測試實驗指導書車輛

1、汽車工程傳感測試技術(shù)實 驗 指 導 書 黑龍江工程學院汽車工程系2016年3月·哈爾濱實驗課的組織及要求一、 為了培養(yǎng)學生的試驗能力，保證實踐教學環(huán)節(jié)的質(zhì)量，學生親自動手獨立完成規(guī)定的實驗項目。實驗小組一般以45人為宜，計算機每人一臺。二、 學生在參加實驗前，必須認真預習實驗指導書，明確實驗目的，熟悉實驗內(nèi)容及步驟，并復習有關(guān)理論知識。實驗指導老師要進行提問，未達到要求者，不得參加實驗。三、 學生上實驗課時，必須攜帶教材、筆記和實驗指導書。四、 嚴格遵守實驗室各項規(guī)定，按照操作規(guī)程進行試驗。五、 實驗后，學生應認真填寫實驗報告，并按規(guī)定時間從教制定教師批閱六、 實驗指導老師，必須在實

2、驗前做好充分準備，一般應把實驗項目親自作一遍，以使實驗保證順利完成實驗室規(guī)則一、 學生必須按時進出實驗室，不得無故遲到、早退。二、 實驗室內(nèi)要保持安靜，不準大聲喧嘩，并注意保持室內(nèi)整潔。三、 愛護實驗室內(nèi)一切設(shè)備和教材，未經(jīng)允許不準亂模亂動，更不準攜帶出室外四、 實驗前應允許了解實驗設(shè)備的線路連接和使用方法。連接好實驗線路后，小組成員應仔細檢查，最后經(jīng)指導教師允許方可接通電源。五、 必須服從指導教師指導，并按實驗指導書內(nèi)容所規(guī)定的內(nèi)容實習。六、 嚴格遵守安全規(guī)定，防止發(fā)生人生傷害與機器損壞事故。如有損壞設(shè)備或工具的情況時，應立即報告指導教師，并填寫“設(shè)備、工具損壞報告單”，根據(jù)事故性質(zhì)，按章處

3、理。凡丟掉工具、器材者按價賠償。七、 實驗結(jié)束應經(jīng)老師審閱，認可后方能結(jié)束試驗八、 凡不遵守本規(guī)則者，經(jīng)指導教師多些教育無效者或嚴重違犯規(guī)則者，指導教師有權(quán)令其停止實習退出實驗室，等待處理。第一篇 傳感器實驗一 典型的傳感器測試在完成必做實驗的基礎(chǔ)上可在選做的四項實驗中任選完成.實驗1-1金屬箔式應變片單臂電橋性能實驗（必做）一、實驗目的:了解金屬箔式應變片的應變效應，單臂電橋工作原理和性能。二、基本原理:電阻絲在外力作用下發(fā)生機械變形時，其電阻值發(fā)生變化，這就是電阻應變效應，描述電阻應變效應的關(guān)系式為： R/R=K式中R/R為電阻絲的電阻相對變化值，K為應變靈敏系數(shù)，=l/l為電阻絲長度相對

4、變化。金屬箔式應變片是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應變敏感元件，用它來轉(zhuǎn)換被測部位的受力大小及狀態(tài)，通過電橋原理完成電阻到電壓的比例變化，對單臂電橋而言，電橋輸出電壓，U01=EK/4。（E為供橋電壓）。 三、需用器件與單元：應變式傳感器實驗模板、應變式傳感器、砝碼（每只約20g）、數(shù)顯表、±15V電源、±4V電源、萬用表(自備)。 四、實驗步驟： 1、根據(jù)圖(1-1),應變式傳感器已裝于應變傳感器模板上。傳感器中各應變片已接入模板左上方的R1、R2、R3、R4標志端。加熱絲也接于模板上，可用萬用表進行測量判別，R1=R2=R3=R4=350，加熱絲阻值約為50左右。 2、實

5、驗模板差動放大器調(diào)零，方法為:接入模板電源±15V(從主控箱引入)，檢查無誤后，合上主控箱電源開關(guān)，將實驗模板增益調(diào)節(jié)電位器Rw3順時針調(diào)節(jié)到大致中間位置，將差放的正、負輸入端與地短接，輸出端與主控箱面板上數(shù)顯電壓表輸入端Vi相連，調(diào)節(jié)實驗模板上調(diào)零電位器RW4，使數(shù)顯表顯示為零(數(shù)顯表的切換開關(guān)打到2V檔)，完畢關(guān)閉主控箱電源。 3、參考圖（1-2）接入傳感器，將應變式傳感器的其中一個應變片R1(即模板左上方的R1)接入電橋作為一個橋臂，它與R5、R6、R7接成直流電橋(R5、R6、R7在模塊內(nèi)已連接好)，接好電橋調(diào)零電位器Rw1，接上橋路電源±4V(從主控箱引入)，檢查

6、接線無誤后，合上主控箱電源開關(guān)，先粗調(diào)節(jié)Rw1，再細調(diào)RW4使數(shù)顯表顯示為零。 4、在傳感器托盤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼并讀取相應的數(shù)顯表數(shù)值，記下實驗結(jié)果填入表（1-1）。 表1-1：單臂測量時，輸出電壓與負載重量的關(guān)系： 5、根據(jù)表（1-1）計算系統(tǒng)靈敏度S：S=V/W(V為輸出電壓平均變化量；W重量變化量)，計算非線性誤差：f1=m/yF·S×100%，式中m為輸出電壓值(多次測量時為平均值)與擬合直線的最大電壓偏差量：yF·S為滿量程時電壓輸出平均值。 五、思考題：單臂電橋時，作為橋臂的電阻應變片應選用：(1)正(受拉)應變片(2)負(

7、受壓)應變片(3)正、負應變片均可以。實驗1-2 金屬箔式應變片半橋性能實驗(選做)一、實驗目的：比較半橋與單臂電橋的不同性能，了解其特點。 二、基本原理：不同受力方向的兩片應變片接入電橋作為鄰邊，電橋輸出靈敏度提高，非線性得到改善。當兩片應變片阻值和應變量相同時，其橋路輸出電壓U02=EK/2，比單臂電橋靈敏度提高一倍。 三、需用器件與單元：同實驗一。 四、實驗步驟： 1、保持實驗（一）的各旋鈕位置不變。 2、根據(jù)圖1-3接線，R1、R2為實驗模板左上方的應變片，注意R2應和R1受力狀態(tài)相反，即橋路的鄰邊必須是傳感器中兩片受力方向相反(一片受拉、一片受壓)的電阻應變片。接入橋路電源±

