教学课程资源库 更多>>

关键词： Cortex-M3   USB   数据采集   虚拟仪器技术   LabVIEW  

摘要： 本文设计了一种基于ARM Cortex-M3的USB数据采集系统,系统主要分为两个部分：便携式数据采集硬件电路和基于PC的上位机软件。其中系统采集硬件电路实现信号调理及信号采样，上位机软件实现数据处理和结果显示等功能。 本系统采用了基于ARM Cortex-M3集成式微控制器作为采集硬件的核心控制部件，并以此为核心构建了系统采集硬件电路。采集硬件电路对输入的模拟信号信号进行适当调理后，将其送入基于ARM Cortex-M3集成式微控制器进行采样和数据处理。将数据快速传送至PC机，本系统选择采用USB总线实现由采集硬件电路到上位PC机的通信。本系统利用虚拟仪器技术方实现处理数据、显示波形及分析波形，作为数字信号处理领域的新兴翘楚，为数据采集系统提供了卓越的开发平台，本系统以NI LabVIEW软件为数据采集系统的上位机软件开发平台，开发人机交互界面，实现数据处理和结果显示等功能。 本文设计数据采集系统硬件结构简洁紧凑，上位机软件功能完善，经系统测试，本数据采集系统能够准确、快速采集中低频模拟电压信号，并能够在上位机上显示采集结果、存储数据、进行实时离线数据分析。

关键词： 船舶机舱   监控   虚拟仪器技术   故障诊断   模糊贴近度  

摘要： 随着航运与造船业的飞速发展，船舶设备的结构日益复杂，为了保证船舶机舱系统的稳定和可靠，便对船舶的自动化提出了更高的要求，对机舱监控系统的研究便显得非常重要。机舱监控系统可以实时采集并显示机舱中的主、辅机等各种设备的运行状况，船上工作人员能及时查看机舱各部件的运行参数的变化情况。本文介绍了机舱监控系统与故障诊断的发展现状，并选择使用虚拟仪器技术结合模块化设计思想实现了机舱监控与故障诊断系统的整体设计。该系统能完成机舱部件数据采集并显示、实时报警、数据管理、历史参数查询等功能，并结合对采集信号的时域分析进行特征参数的提取以及小波分析的方法对信号进行分析处理，进行故障诊断并对诊断后大量故障数据进行数据融合，为准确的故障诊断奠定基础。最后实现了新陈代谢灰色预测。利用该模型进行故障预测取得不错效果，可以有效的指导船上工作人员定期对机舱部件的维修维护工作。 现如今研究较多的基于神经网络的人工智能方法，但该方法在诊断前需要利用大量故障样本对神经网络进行训练，在正常运行状态下数据样本容易获得，但故障样本却难以获得。利用贴近度的模糊模式识别理论可以很好地解决这个问题，在故障诊断的前期没有故障数据时，技术人员在故障报警后检查故障原因并与故障特征值对应，当经过一段时间诊断有故障样本后，利用模糊贴近度模型进行故障诊断。利用模糊贴近度理论可以将实时获得的待诊断的故障数据样本与已诊断的标准故障征兆数据进行模糊贴近度对比，最后得到故障原因，从而更好的对设备进行故障诊断。为了提高船舶机舱设备早期进行故障诊断的有效性与准确性，本文利用模糊贴近度的方法，并利用机舱燃油系统的实验数据指出了传统贴近度的方法在故障诊断方面的不足，并改进了传统模糊贴进度的公式。根据模糊贴近度原理，结合模糊数学隶属度，构建了一种模糊贴近度函数模型。并利用实验数据验证了该模型，实验结果表明，使用改进的模糊贴近度的方法优于传统模糊贴近度的方法，能有效完成燃油系统的故障诊断，可以满足实际船舶故障诊断中的需求。

关键词： 舵机   虚拟仪器   LabVIEW   数据采集   测试系统  

摘要： 舵机振动测试系统是用于测试某型飞行器舵机控制电路的专用设备。传统的舵机测试系统依靠模拟方式,其技术落后,智能化程度低,测试精度不高,系统兼容性差。为了解决上述问题,迫切需要开发一种新型的舵机振动测试系统,来替代传统的测试设备和昂贵的频谱分析仪,并能更直观和方便地测试舵机的相关参数。本文以某空研院提出的某型号舵机振动测试系统研制要求为依据,详细地论证了舵机振动测试系统的硬件结构、软件设计和系统调试。同时根据实用性、先进性、可靠性的原则,在分析研制现状和要求的基础上,确定了舵机振动测试系统的开发方案。论文在研究虚拟仪器技术的基础上,探讨了基于虚拟仪器技术测试系统的设计原理,根据功能要求,确定了舵机振动测试系统的总体框架,提出了硬件结构设计和电路设计方案,包括主控计算机及硬件板卡的选型、电压的监测、电流的监测、上下电的控制、报警器控制以及校准与测试通道切换电路实现;然后,在Windows XP操作系统下,设计了基于Lab VIEW开发平台的测试软件,包括三个层次,即顶层的应用层、中间的模块层和底层的驱动层;最后,进行了系统的各类检查校准和总体的调试,讨论了系统调试验收过程的具体步骤。本测试系统基于虚拟仪器技术,与传统测试系统相比具有更完善的数据保存、处理、分析功能和更高的测试精度,人机交互性也大大改善。实现了任务书的各项功能,满足了用户在系统的操作性、集成性、兼容性、补偿性、自检性、维护性等方面的要求。目前,本系统已通过用户验收并交付使用,运行状况良好。

