内容发布更新时间 : 2024/11/20 12:45:00星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

摘 要

随着计算机软、硬件的发展，计算机与外设之间的数据通信越来越频繁，也越来越便利，虚拟仪器应运而生。从本质上来说，虚拟仪器是仪器技术与计算机技术深层次结合的产物，它强调“软件是仪器”的概念，使用户能够根据自己的需要定义仪器功能，更好的组建自己所需要的测试系统。它是按照信号的处理与采集，数据的分析，结果的输出及显示的结构模式来建立通用信号处理硬件平台。

本文就是在这个通用信号处理硬件平台，进行了基于LABVIEW的虚拟函数信号发生器的设计，设计基于LabWIEW软件的虚拟函数信号发生器（能够产生实验室常用的正弦波、三角波、方波、锯齿波信号及白噪声和多频波，任意公式波），并在以设计好的虚拟信号发生器的基础上对所产生的信号做自相关分析，积分，微分分析及相应的频谱分析。

关键词：虚拟仪器；Labview；虚拟函数信号发生器

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及意义

目前，我国正处于科学技术蓬勃发展的新时期，对仪器设备的需求将更加强劲。虚拟仪器赖以生存的计算机近几年正以迅猛的势头席卷全国，这为虚拟仪器的发展莫定了基础。虚拟仪器作为传统仪器的替代品，市场容量巨大。据专家预测，到本世纪初我国将有的仪器为虚拟仪器。发达国家虽然在此领域比我国起步较早，但差距并不是很大，我们应当充分把握时机，取长补短，学习国外先进经验，将我国的虚拟仪器产业水平逐渐向先进国家靠拢。

1.2 波形发生器的发展概况

波形发生器是应用在测试设备、信号接收设备等装置中的一种信号源。早在二十年代，当电子设备刚开始出现的时候，信号发生器就出现了。随着电子技术的巨大进步，波形发生器根据其关键技术—频率合成技术的角度，大致可以划分成三代。第一代的波形发生器采用的是直接模拟频率合成。其结构如图1.1所示：

放大器 三角波发生器 放大器 可调衰减器 输出 OSC 正弦波整形器 图1.1 直接模拟频率合成框图

1.3 本文主要论文

本文主要阐述虚拟仪器技术的概念和基本设计思路，设计基于LabWIEW软件的虚拟函数信号发生器（能够产生实验室常用的正弦波、三角波、方波、锯齿波信号及白噪声和多频波，任意公式波），并在以设计好的虚拟信号发生器的基础上对所产生的信号做自相关分析，积分，微分分析及相应的频谱分析。

第

2章 虚拟仪器技术

本章将对虚拟仪器技术概念进行深入探讨,对虚拟仪器软硬件构成方案进行研究。在对比各方案特点的基础上，结合实际情况，确定本文校准系统的硬件构

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成方案以及使用的软件开发平台的选择。

虚拟仪器概述

虚拟仪器是计算机技术和仪器技术结合的产物。它把计算机、仪器硬件、固件与计算机软件结合起来。虚拟仪器的最大特点是其灵活性。

一个仪器通常由数据采集与控制、数据分析和处理、结果显示三部分组成。对于传统仪器，三个部分几乎均由硬件完成；对于虚拟仪器，后两部分主要由软件实现。与传统仪器相比，虚拟仪器设计日趋模块化、标准化，设计工作量、复杂性大大减小。以下是传统测试仪器和虚拟仪器的一个比较：

表2-1 传统仪器与虚拟仪器对照表

传统仪器 开发和维护费用高 虚拟仪器 基于软件体系的 结构，大大节省开发和维护的费用 功能由仪器厂商定义 于其他仪器设备的连接十分有限 功能由用户自己定义 面向应用的系统结构，可以方便地与外设、网络或其他应用连接 数据无法编辑数 硬件是关键部分 价格昂贵 技术更新慢（5—10年） 系统封闭、功能固定、扩展性低 数据可编辑、存储、打印 软件是关键部分 价格低廉（是传统价格的五至十分之一） 技术更新快（一般1—2年） 基于计算机技术开发的功能模块可构成多种仪器

第3章 虚拟函数信号发生器的设计

基本函数波形产生模块

该模块后面板框图程序如图4.1所示。这一模块是应用波形产生子模板中的Basic Function Generator.VI(基本函数发生器)节点来产生正弦波、三角波、方波、锯齿波等四种信号。在波形产生子模板中的所有模块不仅输出包含指定波形图形的数字型数组,而且包含时间参数,这种数据类型在LabVIEW中称作波形数据。

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