8、;4V，先粗調(diào)Rw1，再細調(diào)Rw4，使數(shù)顯表指示為零。注意保持增益不變。 3、同實驗一（4）步驟，將實驗數(shù)據(jù)記入表（1）-2，計算靈敏度S=V/W，非線性誤差f2。若實驗時數(shù)值變化很小或不變化，說明R2與R1為受力狀態(tài)相同的兩片應變片，應更換其中一片應變片。表1-2，半橋測量時，輸出電壓與負載重量的關(guān)系 五、思考題： 1、半橋側(cè)量時兩片不同受力狀態(tài)的電阻應變片在接入電橋時，應放在：(1)對邊？(2)鄰邊的位置？ 2、橋路測量時存在非線性誤差，是因為：(1)電橋測量原理上存在非線性誤差？(2)應變片應變效應是非線性的？(3)零點偏移？實驗1-3 金屬箔式應變片全橋性能實驗（必做） 一、實驗目的：

9、了解全橋測量電路的優(yōu)點。 二、基本原理：全橋測量電路中，將受力狀態(tài)相同的兩片應變片接入電橋?qū)?，不同的接入鄰邊，應變片初始阻值是R1= R2= R3=R4，當其變化值R1=R2=R3=R4時，橋路輸出電壓U03=KE，比半橋靈敏度又提高了一倍，非線性誤差進一步得到改善。 三、需用器件和單元：同實驗一。 四、實驗步驟：1、保持實驗（二）的各旋鈕位置不變。2、根據(jù)圖1-4接線，將R1、R2、R3、R4應變片接成全橋，注意受力狀態(tài)不要接錯調(diào)節(jié)零位旋鈕Rw1，并細調(diào)Rw4使電壓表指示為零，保持增益不變，逐一加上砝碼。將實驗結(jié)果填入表1-3；進行靈敏度和非線性誤差計算。1-3，全橋測量時,輸出電壓與負載

10、重量的關(guān)系 五、思考題： 1、全橋測量中，當兩組對邊(R1、R3)電阻值相同時，即R1= R3, R2= R4,而R1R2時，是否可以組成全橋：(1)可以,(2)不可以。 2、某工程技術(shù)人員在進行材料拉力測試時在棒材上貼了兩組應變片，如何利用這四片電阻應變片組成電橋，是否需要外加電阻。 實驗1-4差動變壓器的性能實驗一、實驗目的：了解差動變壓器的工作原理和特性。二、基本原理：差動變壓器由一只初級線圈和二只次級線圈及一個鐵芯組成，根據(jù)內(nèi)外層排列不同，有二段式和三段式，本實驗采用三段式結(jié)構(gòu)。在傳感器的初級線圈上接入高頻交流信號，當初、次中間的鐵芯隨著被測體移動時，由于初級線圈和次級線圈之間的互感磁

11、通量發(fā)生變化促使兩個次級線圈感應電勢產(chǎn)生變化，一只次級感應電勢增加，另一只感應電勢則減少，將兩只次級線圈反向串接(同名端連接)，在另兩端就能引出差動電勢輸出，其輸出電勢的大小反映出被測體的移動量。三、需用器件與單元：差動變壓器實驗模板、測微頭、雙線示波器、差動變壓器，音頻振蕩器、直流穩(wěn)壓電源、數(shù)字電壓表。四、實驗步驟：1、根據(jù)圖3-1，將差動變壓器裝在差動變壓器實驗模板上。 2、在模塊上如圖3-2接線，音頻振蕩器信號必須從主控箱中的Lv端子輸出，調(diào)節(jié)音頻振蕩器的頻率旋鈕，輸出頻率為45KHz(可用主控箱的數(shù)顯頻率表來監(jiān)測調(diào)節(jié)幅度旋鈕使輸出幅度為Vp-p=2V5V之間，(可用示波器監(jiān)測）,將差動

12、變壓器的兩個次級線圈的同名端相連。注：判別初次級線圈及次級線圈同名端的方法如下：設(shè)任一線圈為初級線圈，并設(shè)另外兩個線圈的任一端為同名端，按圖3-2接線。當鐵芯左、右移動時，分別觀察示波器中顯示的初、次級線圈波形，當次級波形輸出幅值變化很大，基本上能過零點，而且相位與初級圈波形比較能同相和反相變化，說明已連接的初、次級線圈及同名端是正確的，否則繼續(xù)改變連接再判別，直到正確為止。3-2圖中(1)、(2)、(3)、(4)為模塊中的實驗插座。3、將測微頭旋至10mm處，活動桿與傳感器相吸合，調(diào)整測微頭的左右位置，使示波器第二通道顯示的波形值Vp-p為最小，并將測量支架頂部的鏍釘擰緊，這時可以進行位移性

13、能實驗，假設(shè)其中一個方向為正位移，則另一方向為負位移。從Vp-p最小處開始旋動測微頭，每隔0.2mm從示波器上讀出電壓Vp-p值并填入表(3-1)，再從Vp-p最小處反向旋轉(zhuǎn)測微頭，重復實驗過程。在實驗過程中，注意左、右位移時，初、次級波形的相位關(guān)系。 表(3-1)差動變壓器位移X值與輸出電壓Vp-p數(shù)據(jù)表 4、實驗過程中差動變壓器輸出的最小值即為差動變壓器的零點殘余電壓。根據(jù)表3-1畫出Vp-pX曲線（注意：X-與X+時的Vp-p相位），分析量程為±1mm、±3mm時的靈敏度和非線性誤差。 五、思考題： 1、差動變壓器的零點殘余電壓能徹底消除嗎？ 2、試分析差動變壓器與一

