算机屏幕上出

39、现。这些卡插入标准的 VXI机箱，再及计算机相连，就组成了一个测试系统。VXI仪器价格昂贵，目前又推出了一种较为便宜的 PXI 标准仪器。本次课题是基于虚拟仪器的电机数据采集分析系统设计，其中 LabVIEW 是整个系统的核心，只有把 LabVIEW 这个模块运用得当，才可能使系统完整，才可能使本次课题得以成功实现。LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发的，类似于 C和 BASIC开发环境，但是 LabVIEW 及其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而 LabVIEW 使用的是图形化编辑语言 G编写程序，产生的程序是框图的形式

40、。及 C和 BASIC一样，LabVIEW 也是通用的编程系统，有一个完成任何编程任务的庞大函数库。LabVIEW 的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储等等。LabVIEW也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序（子 VI）的结果、单步执行等等，便于程序的调试。美国国家仪器公司 NI（National Instruments）提出的虚拟测量仪器（VI）概念，引发了传统仪器领域的一场重大变革，使得计算机和网络技术得以长驱直入仪器领域，和仪器技术结合起来，从而开创了“软件即是仪器”的先河。“软件即是仪器”这是 NI 公司提出的虚拟仪器理念的

41、核心思想。从这一思想出发，基于电脑或工作站、软件和 I/O 部件来构建虚拟仪器。I/O 部件可以是独立仪器、模块化仪器、数据采集板（DAQ）或传感器。NI 所拥有的虚拟仪器产品包括软件产品（如 LabVIEW）、GPIB产品、数据采集产品、信号处理产品、图像采集产品、DSP产品和 VXI控制产品等。1.2.2 虚拟仪器发展现状 本设计利用虚拟仪器开发软件LabVIEW 和传感器及数据采集卡等硬件实现电机转速的采集和分析处理以及波形显示。作为一种图形化虚拟仪器开发平台的LabVIEW 有了越来越多的发展空间，基于LabVIEW 的电机数据采集系统，相对于传统的测试仪表具有精度高、自动化程度高的特

42、点，能同时实现谐波分析仪、示波器、电压表、电流表、转速表等多种仪器的功能。本设计还可用于长时间高速连续采集,不会出现数据丢失和串道的问题。不似其他语言，LabVIEW 是及硬件关联很紧密的尤其是 NI 的板卡产品，同时是一个具有革命性的图形化开发环境，它内置信号采集、测量分析及数据显示功能，摒弃了传统开发工具的复杂性，为您提供强大功能的同时还保证了系统灵活性。LabVIEW将广泛的数据采集、分析及显示功能集中在了同一个环境中，让您月日诚信声明本人声明本人所呈交的毕业设计论文是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果据查证除了文中特别加以标注和致谢的地方外毕业设计论文中不包含其他人已经公开发表

43、过的研究成果也不包含为获得其他教育机论文任务书设计论文题目电机数据采集分析系统的研发及设计姓名院系电气信息学院专业班级学号指导老师职称教研室主任一基本任务及要求设计一个基于虚拟仪器的电机数据采集系统采用霍尔传感器以及光电传感器采集到转速信转速设计的主要任务是查阅相关资料确定总体设计方案根据课题要求确定硬件方案硬件设计软件设计学习图形化编程软件对软件的具体模块编程并对信号进行处理完成文献综述开题报及毕业设计说明书及设计说明书的撰写工作二进6/39 可以在自己的平台上无缝地集成一套完整的应用方案。近年来，世界各国的虚拟仪器公司开发了不少虚拟仪器开发平台软件，以便使用者利用这些仪器公司提供的开发平台

44、软件组建自己的虚拟仪器或测试系统，并编制测试软件。LabVIEW采用图形化编程方案，是非常实用的开发软件。美国HP公司的 HP-VEE 和 HPTIG平台软件，美国 Tektronis公司的 Ez-Test 和 Tek-TNS软件，以及美国 HEM Data公司的 Snap-Marter 平台软件，是国际上公认的优秀虚拟仪器开发平台软件。当今虚拟仪器的系统开发采用的总线包括传统的 RS-232串行总线、GP-IB通用接口总线、VXI 总线，以及已经被 PC 机广泛采用的 USB通用串行总线和IEEE-1394总线（即 Firewire，也叫做火线）。世界各国的公司，特别是美国 NI公司，为使虚

