电气测量14章课件.ppt

1、第十四章第十四章 虚拟仪器虚拟仪器第一节第一节 概述概述第二节第二节 虚拟仪器的组成虚拟仪器的组成第三节第三节 Multisim软件介绍软件介绍第一节第一节 概述概述 虚拟仪器是计算机技术与测量技术结合的一种方式。虚拟仪器是计算机技术与测量技术结合的一种方式。它通过应用程序将通用计算机和必要的数据采集硬件结合它通过应用程序将通用计算机和必要的数据采集硬件结合起来，在计算机平台上创建的一台仪器。用户可以自行定起来，在计算机平台上创建的一台仪器。用户可以自行定义仪器的功能和仪器的操作面板，例如用义仪器的功能和仪器的操作面板，例如用DS2300 USB接接口卡，插在电脑的口卡，插在电脑的USB口，安

2、装好驱动程序和相应的应用口，安装好驱动程序和相应的应用程序，就可以当作为一台示波器使用。程序，就可以当作为一台示波器使用。返回本章首页虚拟仪器与虚拟技术虚拟仪器与虚拟技术 虚拟技术虚拟技术在多媒体计在多媒体计算机中已经被广泛使用。算机中已经被广泛使用。例如在通用计算机的显例如在通用计算机的显示器上定义一台虚拟时示器上定义一台虚拟时钟，这台虚拟的时钟有钟，这台虚拟的时钟有时针、分针和秒针。并时针、分针和秒针。并且可以准确走时。且可以准确走时。返回本章首页第二节第二节 虚拟仪器的组成虚拟仪器的组成返回本章首页一、插入式的数据采集卡构成的虚拟仪器一、插入式的数据采集卡构成的虚拟仪器 数据采集卡通过信

3、号调理、数据采集卡通过信号调理、A/D或或D/A转换以便把被测信号转换成规定格式，送转换以便把被测信号转换成规定格式，送入计算机。与计算机的连接可以使用内插入计算机。与计算机的连接可以使用内插式，直接插入式，直接插入ISA或或PCI插槽。也可以使插槽。也可以使用外挂式，装置成独立的机盒，通过电缆用外挂式，装置成独立的机盒，通过电缆接并口或接并口或USB口接主机。口接主机。主机则通过软件建立一个虚拟面板，然主机则通过软件建立一个虚拟面板，然后通过虚拟面板的操作，对采集卡送来的后通过虚拟面板的操作，对采集卡送来的信号进行必要的处理和显示。信号进行必要的处理和显示。Flash DSO XP USB接

4、口示波器就属于使用插入式的数据接口示波器就属于使用插入式的数据采集卡组成的虚拟仪器，它利用通用计算机以及计算机上已采集卡组成的虚拟仪器，它利用通用计算机以及计算机上已有的声卡，将被测信号通过声卡输入端送入计算机，然后下有的声卡，将被测信号通过声卡输入端送入计算机，然后下载载Audio SCS1软件，就可以组成一台虚拟的示波器或信号发软件，就可以组成一台虚拟的示波器或信号发生器，频率计，万用表使用，生器，频率计，万用表使用，面板如下图面板如下图 二、带有二、带有GPIB接口仪器构成的虚拟仪器接口仪器构成的虚拟仪器 GPIB接口仪器是利用接口将多个这种仪器组成一个测接口仪器是利用接口将多个这种仪器

5、组成一个测量系统。硬件仪器本身可以有面板，能独立操作使用。量系统。硬件仪器本身可以有面板，能独立操作使用。不像插入式的数据采集卡那样，由于没有任何控制面板，不像插入式的数据采集卡那样，由于没有任何控制面板，不可能独立使用。而不可能独立使用。而GPIB硬件仪器既可按本地工作方式硬件仪器既可按本地工作方式单独使用，又可按远地工作方式，通过计算机上的虚拟单独使用，又可按远地工作方式，通过计算机上的虚拟面板将多个面板将多个GPIB接口仪器联成一个系统，并由计算机接口仪器联成一个系统，并由计算机进行操作，操作时就像在仪器旁边直接操作一台真的仪进行操作，操作时就像在仪器旁边直接操作一台真的仪器一样。器一样

6、。三、三、VXI总线构成的虚拟仪器总线构成的虚拟仪器 由由VXI总线构成的虚拟仪器必须有各种具有总线构成的虚拟仪器必须有各种具有VXI仪器模块，将这些仪器模块，将这些VXI仪器模块通过仪器模块通过VXI总线与计总线与计算机连接，组成一个仪器的测试系统。算机连接，组成一个仪器的测试系统。VXI仪器仪器模块本身不能作为一台独立仪器使用，它没有前模块本身不能作为一台独立仪器使用，它没有前置面板，但计算机可以通过虚拟面板操作置面板，但计算机可以通过虚拟面板操作VXI仪仪器模块，就像操作一台真的仪器一样，测量后的器模块，就像操作一台真的仪器一样，测量后的数据同样是送到计算机进行处理。数据同样是送到计算机