14、般電源變壓器的異同？實驗1-5 電容式傳感器的位移實驗(選做) 一、實驗目的：了解電容式傳感器的結(jié)構(gòu)及其特點。 二、基本原理：利用平板電容C=A/d的關(guān)系,在、A、d中三個參數(shù)中，保持二個參數(shù)不變，而只改變其中一個參數(shù)，就可使電容的容量(C)發(fā)生變化，通過相應的測量電路，將電容的變化量轉(zhuǎn)換成相應的電壓量,則可以制成多種電容傳感器，如：變的濕度電容傳感器。變d的電容式壓力傳感器。變A的電容式位移傳感器。本實驗采用第種電容傳感器,是一種圓筒形差動變面積式電容傳感器。 三、需用器件與單元：電容傳感器、電容傳感器實驗模板、測微頭、移相/相敏檢波/濾波模板、數(shù)顯單元、直流穩(wěn)壓電源。 四、實驗步驟： 1、

15、按圖3-1將電容傳感器裝于電容傳感器實驗模板上。 2、將電容傳感器連線插入電容傳感器實驗模板，實驗線路見圖4-1。 3、將電容傳感器實驗模板的輸出端V01與數(shù)顯電壓表Vi相接，電壓表量程置2V檔，Rw調(diào)節(jié)到中間位置。 4、接入±15V電源，將測微頭旋至10mm處，活動桿與傳感器相吸合，調(diào)整測微頭的左右位置，使電壓表指示最小，并將測量支架頂部的鏍釘擰緊，旋動測微頭，每間隔0.2mm記下輸出電壓值(V)，填入表4-1。將測微頭回到10mm處，反向旋動測微頭，重復實驗過程。 表4-1電容式傳感器位移與輸出電壓的關(guān)系 5、根據(jù)表4-1數(shù)據(jù)計算電容傳感器的靈敏度S和非線性誤差f，分析誤差來源。

16、 五、思考題： 試設(shè)計一個利用的變化測谷物濕度的電容傳感器？能否敘述一下在設(shè)計中應考慮哪些因素？實驗1-6 霍爾轉(zhuǎn)速傳感器測速實驗（選做） 一、實驗目的：了解霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的應用。 二、基本原理：根據(jù)霍爾效應表達式：UH=KHIB, 當KHI不變時,在轉(zhuǎn)速圓盤上裝上只磁性體，并在磁鋼上方安裝一霍爾元件。圓盤每轉(zhuǎn)一周經(jīng)過霍爾元件表面的磁場B從無到有就變化N次，霍爾電勢也相應變化N次，此電勢通過放大、整形和計數(shù)電路就可以測量被測旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速。 三、需用器件與單元：霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)動源（2000型）或轉(zhuǎn)速測量控制儀（9000型）。 四、實驗步驟： 1、根據(jù)圖5-4，將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器裝于轉(zhuǎn)動源的傳感

17、器調(diào)節(jié)支架上，探頭對準轉(zhuǎn)盤內(nèi)的磁鋼。2、將主控箱上的+5V直流電源加于霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的電源輸入端，紅（）、綠（），不要接錯。 3、將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器輸出端（黃線）插入數(shù)顯單元fin端，轉(zhuǎn)速/頻率表置轉(zhuǎn)速檔。 4、將主控臺上的+2V+24V可調(diào)直流電源接入轉(zhuǎn)動電機的+2V+24V輸入插口（2000型）。調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速電位器使轉(zhuǎn)速變化，觀察數(shù)顯表指示的變化。 五、思考題： 1、利用霍爾元件測轉(zhuǎn)速，在測量上是否有限制？ 2、本實驗裝置上用了十二只磁鋼，能否只用一只磁鋼？實驗1-7 磁電式轉(zhuǎn)速傳感器測速實驗(選做) 一、實驗目的：了解磁電式傳感器測量轉(zhuǎn)速的原理。 二、基本原理：基于磁電感應原理，當一個n匝

18、的線圈在穿過線圈的磁通量發(fā)生變化時，線圈中的感應電勢 ，因此當轉(zhuǎn)盤上嵌入個磁鋼，并在磁鋼上方放置一線圈，轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)一周，線圈中的磁通量（ / ）發(fā)生了N次變化，而產(chǎn)生N次感應電勢 ，該電勢通過放大、整形和計數(shù)等電路即可以測量轉(zhuǎn)速。 三、需用器件與單元：磁電傳感器、轉(zhuǎn)速電機（2000型）或轉(zhuǎn)速測量控制儀（9000型）。 四、實驗步驟： 1、參照實驗十三圖3-5安裝磁電式轉(zhuǎn)速傳感器，傳感器端面離轉(zhuǎn)動盤面約2mm左右，并且對準轉(zhuǎn)盤內(nèi)的磁鋼。將磁電式傳感器的輸出線插入主控臺fim輸入端，并將轉(zhuǎn)速/頻率表置轉(zhuǎn)速檔。 2、將主控臺上的+2V+24V可調(diào)直流電源接入轉(zhuǎn)動電機的+2V+24V插口（2000型），

19、調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速電位器使轉(zhuǎn)速變化。觀察數(shù)顯表指示的變化。 五、思考題： 為什么說磁電式轉(zhuǎn)速傳感器不能測很低速的轉(zhuǎn)動，能說明理由嗎？ 磁電式傳感器需要供電嗎？實驗1-8 光纖傳感器的位移特性實驗(選做)一、 實驗目的：了解光纖位移傳感器的工作原理和性能。二、基本原理：本實驗采用的是導光型多模光纖，它由兩束光纖組成半圓分布的Y型傳感探頭，一束光纖端部與光源相接用來傳遞發(fā)射光，另一束端部與光電轉(zhuǎn)換器相接用來傳遞接收光，兩光纖束混合后的端部是工作端亦即探頭，當它與被測體相距時，由光源發(fā)出的光通過一束光纖射出后，經(jīng)被測體反射由另一束光纖接收，通過光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電壓，該電壓的大小與間距有關(guān)，因此可用于測量位

