虚拟仪器设计与应用7.ppt

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1、虚拟仪器设计与应用,光电工程系,第十四讲 波形数据和图形显示,波形数据波形数据发生函数波形处理函数波形分析函数图形显示,波形数据,波形数据是LabVIEW特有的数据类型。类似于“簇”结构，但又不同。波形数据由波形起始时刻t0、波形采样时间间隔dt和波形数据Y组成。波形数据可用波形发生函数或VI产生，并能用波形处理、波形分析和波形显示等函数进行后续的操作。,波形发生函数及VI,位置：FunctionsAll functions WaveformAnalog WaveformWaveform Generation或者FunctionsAll functions AnalyzeWaveform Ge

2、neration,常用波形发生函数,基本函数发生器,公式波形发生器,信号仿真express VI,调谐与噪声发生器,波形处理函数,位置：FunctionsAll functions Waveform,Get Waveform Components获取波形数据中成员函数,Build Waveform组建波形数据,功能：新建一个波形数据，或修改一个已有的波形数据。如果没有连接输入端口waveform，则新建一个波形数据；反之，修改已有波形数据。图标输入端口waveform：连接一个需要修改的已有波形数据。该端口为簇型数据，包括下面三个元素：t0：波形起点时间，即第一个采样点的时间dt：采样周期，即

3、两个采样点之间的间隔。Y：波形的Y轴数据，数组型。waveform component：波形数据的元素，与waveform中的三个元素相同。输出端口：waveform 新建或修改后的波形数据。,Build Waveform 建立波形VI,波形分析函数,位置：FunctionsAll functions AnalyzeWaveform Measurements,Extract Single Tone Information提取信号信息函数,Extract Single Tone Information 提取信号谐波信息VI,功能：搜索输入时域信号中幅度最大或某个频率的单一谐波，并返回该谐波的频率

4、、幅度和相位。图标输入端口time signal in：时域波形信号输入。export signals：选择输出到exported signals 端口的信号，枚举型，取值选项如下,Extract Single Tone Information(续)提取信号谐波信息VI,输入端口error in：错误簇advanced search：设置频率搜索区域的中心频率和带宽，簇型，包含如下元素：approx freq：搜索的中心频率search：搜索的频率带宽输出端口exported signals：输出export signals端口指定的信号，簇型，包含如下元素：exported time sig

5、nal：输出的时域波形信号，波形数据exported spectrum：输出信号的频谱，簇型，包括：f0：频谱的起始频率df：频谱分辨率，即最小频率间隔dB Spectrum(Hann)：频谱幅度，即频谱Y轴数据，反映每个频率分量的幅度大小，数组型。,Extract Single Tone Information(续)提取信号谐波信息VI,输出端口detected frequency：测量得到的信号频率，单位Hzdetected amplitude：测量得到的信号幅度，单位Vdetected phase：测量得到的信号相位，单位：度error out：错误簇measurement info：返

6、回测量警告信息，簇型，包括：uncertainty：不确定参数，该参数保留，已备将来使用。Warning：警告标志，逻辑型，如果为TRUE，表示在测量过程中产生了一个警告。comments：警告信息，字符串型。,波形相关函数演示,图形显示器,作用：用于显示图形对象，如显示波形、曲线、曲面等。位置：ControlsAll ControlsGraph,Graph 模板,Waveform chart波形图表,Waveform graph波形图,XY坐标图,三维曲线图,强度chart（图表）,强度graph（图）,三维曲面图,数字图,三维参数图,控件,Express XY坐标图,图形显示器说明,Lab

7、VIEW的图形显示器可分为两大类Chart（图表）：可以将数据源（例如采集得到的数据）在某一坐标系中，实时、逐点地显示出来，它可以反映被测物理量的变化趋势。Graph（图形）：只能将已采集数据的事后处理结果显示出来。它不能实时显示数据，需先将被采集数据存放在数组中，然后根据需要组织成所需的图形后再将其显示出来。,图形显示器说明（续）,Graph的表现形式要比Chart丰富,Waveform Graph的各个组成部分，它们都 包含在右键菜单的Visible Items(选择项)选项下。,Waveform Graph 波形图,Waveform Graph（续）波形图,曲线图例可用来设置曲线的各种属

