东南大学虚拟仪器实验4 报告

《虚拟仪器技术》

实 验 报 告

实 验 四

虚拟电压表的设计和虚拟数字万用表的使用

学生姓名

学 号

同组人员

日 期

一、 实验项目名称

虚拟电压表的设计和虚拟数字万用表的使用

二、 预习要求

1）掌握一般电压表和万用表的工作原理和使用方法。

2）掌握交流电各种电压值表示的概念以及相互转换关系。

3）子VI 的创建方法

三、 实验目的

1）掌握虚拟电压表和数字万用表的设计和使用方法

2）进一步掌握LabVIEW 的使用，特别是控件属性的操作以及子VI 的使用。

四、 实验内容及要求

1）利用LabVIEW 设计一简易虚拟电压表。

功能要求：具有普通电压表的基本功能，用户可选择直流测量和交流测量。对于直流电 压只需显示电流值大小，对于交流电则需要显示该交流电的峰值、有效值、平均值和直流分量（若存在）。同时能够提供虚拟输入和实际输入两种测量信号，虚拟输入时能够显示信号波形。

其他要求：对虚拟电压表进行初始设置，即每次运行程序时电压表的初始界面一致，具 体表现在开关处于关闭状态，波形图窗口清空，其他控件处于使能状态下。实际输入时禁用仿真参数设置控件，仿真输入时测量直流电压值时禁用信号幅度、频率、初始相位、占 空比、信号类型等控件。

2）创建自行设计的虚拟电压表子VI。

3）使用NI ELVIS 提供的数字万用表（DMM）模块完成电阻、电流和电压的测量，并 就其中的电压测量部分与自行设计的虚拟电压表进行比较和分析。

五、 实验步骤

(1)主面板的编辑

根据实践教程中的实验提示以及根据主面板和总程序框图在空白的VI中进行编辑. 并在其中使用实验3中所做的VI作为子VI来完成波形发生的功能.

(2)本次实验的程序框图中使用了LabVIEW 中特有的一种顺序结构，这主要是缘于LabVIEW 采用了多线程并行的运行机制,程序内的代码是同时运行的。所以对于控件的初始显示可采用平铺式顺序结构的方法，在第一帧中设置各个控件的初始设置。初始化设置是通过控件的属性控制以及常量和局部变量设置完成的。LabVIEW 在执行程序时先从左边的帧开始，依次执行右面帧内的程序（本次只有两个帧，帧内的程序还是同时执行的）。左边帧内完成程序初始化设置，左边一列是控件的使能控制，0 是启用，1 是禁用，2 是禁用且变灰。这是通过控件的属性节点完成的，而右边一列则是对变量数值的初始设置，用局部变量完成。

(3)虚拟输入信号的提供可采用实验三中自行设计的虚拟函数发生器。有关子VI 的创建方法已介绍，本次实验主要是使用实验三中创建的子VI，在程序框图中的函数面板中选择VI 添加创建的子VI。自行创建的子VI 和LabVIEW 提供的各种函数模块的使用方法相同。关于

子VI 属性的设置在主菜单中选择“文件/VI 属性”，进入VI 属性对话框，根据类别更改VI 属性。这里需要注意的是while 循环对子VI 的影响，建议在创建子VI 时去掉原先程序框图中用于使程序连续执行的while 循环，或用一布尔真常量控制while 循环的结束符（即

让此while 循环只循环一次）。此外，对于直流信号可以直接利用“初始化数组”模块完成。

(4)有关交流电压波形的参数，可以根据实践教程中参数的关系再利用信号的波峰值求取其他参数值。事实上，LabVIEW 提供用于计算这些参数的模块。对于波峰的求取，可使用波形最大最小值模块，位于“函数面板/编程/波形/模拟波形”下。有效值和直流分量可利用位于“函数面板/编程/波形/模拟波形/波形测量”下的基本平均直流-均方根模块实现。求取平均值的均值模块位于“函数面板/数学/概率与统计”中。

(5)首先，求取均值时需要将波形数组数据绝对值化，这是由交流信号的平均值定义决定，如果不取绝对值那平均值都为0，失去了实际意义。其次，提供的参考程序框图图4.3 中使用了“获得波形成分”模块，获取采集信号的波形数组数据、采样时间和采样起始时间，用于提取采集信号中一个完整周期。要提取出信号的至少一个完整周期的采样值的原因，是因为交流信号的有效值、平均值等都是以具备完整周期数的信号计算的，而实际采样时很难保证采样值为原信号的整周期倍数，如果直接使用采样值计算平均值和有效值将带来较大误差。因而，本次实验中在实际采样信号时要得到原周期信号的完整信息或是对周期信号处理时，采集到的采样值至少要大于一个完整的周期（实际对于正弦波、三角波只要能够测量出波峰与波谷也能计算出原波形）。

六、 实验结果

(1)实验3子VI的创建

并在实验3主面板的右上角

便使用.

(2)实验4的主面板及程序框图

将子VI的各个引脚都设定好,用以在实验4的程序中方

其中使用的子

vi

（3）实验运行结果

,均值、峰峰值和有效值的测量

七、 总结及心得体会

通过本次实验，我了解LabVIEW 中对子函数的调用及使用方法，LabVIEW 中有关属 性节点、局部变量的使用和有关用户界面设计的一些基本方法。