20、移。 三、需用器件與單元：光纖傳感器、光纖傳感器實驗模板、數(shù)顯單元、測微頭、直流電源±15V、鐵測片。 四、實驗步驟： 1、根據(jù)圖9-1安裝光纖位移傳感器，二束光纖分別插入實驗板上光電變換座內(nèi)。其內(nèi)部裝有發(fā)光管及光電轉(zhuǎn)換管T。 2、將光纖實驗模板輸出端V0與數(shù)顯單元相連，見圖9-2。 3、在測微頭頂端裝上鐵質(zhì)圓片，作為反射面，調(diào)節(jié)測微頭使探頭與反射面輕微接觸,數(shù)顯表置20V檔。 4、實驗模板接入±15V電源，合上主控箱電源開關(guān)，調(diào)節(jié)RW2使數(shù)顯表顯示為零。 5、旋轉(zhuǎn)測微頭,使被測體離開探頭,每隔0.1mm讀出數(shù)顯表顯示值,將其填入9-1。 注：電壓變化范圍從0最大最小必須記

21、錄完整。 表9-1：光纖位移傳感器輸出電壓與位移數(shù)據(jù) 6、根據(jù)表9-1數(shù)據(jù)，作出光纖位移傳感器的位移特性圖，并加以分析、計算出前坡和后坡的靈敏度及兩坡段的非線性誤差。 五、思考題： 光纖位移傳感器測量位移時，對被測體的表面有些什么要求？第二篇 第二篇 虛擬儀器技術(shù)要求完成實驗一、二、三第一章 Labview入門1 虛擬儀器概述虛擬儀器（virtual instrumention）是基于計算機的儀器。計算機和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個重要方向。粗略地說這種結(jié)合有兩種方式，一種是將計算機裝入儀器，其典型的例子就是所謂智能化的儀器。隨著計算機功能的日益強大以及其體積的日趨縮小，這類儀器功能也

22、越來越強大，目前已經(jīng)出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)的儀器。另一種方式是將儀器裝入計算機。以通用的計算機硬件及操作系統(tǒng)為依托，實現(xiàn)各種儀器功能。虛擬儀器主要是指這種方式。下面的框圖反映了常見的虛擬儀器方案。虛擬儀器的主要特點有：n 盡可能采用了通用的硬件，各種儀器的差異主要是軟件。n 可充分發(fā)揮計算機的能力，有強大的數(shù)據(jù)處理功能，可以創(chuàng)造出功能更強的儀器。n 用戶可以根據(jù)自己的需要定義和制造各種儀器。虛擬儀器實際上是一個按照儀器需求組織的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。虛擬儀器的研究中涉及的基礎(chǔ)理論主要有計算機數(shù)據(jù)采集和數(shù)字信號處理。目前在這一領(lǐng)域內(nèi)，使用較為廣泛的計算機語言是美國NI公司的LabVIEW。虛擬儀器的起源可以追

23、朔到20世紀70年代，那時計算機測控系統(tǒng)在國防、航天等領(lǐng)域已經(jīng)有了相當?shù)陌l(fā)展。PC機出現(xiàn)以后，儀器級的計算機化成為可能，甚至在Microsoft公司的Windows誕生之前，NI公司已經(jīng)在Macintosh計算機上推出了LabVIEW2.0以前的版本。對虛擬儀器和LabVIEW長期、系統(tǒng)、有效的研究開發(fā)使得該公司成為業(yè)界公認的權(quán)威。普通的PC有一些不可避免的弱點。用它構(gòu)建的虛擬儀器或計算機測試系統(tǒng)性能不可能太高。目前作為計算機化儀器的一個重要發(fā)展方向是制定了VXI標準，這是一種插卡式的儀器。每一種儀器是一個插卡，為了保證儀器的性能，又采用了較多的硬件，但這些卡式儀器本身都沒有面板，其面板仍然用

24、虛擬的方式在計算機屏幕上出現(xiàn)。這些卡插入標準的VXI機箱，再與計算機相連，就組成了一個測試系統(tǒng)。VXI儀器價格昂貴，目前又推出了一種較為便宜的PXI標準儀器。虛擬儀器研究的另一個問題是各種標準儀器的互連及與計算機的連接。目前使用較多的是IEEE 488或GPIB協(xié)議。未來的儀器也應當是網(wǎng)絡化的。2 LabVIEW是什么？LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering）是一種圖形化的編程語言，它廣泛地被工業(yè)界、學術(shù)界和研究實驗室所接受，視為一個標準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。LabVIEW集成了與滿足GPIB、VXI、RS-232和RS-485協(xié)

25、議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。它還內(nèi)置了便于應用TCP/IP、ActiveX等軟件標準的庫函數(shù)。這是一個功能強大且靈活的軟件。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過程都生動有趣。圖形化的程序語言，又稱為“”語言。使用這種語言編程時，基本上不寫程序代碼，取而代之的是流程圖或流程圖。它盡可能利用了技術(shù)人員、科學家、工程師所熟悉的術(shù)語、圖標和概念，因此，LabVIEW是一個面向最終用戶的工具。它可以增強你構(gòu)建自己的科學和工程系統(tǒng)的能力，提供了實現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。使用它進行原理研究、設(shè)計、測試并實現(xiàn)儀器系統(tǒng)時，可以大大提高工作效率。利用LabVIEW

26、，可產(chǎn)生獨立運行的可執(zhí)行文件，它是一個真正的位編譯器。像許多重要的軟件一樣，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多種版本。3 LabVIEW的運行機制 3LabVIEW應用程序的構(gòu)成LabVIEW 程序又稱虛擬儀器，即VI，其外觀和操作均模仿現(xiàn)實儀器，如示波器和萬用表。每個VI 都使用函數(shù)從用戶界面或其它渠道獲取信息輸入，然后將信息顯示或傳輸至其它文件或計算機。VI 由以下三部分構(gòu)成： 前面板即用戶界面。 程序框圖包含用于定義VI 功能的圖形化源代碼。 圖標和連線板用以識別VI的接口，以便在創(chuàng)建VI時調(diào)用另一個VI。當一個VI 應用在其它VI 中，則稱