45、拟仪器能够适应上述各种总线的配置，开发了大量的软件以及适应要求的硬件（插件），可以灵活地组建不同复杂程度的虚拟仪器自动测试系统。虚拟仪器开发商不仅注意使虚拟仪器能够适应上述各种通用计算机总线系统，使之为虚拟仪器服务，而且也注意建立各种仪器专用的总线系统。美国 NI公司在 1997 年 9 月 1 日推出模块化仪器的主流平台 PXI，这是及 Copact PCI完全兼容的系统。这种虚拟仪器模块化主流平台 PXI/Compace，PCI 的传输速度已经达到 100Mb/s，是目前已经发布的最高传输速度。虚拟仪器的开发厂家，为扩大虚拟仪器的功能，在测量结果的数据处理、表达模式及其变换方面也做了许多工

46、作，发布了各种软件，建立了数据处理的高级分析库和开发工具库（例如测量结果的谱分析、快速傅立叶变换、各种数字滤波器、卷积处理和相关函数处理、微积分、峰值和阈值检队波形发生、噪声发生、回归分析、数值运算、时域和频域分析等），使虚拟仪器发展成为可以组建极为复杂自动测试系统的仪器系统。同其他技术相比，虚拟仪器技术具有四大优势：1.性能高 虚拟仪器技术是在 PC 技术的基础上发展起来的，所以完全“继承”了以现成即用的 PC 技术为主导的最新商业技术的优点，包括功能超卓的处理器和文件I/O，使您在数据高速导入磁盘的同时就能实时地进行复杂的分析。此外，不断发展的因特网和越来越快的计算机网络使得虚拟仪器技术展

47、现其更强大的优势。2.扩展性强 NI 的软硬件工具使得我们不再受限于当前的技术中。这得益于 NI 软件的灵活性，只需更新计算机或测量硬件，就能以最少的硬件投资和极少的、甚至无需月日诚信声明本人声明本人所呈交的毕业设计论文是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果据查证除了文中特别加以标注和致谢的地方外毕业设计论文中不包含其他人已经公开发表过的研究成果也不包含为获得其他教育机论文任务书设计论文题目电机数据采集分析系统的研发及设计姓名院系电气信息学院专业班级学号指导老师职称教研室主任一基本任务及要求设计一个基于虚拟仪器的电机数据采集系统采用霍尔传感器以及光电传感器采集到转速信转速设计的主要任务是

48、查阅相关资料确定总体设计方案根据课题要求确定硬件方案硬件设计软件设计学习图形化编程软件对软件的具体模块编程并对信号进行处理完成文献综述开题报及毕业设计说明书及设计说明书的撰写工作二进7/39 软件上的升级即可改进整个系统。在利用最新科技的时候，我们可以把它们集成到现有的测量设备，最终以较少的成本加速产品上市的时间。3.开发时间少 在驱动和应用两个层面上，NI 高效的软件构架能及计算机、仪器仪表和通讯方面的最新技术结合在一起。NI 设计这一软件构架的初衷就是为了方便用户的操作，同时还提供了灵活性和强大的功能，使我们轻松地配置、创建、发布、维护和修改高性能、低成本的测量和控制解决方案。4.无缝集成

49、 虚拟仪器技术从本质上说是一个集成的软硬件概念。随着产品在功能上不断地趋于复杂，工程师们通常需要集成多个测量设备来满足完整的测试需求，而连接和集成这些不同设备总是要耗费大量的时间。NI 的虚拟仪器软件平台为所有的I/O 设备提供了标准的接口，帮助我们轻松地将多个测量设备集成到单个系统，减少了任务的复杂性。使得测试水准更加完善。1.2.3 虚拟仪器系统构成 虚拟仪器由硬件设备及接口、设备驱动软件和虚拟仪器面板组成。其中，硬件设备及接口可以是各种以 PC 为基础的内置功能插卡、通用接口总线接口卡、串行口、VXI 总线仪器接口等设备，或者是其它各种可程控的外置测试设备，设备驱动软件是直接控制各种硬件

50、接口的驱动程序，虚拟仪器通过底层设备驱动软件及真实的仪器系统进行通讯，并以虚拟仪器面板的形式在计算机屏幕上显示及真实仪器面板操作元素相对应的各种控件。用户用鼠标操作虚拟仪器的面板就如同操作真实仪器一样真实及方便。1.虚拟仪器系统的硬件构成 虚拟仪器的硬件系统一般分为计算机硬件平台和测控功能硬件。计算机硬件平台可以是各种类型的计算机，如台式计算机、便携式计算机、工作站、嵌入式计算机等。它管理着虚拟仪器的软件资源，是虚拟仪器的硬件基础。因此，计算机技术在显示、存储能力、处理器性能、网络、总线标准等方面的发展，导致了虚拟仪器系统的快速发展。按照测控功能硬件的不同，VI 可分为 DAQ、GPIB、VX