关键词： 齿轮箱   故障检测   虚拟仪器   LabVIEW  

摘要： 齿轮箱以其传动比固定，传动力矩大，结构紧凑等优点，成为机械设备的关键性传动部件之一，它的工作是否正常涉及到整个机器或机组的工作性能。对于汽车而言，其操作性、传动性和安全性的好坏直接影响到汽车的整体性能。对齿轮箱进行状态检测与故障诊断，是提高设备运行可靠性和防止事故发生的重要手段，对保证安全生产与经济发展具有极重要的现实意义。 振动信号是齿轮箱故障特征的载体，基于振动分析的故障检测方法得到了广泛的应用。基于此，本文以振动信号为研究对象，围绕齿轮箱故障检测系统进行研究，主要工作如下： 对齿轮箱多发故障类型及其产生机理进行了深入研究,分析得出齿轮箱典型故障振动信号的时频域特征。在此基础上，结合虚拟仪器技术，采用PCI1712数据采集模块，搭建了齿轮箱故障检测系统的测试平台。 结合齿轮箱的故障特点，将功率谱、倒频谱、包络解调、小波分析等信号处理方法运用到齿轮箱振动信号的分析中；使用LabVIEW虚拟软件开发了相应的信号分析程序，实现了实时数据采集、信号存储、振动信号分析检测等功能；为便于齿轮箱故障检测数据的管理，开发了适合齿轮箱故障检测系统的数据库管理模块。 最后，在齿轮箱故障试验台上对本系统功能进行了多次测试，验证了相应检测程序、检测系统的有效性。本文给出了齿轮箱振动的测试和分析实例，得到了部分实验分析结果，初步揭示了齿轮箱振动信号特征，为齿轮箱的故障检测提供了依据。经过对现场实测数据的分析，证明齿轮箱故障检测系统能够满足工程上的应用。

关键词： 虚拟仪器技术   综合课程设计   实践环节   自动化专业  

摘要： 综合课程设计对于培养工程应用型自动化专业的本科生是非常重要的实践环节。虚拟仪器技术为该课程的开展提供了一种良好的平台,可以在理论学习的基础上,学生在较短的时间内构建硬件实验样机。以具体的测控实验系统为例,阐述了虚拟仪器技术引入课程设计的开展情况。实践表明,这种形式的课程设计极大地改善了理论与实际脱节、学生的实践动手能力较弱的现状,调动了学生的学习兴趣,提高了课程设计的完成质量。

关键词： ×量子点激光器   深能级瞬态谱   阈值电流密度   虚拟仪器技术   LabVIEW  

摘要： 量子点激光器是一种非常重要的半导体激光器，由于量子限制效应，使得量子点激光器具有更为优越的性能，与其它材料的激光器相比，具有更低的阈值电流密度、更高的温度稳定性和更宽的调制带宽等优点。本论文主要介绍了量子点激光器的工作原理、基于InAs/GaAs、InAs/InP量子点激光器，对阈值电流密度、影响阈值电流密度的因素、深能级缺陷等方面进行了研究，并设计了量子点激光器阈值电流测量系统。本论文主要工作包括以下几个方面： 1.概述了量子点激光器的发展历程，可以看到量子点激光器的性能逐步提高，InAs/GaAs、InAs/InP量子点激光器，通过改变量子点尺寸发射波长范围可以在0.9-2μm之间，覆盖光纤通信的1.3和1.55μm两个重要的低损耗通信窗口，在光纤通信有很大的应用潜力，同时介绍了虚拟仪器技术的概念。阐述了半导体材料包括量子阱、量子线、量子点的概念及其相应的特点，给出量子点材料的生长方法和制备机理以及量子点激光器的工作原理。 2.介绍了量子点激光器的阈值电流密度特性：首先通过公式理论分析了阈值电流密度与腔长L、温度T和不同数量的原子层之间的关系，然后测试了InAs/InP量子点激光器在腔长分别为1.5mm、1.75mm、2.0mm、2.5mm时的阈值电流密度，由测量结果计算得到了腔长为无限长时对应的阈值电流密度为403A/cm2，同时测试了InAs/InP量子点激光器在不同温度和原子层数时的阈值电流密度。 3.设计了量子点激光器阈值电流测量系统，通过量子点激光器调制光信号的二次谐波来确定阈值电流。整个系统由驱动电源、光电转换和选频滤波电路、串口数据传输三个模块组成，使用LabVIEW软件完成对二次谐波的采样、传输、接收和处理，二次谐波幅值最大时对应的偏置电流即阈值电流。同时对测量系统的各个模块进行了仿真。 4.介绍了深能级瞬态谱（DLTS，Deep Level Transient Spectroscopy）的基本原理以及描述深能级性能的三个参数—深能级的位置、浓度和俘获截面积的计算方法，对InAs/GaAs量子点激光器材料进行I-V、C-V和深能级瞬态谱测试，得到了深能级在禁带中的位置为EC0.40eV，深能级的浓度为1.7×1016cm-3，俘获截面积为2.1×1020cm2。