27、為子VI。子VI相當于文本編程語言中的子程序。前面板前面板是圖形用戶界面，也就是VI的虛擬儀器面板，這一界面上有用戶輸入和顯示輸出兩類對象，具體表現(xiàn)有開關(guān)、旋鈕、圖形以及其他控制（control）和顯示對象（indicator）。圖1所示是一個隨機信號發(fā)生和顯示的簡單VI是它的前面板，上面有一個顯示對象，以曲線的方式顯示了所產(chǎn)生的一系列隨機數(shù)。還有一個控制對象開關(guān)，可以啟動和停止工作。顯然，并非簡單地畫兩個控件就可以運行，在前面板后還有一個與之配套的流程圖?？刂茖ο?輸入)顯示對象(輸出)圖1-1隨機信號發(fā)生器的前面板流程框圖流程框圖提供VI的圖形化源程序。在流程圖中對VI編程，以控制和操縱定

28、義在前面板上的輸入和輸出功能。流程圖中包括前面板上的控件的連線端子，還有一些前面板上沒有，但編程必須有的東西，例如函數(shù)、結(jié)構(gòu)和連線等。圖是與圖對應的流程圖。我們可以看到流程圖中包括了前面板上的開關(guān)和隨機數(shù)顯示器的連線端子，還有一個隨機數(shù)發(fā)生器的函數(shù)及程序的循環(huán)結(jié)構(gòu)。隨機數(shù)發(fā)生器通過連線將產(chǎn)生的隨機信號送到顯示控件，為了使它持續(xù)工作下去，設(shè)置了一個While Loop循環(huán)，由開關(guān)控制這一循環(huán)的結(jié)束。函數(shù)：隨機數(shù)發(fā)生器結(jié)構(gòu)：循環(huán)與前面板控件對應的連線端子與前面板控件對應的連線端子圖1-2隨機信號發(fā)生器的流程圖如果將VI與標準儀器相比較，那么前面板上的東西就是儀器面板上的東西，而流程圖上的東西相當于

29、儀器箱內(nèi)的東西。在許多情況下，使用VI可以仿真標準儀器，不僅在屏幕上出現(xiàn)一個惟妙惟肖的標準儀器面板，而且其功能也與標準儀器相差無幾。圖標/連接線板VI具有層次化和結(jié)構(gòu)化的特征。一個VI可以作為子程序，這里稱為子VI（subVI），被其他VI調(diào)用。圖標與連接器在這里相當于圖形化的參數(shù)，詳細情況稍后介紹。3LabVIEW的操作模板在LabVIEW的用戶界面上，應特別注意它提供的操作模板，包括工具（Tools）模板、控制（Controls）模板和函數(shù)（Functions）模板。這些模板集中反映了該軟件的功能與特征。下面我們來大致瀏覽一下。工具模板（Tools Palette）該模板提供了各種用于創(chuàng)建

30、、修改和調(diào)試VI程序的工具。如果該模板沒有出現(xiàn)，則可以在Windows菜單下選擇Show Tools Palette命令以顯示該模板。當從模板內(nèi)選擇了任一種工具后，鼠標箭頭就會變成該工具相應的形狀。當從Windows菜單下選擇了Show Help Window功能后，把工具模板內(nèi)選定的任一種工具光標放在流程圖程序的子程序（Sub VI）或圖標上，就會顯示相應的幫助信息。下述工具中注意和的區(qū)別，用于編程時，用于運行程序時。是一個特有的工具，它并不是一個簡單的畫線工具，而是一個符合LabVIEW語言規(guī)定的對象連接工具。工具圖標有如下幾種：圖標名稱功能Operate Value（操作值）用于操作前面

31、板的控制和顯示。使用它向數(shù)字或字符串控制中鍵入值時，工具會變成標簽工具Position/Size/Select （選擇）用于選擇、移動或改變對象的大小。當它用于改變對象的連框大小時，會變成相應形狀。Edit Text（編輯文本）用于輸入標簽文本或者創(chuàng)建自由標簽。當創(chuàng)建自由標簽時它會變成相應形狀。Connect Wire（連線）用于在流程圖程序上連接對象。如果聯(lián)機幫助的窗口被打開時，把該工具放在任一條連線上，就會顯示相應的數(shù)據(jù)類型。Object Shortcut Menu（對象菜單）用鼠標左鍵可以彈出對象的彈出式菜單。Scroll Windows（窗口漫游）使用該工具就可以不需要使用滾動條而在窗

32、口中漫游。Set/Clear Breakpoint（斷點設(shè)置清除）使用該工具在VI的流程圖對象上設(shè)置斷點。Probe Data（數(shù)據(jù)探針）可在框圖程序內(nèi)的數(shù)據(jù)流線上設(shè)置探針。通過控針窗口來觀察該數(shù)據(jù)流線上的數(shù)據(jù)變化狀況。 Get Color（顏色提?。┦褂迷摴ぞ邅硖崛☆伾糜诰庉嬈渌膶ο?。Set Color（顏色設(shè)置）用來給對象定義顏色。它也顯示出對象的前景色和背景色。下面的兩個模板是多層的，其中每一個子模板下還包括多個對象?？刂颇０澹–ontrol Palette）注意：只有打開前面板時才能調(diào)用該模板該模板用來給前面板設(shè)置各種所需的輸出顯示對象和輸入控制對象。每個圖標代表一類子模板。如果控

33、制模板不顯示，可以用Windows菜單的Show Controls Palette功能打開它，也可以在前面板的空白處，點擊鼠標右鍵，以彈出控制模板?？刂颇０迦缱髨D所示，它包括如下所示的一些子模板。子模板中包括的對象，我們在功能中用文字簡要介紹。圖標子模板名稱功能Numeric（數(shù)值量）數(shù)值的控制和顯示。包含數(shù)字式、指針式顯示表盤及各種輸入框。Boolean（布爾量）邏輯數(shù)值的控制和顯示。包含各種布爾開關(guān)、按鈕以及指示燈等。String & Path（字符串和路徑）字符串和路徑的控制和顯示。Array & Cluster（數(shù)組和簇）數(shù)組和簇的控制和顯示。List & Ta

