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1虛擬儀器技術(shù)
虛擬儀器就是在以計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺(tái)上，由用戶設(shè)計(jì)定義，具有虛擬面板，測試功能由測試軟件實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。
美國國家儀器公司推出的軟件包LabVIEW是虛擬儀器系統(tǒng)開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)。LabVIEW的編程和其他高級(jí)語言不同，它是基于一種圖形化的語言G語言的編程。創(chuàng)建虛擬儀器的過程共分以下3步：
1）創(chuàng)建虛擬儀器的交互式用戶接口（稱為前面板），它模仿了實(shí)際儀器的面板。在程序前面板上，輸入量被稱為控制（Controls），輸出量被稱為顯示（Indicators）。就是一個(gè)示波器的前面板部分，它具有真實(shí)示波器的所有測量功能。
2）虛擬儀器從流程圖中接收命令（用G語言創(chuàng)建）。流程圖是一個(gè)編程問題的圖形化解決方案，也是虛擬儀器的源代碼。每一個(gè)程序前面板都對(duì)應(yīng)著一段框圖程序。
虛擬示波器3）創(chuàng)建虛擬儀器的圖標(biāo)和連接。圖標(biāo)是子VI在其他程序框圖中被調(diào)用的節(jié)點(diǎn)表現(xiàn)形式；而連接器則表示節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的輸入/輸出口，就像函數(shù)的參數(shù)。用戶必須指定連接器端口與前面板的控制和顯示一一對(duì)應(yīng)。這樣，其他的虛擬儀器才能將數(shù)據(jù)傳輸給一個(gè)子儀器。
2虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)用
2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備
根據(jù)水力過渡實(shí)驗(yàn)的需要，本文設(shè)計(jì)了輸水管線瞬態(tài)水力工況的實(shí)驗(yàn)。如所示，實(shí)驗(yàn)裝置由上位水箱、兩條平行的長約20m、內(nèi)徑40mm有機(jī)玻璃管，連通管、穩(wěn)壓井、下位水箱、水箱、閥門、5個(gè)CYB13型壓力傳感器及水表組成。通過改變末端的閥門開度來改變整條管線的運(yùn)行工況，測量工況變化時(shí)壓強(qiáng)與流量的瞬態(tài)變化情況。
2.2壓強(qiáng)數(shù)據(jù)采集
實(shí)驗(yàn)的壓強(qiáng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括NI公司的數(shù)據(jù)采集卡DAQCard-6024E、CB-68LP接線端子及5個(gè)壓力傳感器。利用CB-68LP接線端子可同時(shí)采集16路模擬輸入數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)中可以設(shè)置采集信號(hào)的采樣方式、采樣頻率、信號(hào)輸入范圍、單通道采樣頻率等。采集的信號(hào)可直接顯示在1中，并且用不同顏色的曲線標(biāo)出。
編程時(shí)把數(shù)據(jù)采集助手放入程序流程圖中，它會(huì)自動(dòng)的彈出面板。在面板中可以對(duì)數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行設(shè)置，先選擇模擬輸入電壓信號(hào)，然后就會(huì)彈出數(shù)據(jù)采集的物理通道選擇面板，選擇所需的通道，以后就可以對(duì)每個(gè)通道進(jìn)行單獨(dú)設(shè)置。
數(shù)據(jù)采集助手可以設(shè)置n個(gè)通道進(jìn)行連續(xù)采樣，采集到的數(shù)據(jù)是n維的動(dòng)態(tài)波形數(shù)據(jù)，在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的時(shí)候很不方便，需要把它轉(zhuǎn)換成便于操作、分析的數(shù)據(jù)集合。即將DAQAssistant與IndexArray函數(shù)相連，IndexArray就會(huì)含n個(gè)索引端子，通過設(shè)置索引端子的數(shù)值可以將n維波形數(shù)據(jù)中的一維單獨(dú)提取出來。提取出每個(gè)通道的數(shù)據(jù)，加上采樣的時(shí)間，與一個(gè)簇函數(shù)（cluster）相連，就能夠?qū)⒛骋粋�(gè)工況一定時(shí)間段內(nèi)的所有數(shù)據(jù)集合起來，LabVIEW程序框圖見3.本實(shí)驗(yàn)采用了6個(gè)通道，其中4個(gè)壓強(qiáng)數(shù)據(jù)采集通道，2個(gè)流量數(shù)據(jù)采集通道，采集到的數(shù)據(jù)以日期時(shí)間為文件名存入Excel表格中。
[$page] 2.3流量數(shù)據(jù)采集
本文利用水表的電磁感應(yīng)特性采集流量數(shù)據(jù)。
水表內(nèi)部指針帶動(dòng)有磁鐵的圓盤（最小刻度盤），當(dāng)磁鐵經(jīng)過彈簧片時(shí)，彈簧片吸合，成為回路；磁鐵轉(zhuǎn)過彈簧片后，彈簧片松開，形成開路。當(dāng)下一次彈簧片吸合時(shí)，完全一個(gè)周期，記錄一個(gè)周期時(shí)間，即水表最小刻度盤指針轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的時(shí)間dt（轉(zhuǎn)一圈流過V=0.01m3水量）。此時(shí)間dt內(nèi)，管道內(nèi)流量為Q=V/dt.
為了獲得時(shí)間dt，在數(shù)據(jù)采集卡上設(shè)置一個(gè)虛擬的電壓輸出通道，輸出電壓定為5V與水表串聯(lián)，同時(shí)串聯(lián)一個(gè)10k電阻。當(dāng)電磁感應(yīng)開關(guān)閉合時(shí)，電路連通，10k電阻兩端的電壓約為5V；當(dāng)電磁感應(yīng)開關(guān)斷
