1. 研究目的与意义
微电子技术和计算机技术发展的日新月异,正以不可逆转之势从各个方面影响着各行各业的技术进步,而其应用范围越来越广,也使得当今的测控仪器行业经历着一场翻天覆地的变革。
目前,市面上一款普通的价格低廉的示波器价格在6000元左右,数字存储示波器价格较贵,达到上万元。一般的高校学生都有上万人,那就需要购买大量的新的仪器,显然这是一笔巨大的投入,而且浪费资源。现在学生用笔记本或者台式电脑非常普及,所以我们利用虚拟仪器技术设计的虚拟示波器系统是可行的。虚拟仪器集合了多种仪器功能于一身,其原理、功能和操作等方面与实际仪器完全一样,操作简单、方便,易于掌握,同时还大大降低了实验室建设与管理成本。
虚拟仪器技术在机电设备研发、控制和信号分析处理等方面具有重要作用。基于LabVIEW虚拟仪器开发平台,将虚拟仪器技术与示波器原理相结合,开发用户操作界面人性化程度高、仿真信号种类变化多、测量结果准确性好的虚拟示波器;不仅实现了仿真信号相位、峰值、频率、直流偏移量和占空比多种参数的测量,也可以将波形以图片和数据两种方式进行保存。这种智能化虚拟示波器,对于数据分析、处理和显示自动化、简单化,极大地提高了应用效率。
2. 研究内容和预期目标
调研虚拟示波器系统基本模块和功能原理,了解现有虚拟仪器技术(如Labview等)的基本编程思路和原理;开展示波器系统设计建立,编写程序代码,完成功能模块参数设计和集成;开展功能调试、数据处理、界面优化等工作,结合应用场景和模拟信号开展数据处理和分析计算、显示输出等研究内容。
通过这个课题的研究,认识到虚拟仪器技术是开发自动化、柔性化和网络化测量仪器的有效方法。本课题设计的虚拟示波器不仅具有台式数字存储示波器的功能,而且充分发挥了微机强大的功能和软件设计的灵活性。整个程序的设计采用模块化的设计思想,将这些子模块在虚拟仪器的框图程序中,按照一定的逻辑关系组合起来,就构成了完整的虚拟数字存储示波器。除此之外,程序还设计有仿真的功能,在没有硬件的支持下,也可以运行出结果,作为学生实验室学习之用,使虚拟示波器真真做到了灵活方便。
3. 研究的方法与步骤
本课题将采用查阅资料文献法、案例分析法、事件反思法、课例调研法等。具体步骤:
(1)理论学习和收集资料阶段
入学习LabVIEW的有关理论,掌握创设与利用LabVIEW开发虚拟仪器的方法。
4. 参考文献
[1] ShengLi D, JunFeng H, ShengHui P, et al. Design of virtualoscilloscope based LabVIEW[C]//Information Computing and Applications: SecondInternational Conference, ICICA 2011, Qinhuangdao, China, October 28-31, 2011.Proceedings, Part II 2. Springer Berlin Heidelberg, 2011: 34-41.
[2] Jiang W, Yuan F. Design of oscilloscope based on virtual instrumenttechnique[C]//2009 2nd International Conference on Power Electronics andIntelligent Transportation System (PEITS). IEEE, 2009, 3: 284-287.
[3] Cai W, Wang B, Zhang S. Remote Control and Data Acquisition ofMultiple Oscilloscopes Using LabVIEW[C]//2017 International Conference onComputer Technology, Electronics and Communication (ICCTEC). IEEE, 2017: 920-924.
5. 计划与进度安排
(1)2024-1-15~2024-3-05 调研文献资料,进行文献综述,撰写开题报告,翻译英文文献;
(2)2024-3-06~2024-3-31 查阅相关资料,深入了解虚拟仪器技术和示波器原理组成,开展系统初步的Labview软件设计;
(3)2024-4-01~2024-4-30 优化虚拟示波器系统设计方案,开展功能模块参数集成和数据处理、界面优化等工作,完善相关辅助系统的设计;
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