34、ble（列表和表格）列表和表格的控制和顯示Graph（圖形顯示）顯示數(shù)據(jù)結(jié)果的趨勢圖和曲線圖。Ring & Enum（環(huán)與枚舉）環(huán)與枚舉的控制和顯示。I/O（輸入/輸出功能）輸入/輸出功能。于操作OLE、ActiveX等功能。Refnum參考數(shù)10Digilog Controls（數(shù)字控制）數(shù)字控制11Clussic Controls（經(jīng)典控制）經(jīng)典控制，指以前版本軟件的面板圖標。12Activex用于ActiveX等功能。13Decorations（裝飾）用于給前面板進行裝飾的各種圖形對象。14Select a Controls（控制選擇）調(diào)用存儲在文件中的控制和顯示的接口。15Us

35、er Controls（用戶控制）用戶自定義的控制和顯示。功能模板(Functions Palette) 注：只有打開了流程圖程序窗口，才能出現(xiàn)功能模板。功能模板是創(chuàng)建流程圖程序的工具。該模板上的每一個頂層圖標都表示一個子模板。若功能模板不出現(xiàn)，則可以用Windows菜單下的Show Functions Palette功能打開它，也可以在流程圖程序窗口的空白處點擊鼠標右鍵以彈出功能模板。功能模板如右圖所示，其子模塊如下所示。（個別不常用的子模塊未包含）圖標子模板名稱功能Structure（結(jié)構(gòu)）包括程序控制結(jié)構(gòu)命令，例如循環(huán)控制等，以及全局變量和局部變量。Numeric（數(shù)值運算）包括各種常用

36、的數(shù)值運算，還包括數(shù)制轉(zhuǎn)換、三角函數(shù)、對數(shù)、復數(shù)等運算，以及各種數(shù)值常數(shù)。Boolean（布爾運算）包括各種邏輯運算符以及布爾常數(shù)。String（字符串運算）包含各種字符串操作函數(shù)、數(shù)值與字符串之間的轉(zhuǎn)換函數(shù)，以及字符(串)常數(shù)等。Array（數(shù)組）包括數(shù)組運算函數(shù)、數(shù)組轉(zhuǎn)換函數(shù)，以及常數(shù)數(shù)組等。Cluster（簇）包括簇的處理函數(shù)，以及群常數(shù)等。這里的群相當于C語言中的結(jié)構(gòu)。Comparison（比較）包括各種比較運算函數(shù)，如大于、小于、等于。Time & Dialog（時間和對話框）包括對話框窗口、時間和出錯處理函數(shù)等。File I/O（文件輸入/輸出）包括處理文件輸入/輸出的程序

37、和函數(shù)。Data Acquisition（數(shù)據(jù)采集）包括數(shù)據(jù)采集硬件的驅(qū)動，以及信號調(diào)理所需的各種功能模塊。Waveform（波形）各種波形處理工具Analyze（分析）信號發(fā)生、時域及頻域分析功能模塊及數(shù)學工具 。Instrument I/O（儀器輸入/輸出）包括GPIB(488、488.2)、串行、VXI儀器控制的程序和函數(shù)，以及VISA的操作功能函數(shù)。Motion & Vision（運動與景像）Mathematics（數(shù)學）包括統(tǒng)計、曲線擬合、公式框節(jié)點等功能模塊，以及數(shù)值微分、積分等數(shù)值計算工具模塊。Communication（通訊）包括TCP、DDE、ActiveX和OLE等

38、功能的處理模塊。Application Control（應用控制）包括動態(tài)調(diào)用VI、標準可執(zhí)行程序的功能函數(shù)。Graphics & Sound（圖形與聲音）包括3D、OpenGL、聲音播放等功能模塊。包括調(diào)用動態(tài)連接庫和CIN節(jié)點等功能的處理模塊。Tutorial（示教課程）包括LabVIEW示教程序。Report Generation（文檔生成）Advanced（高級功能）Select a VI（選擇子VI）User Library（用戶子VI庫）LabVIEW的初步操作 創(chuàng)建VI和調(diào)用子VI我們通過例子來說明如何創(chuàng)建一個VI。練習：建立一個測量溫度和容積的VI，其中須調(diào)用一個仿真測

39、量溫度和容積的傳感器子VI。步驟如下： 選擇 File»New，打開一個新的前面板窗口。 從 Controls»Numeric 中選擇 Tank放到前面板中。 在標簽文本框中輸入“容積” ，然后在前面板中的其他任何位置單擊一下。 把容器顯示對象的顯示范圍設(shè)置為0.0到1000.0。a. 使用文本編輯工具（Text Edit Tool），雙擊容器坐標的10.0 標度，使它高亮顯示。在坐標中輸入 1000，再在前面板中的其他任何地方單擊一下。 這時0.0到1000.0之間的增量將被自動顯示。在容器旁配數(shù)據(jù)顯示。將鼠標移到容器上，點右鍵，在出現(xiàn)的快速菜單中選Visible Ite

40、rms»Digital Display即可。從Controls»Numeric 中選擇一個溫度計，將它放到前面板中。設(shè)置其標簽為“溫度”,顯示范圍為0到100，同時配數(shù)字顯示?？傻玫饺缦碌那懊姘鍒D。圖練習的前面板圖7.Windows»Show Diagram 打開流程圖窗口。從功能模板中選擇對象，將它們放到流程圖上組成下圖（其中的標注是后加的）。隨機數(shù)發(fā)生器乘法函數(shù)數(shù)值常數(shù)進程監(jiān)視器圖練習的流程圖該流程圖中新增的對象有兩個乘法器、兩個數(shù)值常數(shù)、一個隨機數(shù)發(fā)生器、一個進程監(jiān)視器，溫度和容積對象是由前棉板的設(shè)置自動帶出來的。a. 乘法器和隨機數(shù)發(fā)生器由Function

41、s»Numeric中拖出，盡管數(shù)值常數(shù)也可以這樣得到，但是建議使用c 中的方法更好些。b. 進程監(jiān)視器（Process Monitor）不是一個函數(shù)，而是以子VI的方式提供的，它存放在LabVIEWActivity目錄中，調(diào)用它的方法是在Functions»Select a VI下打開Process Monitor，然后在流程圖上點擊一下，就可以出現(xiàn)它的圖標。注意：LabVIEW目錄一般在Program FilesNational Instruments目錄下。用連線工具將各對象按規(guī)定連接。a中的遺留問題創(chuàng)建數(shù)值常數(shù)對象的另一種方法是在連線時一起完成。具體方法是：用連線工具