7、进行处理。四、四、虚拟仪器的性能特点虚拟仪器的性能特点 1 1、可以由用户定义测量功能、可以由用户定义测量功能 虚拟仪器是一种软件化的测量装置，它将硬件采集到虚拟仪器是一种软件化的测量装置，它将硬件采集到的被测数据送计算机进行控制与运算的被测数据送计算机进行控制与运算.然后通过软件所定然后通过软件所定义的虚拟面板进行显示或输出。要改变仪器的功能，无义的虚拟面板进行显示或输出。要改变仪器的功能，无需改变硬件如开关、连接线或按键，只要更换软件使用需改变硬件如开关、连接线或按键，只要更换软件使用不同的虚拟面板，就能完成不同的测量功能。不同的虚拟面板，就能完成不同的测量功能。2 2、虚拟仪器可以实现多

8、任务操作、虚拟仪器可以实现多任务操作 虚拟仪器一般运行于虚拟仪器一般运行于WindowWindow环境，因此可以同时启动环境，因此可以同时启动多个对象，组成一个测量系统，完成多项测量任务。例多个对象，组成一个测量系统，完成多项测量任务。例如可同时测量电压的数值、波形、频谱组成等等。而且如可同时测量电压的数值、波形、频谱组成等等。而且建立系统速度快，无需像传统仪表那样，一个测量系统建立系统速度快，无需像传统仪表那样，一个测量系统需要多个专用仪器，进行复杂连接以后才能完成。需要多个专用仪器，进行复杂连接以后才能完成。返回本章首页第三节第三节Multisim软件介绍软件介绍 Multisim软件是以

9、软件是以Windows操作系统为基础的仿真工具，数据库中带有操作系统为基础的仿真工具，数据库中带有类型丰富的虚拟仪器，包括电压表、电流表、功率表、示波器、函数信号发类型丰富的虚拟仪器，包括电压表、电流表、功率表、示波器、函数信号发生器、万用表、波特率、频率、字元发生、逻辑分析、失真度分析、频谱分生器、万用表、波特率、频率、字元发生、逻辑分析、失真度分析、频谱分析、网络分析等仪器，以及多种安捷伦仪表。可以通过它学习虚拟仪器的使析、网络分析等仪器，以及多种安捷伦仪表。可以通过它学习虚拟仪器的使用方法。如果计算机内部没有数据采集硬件，使用时只能进行全程仿真。无用方法。如果计算机内部没有数据采集硬件，

10、使用时只能进行全程仿真。无法对外部实际电路进行实时测量，法对外部实际电路进行实时测量，运行运行 Multisim软件后的工作界面软件后的工作界面 返回本章首页 例如可以在运行例如可以在运行 Multisim软件后的工作界面上，软件后的工作界面上，设计一个电阻为负载设计一个电阻为负载的电路，并且调用的电路，并且调用内带的虚拟仪器，例如电压表、电流表和内带的虚拟仪器，例如电压表、电流表和示波器，然后打开仿真开关，就能从电压、电流表的读数，测出该电示波器，然后打开仿真开关，就能从电压、电流表的读数，测出该电路的电流、电压值。还可以调出示波器的虚拟面板，从面板观察到连路的电流、电压值。还可以调出示波器

11、的虚拟面板，从面板观察到连接点的电压波形，接点的电压波形，在工作界面设置元器件在工作界面设置元器件 在菜单栏点击在菜单栏点击设置设置，在下拉菜单中选择，在下拉菜单中选择元件元件弹弹出出选择元件选择元件菜单，从菜单，从组组中选择中选择select all groups就可以从中取出电阻和电容和电源。就可以从中取出电阻和电容和电源。选择元件选择元件select all groups在工作界面设置虚拟仪器在工作界面设置虚拟仪器 在菜单栏点击在菜单栏点击仿真仿真，在，在仿真仿真下拉菜单中选择下拉菜单中选择仪器仪器，在仪器菜，在仪器菜单中选择电压表、电流表和示波器。并将电阻和电容组成电路接上电源和示单中

12、选择电压表、电流表和示波器。并将电阻和电容组成电路接上电源和示波器。波器。仿真仿真下拉菜单下拉菜单 中选择中选择仪器仪器仪仪器器菜菜单单 点击点击Multisim工作界面上的虚拟示波器图标。可以弹出它工作界面上的虚拟示波器图标。可以弹出它的面板，操作其中的通道及时间轴的比例及相应的操作按钮，的面板，操作其中的通道及时间轴的比例及相应的操作按钮，就可以观察到负载的波形。就可以观察到负载的波形。返回本章首页运行虚拟示波器运行虚拟示波器 也可以在也可以在Multisim工作界面上，调用一台逻辑分析仪，工作界面上，调用一台逻辑分析仪，并设计一个能测量并设计一个能测量74LSl38各测试点逻辑关系的电路图各测试点逻辑关系的电路图 返回本章首页 然后打开虚拟逻辑分析仪的虚拟面板，就可以看到的电路的运行状态。返回本章首页