关键词： 温湿度检测   巡检系统   虚拟仪器技术   大体积混凝土   PID控制  

摘要： 混凝土在现代工程建设中占有重要地位。在大体积混凝土的浇筑氧化过程中,为避免其出现裂缝,对混凝土氧化过程实施温湿度监控非常必要。本课题通过选用不同的硬件芯片和软件开发平台,克服了现有混凝土温湿度巡检仪和温湿度巡检系统在硬件芯片选择、电路设计简易性以及软件的编程功能等方面存在的不足。本课题主体上采用虚拟仪器技术,结合单片机技术进行系统软硬件的设计和构建。硬件方面,包括温度传感器、湿度传感器、单片机及其外围芯片(键盘控制模块、时钟模块、存储模块、液晶显示模块)的选择,以及单片机控制系统与外围芯片的电路设计与连接。软件方面,包括上位机软件和下位机软件两个方面。在上位机软件设计中,通过虚拟仪器开发平台LabVIEW进行编程,构建了具有丰富的人机对话界面的测试系统,实现了参数设置功能、温度显示功能、数据存储与查询功能、自动显示测试时间功能、信息提示功能等功能。在下位机软件设计中,以单片机技术为核心,通过ICCAVR开发工具,采用C语言进行编程,包括温度数据采集模块、液晶显示模块等模块的程序设计以及模拟I2C总线程序设计等。系统提供了RS232通信方式来实现上位机与下位机之间的通信。并且在系统硬件电路及软件设计上引入了一定的抗干扰措施。对混凝土温湿度进行控制采用PID控制算法与开关量控制相结合的控制方式,使混凝土温湿度能够稳定的保持在设定范围内,并且达到节能的目的。多次的实验结果表明,本系统比较稳定可靠,且安装调试比较方便,测试结果准确。采用本系统可以方便地实现对于混凝土温湿度的监控,其测量值可作为进行后续温湿度控制的依据,从而保证混凝土氧化在正常的温度下进行,具有很好的应用前景。

关键词： 测控   虚拟仪器   LabVIEW   信号分析与处理  

摘要： "信号分析与处理"是一门理论抽象、公式繁多和实践性很强的重要专业基础课程。针对授课过程学生反映学习困难、教学效果不理想等现象,构建了基于虚拟仪器技术的开放式"信号分析与处理"教学实验系统。通过实验可使抽象的理论更加直观、生动的展示,充分调动学生的主动性和创造性,有效提高了该课程教学质量,增强了学生综合分析解决问题的能力。

关键词： 虚拟仪器技术   虚拟实验室   应用  

摘要： 目的为高校实验教学,以及医疗企业的医用电子仪器开发与设计提供新的思路和理念。方法通过对虚拟仪器的国内外研究现状及发展动态的分析,结合其成熟的开发条件、独特优势及现阶段高效研发、应用实例,阐明利用虚拟仪器技术建立虚拟实验室的意义。结果基于虚拟仪器技术的医用电子仪器开发与设计条件已经成熟,是可行且必要的。结论虚拟医用电子仪器的开发与设计,能够满足医用电子仪器市场的需求,对高校的实验教学、学术研究,尤其是新仪器的开发,具有重要的理论和现实意义。

关键词： 三维填砂物理模型   测控系统   PXI   LabVIEW   压力场   饱和度场  

摘要： 采用美国NI的虚拟仪器技术设计开发了高温高压三维填砂物理模型试验装置的实时测控系统,选用LabVIEW8.6软件开发平台和PXI模块化硬件平台,实现了整个试验过程的自动化,实现了各种试验设备和仪器的自动控制,测量了试验过程中动态三维压力场、饱和度场及分相流量等参数。