42、在某個功能函數(shù)或VI的連線端子上單擊鼠標右鍵，再從彈出的菜單中選擇 Create Constant，就可以創(chuàng)建一個具有正確的數(shù)據(jù)格式的數(shù)值常數(shù)對象。選擇 File»Save, 把該VI 保存為 LabVIEWActivity 目錄中的 Temp & Vol.vi。在前面板中，單擊Run（運行）按鈕，運行該 VI。注意電壓和溫度的數(shù)值都顯示在前面板中。選擇File»Close，關(guān)閉該 VI 。練習 - 結(jié)束附注與說明：如果要查看某個功能函數(shù)或者 VI 的輸入輸出，需要從Help菜單中選擇Show Help，再把光標置于這個功能函數(shù)或者 VI上。例如進程監(jiān)視器 VI 的

43、 Help 窗口顯示如下： 顯示對象（Indicator）、控制對象（Control）和數(shù)值常數(shù)對象顯示對象和控制對象都是前面板上的控件，前者有輸入端子而無輸出端子，后者正好相反，它們分別相當于普通編程語言中的輸出參數(shù)和輸入?yún)?shù)。數(shù)值常數(shù)對象可以看成是控制對象的一個特例。在前面板中創(chuàng)建新的控制對象或顯示對象時，LabVIEW 都會在流程圖中創(chuàng)建對應的端子。端子的符號反映該對象的數(shù)據(jù)類型。例如，DBL 符號表示對象數(shù)據(jù)類型是雙精度數(shù)；TF 符號表示布爾數(shù)；I16 符號表示16位整型數(shù)；ABC符號表示對象數(shù)據(jù)類型是字符串。一個對象應當是顯示對象還是控制對象必須弄清楚，否則無法正確連線。有時他們的圖

44、標是相似或相同的，可以根據(jù)需要明確規(guī)定它是顯示對象還是控制對象。方法是將鼠標移到圖標上，然后點右鍵，可出現(xiàn)快速菜單（例見右圖）。如果菜單中的第一項是Chang to Control,說明這是一個顯示對象，你可以根據(jù)需要，將其變?yōu)榭刂茖ο?。如果菜單中的第一項是Chang to Indicator ,說明這是一個控制對象，你也可以根據(jù)需要，將其變?yōu)轱@示對象?？刂茖ο蠛惋@示對象都不能在流程圖中刪除，只能從前面板上刪除。 關(guān)于連線連線是程序設(shè)計中較為復雜的問題。流程圖上的每一個對象都帶有自己的連線端子，連線將構(gòu)成對象之間的數(shù)據(jù)通道。因為這不是幾何意義上的連線，因此并非任意兩個端子間都可連線，連線類似于

45、普通程序中的變量。數(shù)據(jù)單向流動，從源端口向一個或多個目的端口流動。不同的線型代表不同的數(shù)據(jù)類型。下面是一些常用數(shù)據(jù)類型所對應的線型和顏色：類型顏色標量一維數(shù)組二維數(shù)組整形數(shù)蘭色浮點數(shù)橙色邏輯量綠色字符串粉色文件路徑青色當需要連接兩個端點時，在第一個端點上點擊連線工具（從工具模板欄調(diào)用），然后移動到另一個端點，再點擊第二個端點。端點的先后次序不影響數(shù)據(jù)流動的方向。當把連線工具放在端點上時，該端點區(qū)域?qū)W爍，表示連線將會接通該端點。當把連線工具從一個端口接到另一個端口時，不需要按住鼠標鍵。當需要連線轉(zhuǎn)彎時，點擊一次鼠標鍵，即可以正交垂直方向地彎曲連線，按空格鍵可以改變轉(zhuǎn)角的方向。接線頭是為了幫助

46、正確連接端口的連線。當把連線工具放到端口上，接線頭就會彈出。接線頭還有一個黃色小標識框，顯示該端口的名字。線型為波折號的連線表示壞線。出現(xiàn)壞線的原因有很多，例如：連接了兩個控制對象；源端子和終點端子的數(shù)據(jù)類型不匹配（例如一個是數(shù)字型，而另一個是布爾型）?？梢酝ㄟ^使用定位工具點擊壞線再按下 <Delete> 來刪除它。選擇 Edit»Remove Bad Wires 或者按下<Ctrl-B> 可以一次刪除流程圖中的所有壞線。當 VI 無法運行，或者顯示 Signal has Loose Ends （信號丟失終端）的錯誤信息時，這是一個快捷的調(diào)試方法。程序調(diào)試技術(shù)

47、1找出語法錯誤如果一個VI程序存在語法錯誤，則在面板工具條上的運行按鈕會變成一個折斷的箭頭，表示程序不能被執(zhí)行。這時該按鈕被稱作錯誤列表。點擊它，則LabVIEW彈出錯誤清單窗口，點擊其中任何一個所列出的錯誤，選用Find功能，則出錯的對象或端口就會變成高亮。2設(shè)置執(zhí)行程序高亮在LabVIEW的工具條上有一個畫著燈泡的按鈕，這個按鈕叫做“高亮執(zhí)行”按鈕上。點擊這個按鈕使它變成高亮形式，再點擊運行按鈕，VI程序就以較慢的速度運行，沒有被執(zhí)行的代碼灰色顯示，執(zhí)行后的代碼高亮顯示，并顯示數(shù)據(jù)流線上的數(shù)據(jù)值。這樣，你就可以根據(jù)數(shù)據(jù)的流動狀態(tài)跟蹤程序的執(zhí)行。3斷點與單步執(zhí)行為了查找程序中的邏輯錯誤，有時

48、希望流程圖程序一個節(jié)點一個節(jié)點地執(zhí)行。使用斷點工具可以在程序的某一地點中止程序執(zhí)行，用探針或者單步方式查看數(shù)據(jù)。使用斷點工具時，點擊你希望設(shè)置或者清除斷點的地方。斷點的顯示對于節(jié)點或者圖框表示為紅框，對于連線表示為紅點。當VI程序運行到斷點被設(shè)置處，程序被暫停在將要執(zhí)行的節(jié)點，以閃爍表示。按下單步執(zhí)行按鈕，閃爍的節(jié)點被執(zhí)行，下一個將要執(zhí)行的節(jié)點變?yōu)殚W爍，指示它將被執(zhí)行。你也可以點擊暫停按鈕，這樣程序?qū)⑦B續(xù)執(zhí)行直到下一個斷點。4探針可用探針工具來查看當流程圖程序流經(jīng)某一根連接線時的數(shù)據(jù)值。從Tools工具模板選擇探針工具，再用鼠標左建點擊你希望放置探針的連接線。這時顯示器上會出現(xiàn)一個探針顯示窗口

49、。該窗口總是被顯示在前面板窗口或流程圖窗口的上面。在流程圖中使用選擇工具或連線工具，在連線上點擊鼠標右鍵，在連線的彈出式菜單中選擇“探針”命令，同樣可以為該連線加上一個探針。子VI的建立子VI（SubVI）相當于普通編程語言中的子程序，也就是被其他的 VI調(diào)用的VI?？梢詫⑷魏我粋€定義了圖標和聯(lián)接器的 VI作為另一個 VI的子程序。在流程圖中打開 Functions»Select a VI. ，就可以選擇要調(diào)用的子 VI 。構(gòu)造一個子VI主要的工作就是定義它的圖標和聯(lián)接器。每個VI在前面板和流程圖窗口的右上角都顯示了一個默認的圖標。啟動圖標編輯器的方法是，用鼠標右鍵單擊面板窗口的右上

50、角的默認圖標，在彈出菜單中選擇 Edit Icon。下圖顯示了圖標編輯器的窗口?？梢杂么翱谧筮叺母鞣N工具設(shè)計像素編輯區(qū)中的圖標形狀。編輯區(qū)右側(cè)的一個方框中顯示了一個實際大小的圖標。圖標編輯器的具體使用細節(jié)參閱有關(guān)資料。圖圖標編輯器窗口聯(lián)接器是 VI 數(shù)據(jù)的輸入輸出接口。如果用面板控制對象或者顯示對象從子 VI 中輸出或者輸入數(shù)據(jù)，那么這些對象都需要在聯(lián)接器面板中有一個連線端子。您可以通過選擇 VI的端子數(shù)并為每個端子指定對應的前面板對象以定義聯(lián)接器。定義聯(lián)接器的方法是，用鼠標右鍵單擊面板窗口中的圖標窗口，在快捷菜單中選擇 Show Connector。聯(lián)接器圖標會取代面板窗口右上角的圖標。La

51、bVIEW 自動選擇的端子連接模式是控制對象的端子位于聯(lián)接器窗口的左邊，顯示對象的端子位于聯(lián)接器窗口右邊。選擇的端子數(shù)取決于前面板中控制對象和顯示對象的個數(shù)。聯(lián)接器中的各個矩形表示各個端子所在的區(qū)域，可以用它們從 VI 中輸入或者輸出數(shù)據(jù)。如果必要，也可以選擇另外一種端子連接模式。方法是在圖標上單擊鼠標右鍵單出快捷菜單，選擇 Show Connector，再次彈出快捷菜單，選擇Patterns。下面我們通過一個練習說明具體操作。練習 -為 VI創(chuàng)建圖標和聯(lián)接器 打開 LabVIEWActivity 目錄中的Temp & Vol.vi，這是練習做的程序。在前面板中，用鼠標右鍵單擊窗口右上

52、角的圖標，在快捷菜單中選擇 Edit Icon.，也可以雙擊圖標激活圖標編輯器。注意只能在前面板中編輯圖標和聯(lián)接器。刪除默認圖標。使用Select Tool（矩形框），單擊并拖動想要刪除的部分，按下<Delete>。也可以通過雙擊工具框中的陰影矩形刪除圖標。用 Pencil Tool （鉛筆工具）繪制一個溫度計。用 Text Tool（文本工具）創(chuàng)建文本。得到圖標將如下圖所示。圖編輯后的圖標編輯器窗口單擊OK，關(guān)閉編輯器。新創(chuàng)建的圖標就顯示在屏幕右上角的圖標窗口中。用鼠標右鍵單擊前面板中的圖標窗口，在快捷菜單中選擇Show Connector，設(shè)置聯(lián)接器端子連接模式。在默認情況下，

53、LabVIEW 會根據(jù)前面板中的控制對象和顯示對象的數(shù)目確定聯(lián)接器的端子連接模式。因為前面板中有兩個對象，所以聯(lián)接器有兩個端子，如左圖所示。用鼠標右鍵單擊聯(lián)接器窗口，在快捷菜單中選擇Rotate 90 Degrees（旋轉(zhuǎn)90度），注意聯(lián)接器窗口的變化，如左圖所示。將端子連接到溫度計和電壓計： a. 點擊聯(lián)接器上部端子。光標自動變成連線工具，同時端子變成黑色。b. 單擊溫度顯示對象。一個移動的虛線框把它包圍起來，選中的端子的顏色變?yōu)榕c控制/顯示對象的數(shù)據(jù)類型一致的顏色。如果單擊前面板中的任何空白區(qū)域以后，虛線消失，選中的端子變暗，這表示您已經(jīng)成功地把顯示對象和上部端子連接起來。如果端子是白色，

54、則表示沒有連接成功。c. 重復步驟a 和 b，把底部的端子和容積計連接起來。d. 用鼠標右鍵單擊聯(lián)接器，在快捷菜單中選擇Show Icon.選擇File»Save ，保存該 VI。這樣這個 VI 就完成了，并也可以作為子 VI 被其他的VI調(diào)用。子VI 的圖標在主 VI 的流程圖中代表它。VI 的聯(lián)接器（含有兩個端子）輸出溫度和電壓。練習 - 結(jié)束圖表（chart）入門圖表（chart）是一種周期性更新數(shù)據(jù)的數(shù)字式圖形顯示對象?？梢栽贑ontrols»Graph 模板中找到兩種圖表：波形圖和強度圖（后者不常用）。也可以自定義圖表的格式，以滿足自己的顯示需要或者讓它顯示更多的數(shù)據(jù)。圖表具有的特性有：滾動條、圖例、模板、數(shù)值顯示、時間坐標顯示。右圖顯示了快速菜單中Advanced»Up