8、性，包括线型（实线、虚线、点划线等）、线粗细、颜色以及数据点的形状等。图形模板可用来对图形进行操作，包括移动、对感兴趣的区域放大和缩小等。刻度图例用来设置坐标刻度的数据格式、类型（普通坐标或对数坐标），坐标轴名称以及刻度栅格的颜色等。光标图例可用来设置光标、移动光标，用光标直接从曲线上读取感兴趣的数据。,属性设置,对应端点,可接受的数据1D数组（单条曲线）波形数据（单条曲线）2D数组（多条曲线）簇Waveform graph只能显示等间隔采集的数据，即X轴坐标间隔（X）是固定的，所以它的X轴数据只需两个量X0和X即可表示。缺省情况X0=0，X=1。（如果输入是波形数据，X轴表示的是时间信息，用

9、t0和t表示）,Waveform Chart 波形图表,Waveform Chart和Waveform Graph类似，创建、设置和使用方法都基本相同。,数字显示,在外观上，Chart多了一个数字显示，但是比Graph少了一个光标图例,Chart（波形图表）的独有功能,数据缓冲器（Chart History Buffer）Chart的数据并没有事先存在一个数组中，它是实时显示的，为了能够看到先前的数据，Chart内部含有一个数据缓冲器，其中保留了一些历史数据。这个缓冲器按照先进先出的原则管理，其最大容量是4294967295（32位无符号整数）个数据点。,数据缓冲器,Chart的独有功能(续)

10、,数据显示(Digital Display)选中它，可以在图形右上角出现一个数字显示器，这样可以在画出曲线的同时显示当前最新的一个数据值。堆叠式图区（Stack Plots）在相同的横坐标下，由于各种测量信号的差异，将几条曲线显示在同一个图区有困难时，可以组织出一种横坐标相同，而有各自纵坐标的堆叠式图区。,Chart的刷新模式(Update Mode),Chart提供了三种画面的刷新模式，分别是Strip Chart Mode（条状图）：曲线从左到右连续绘制，当新的数据点到达右部边界时，先前的数据点逐次左移。Scope Chart Mode（示波器模式）：曲线从左到右连续绘制，当新的数据点到达

11、右部边界时，清屏刷新，从左边开始新的绘制。它的速度较快。Sweep Chart Mode（扫描模式）：与示波器模式的不同在于当新的数据点到达右部边界时，不清屏，而是在最左边出现一条垂直扫描线，以它为分界线，将原有曲线逐点向右推，同时在左边画出新的数据点。如此循环下去。,对应端点,可接受数据标量（单条曲线）1D数组（单条曲线）波形数据（单条曲线）2D数组（多条曲线）簇与Waveform Graph相同，只能显示等间隔采集的数据,操作演示,XY Graph,Waveform Chart和Graph都只适合于显示等间隔采集的数据，它们并不适合描述一般的Y值随X值变化的曲线。适合于这种情况的是XY G

12、raph。也就是说X轴的每个点我们都可以自己定义。,举例,XY Graph（XY图）,XY Graph的其他方面与Waveform Graph几乎没有什么区别,对应端点,可接受数据簇（单条曲线）簇数组（多条曲线）每个簇中都包含了两个数组X和Y它有对应的快速VI，使用更方便。,用For循环建立XY坐标点绘制图形,用For循环建立XY坐标点绘制图形（续）,用For循环建立XY坐标点绘制图形（续）,Waveform Graph 等图形的存储和绘制,在Waveform Graph 等控件的图形区单击右键进入Data Operations/Export Simplified Image（输出 简化图片）

13、窗口,Waveform Graph 等图形的存储和绘制(续),在Export Simplified Image（输出简化图片）窗口中，可选择输出到Save to clipboard(剪切板)和Save to file(文件);输出格式有*.emp(增强型图元文件)和*.bmp(位图),Waveform Graph 等图形的存储和绘制(续),可供文本文件（例如word等）下插入或粘贴 输出图形,XY Graph,练习八 实时温度监控系统,要求：（1）利用随机数函数模拟生成温度采样值，采样间隔时间0.5秒一次，温度范围0，100；（2）能够根据需要分别设置温度报警的上限和下限；如果用户设置的上限小

14、于等于下限，则立即停止运行该系统；（3）在同一显示窗口，实时显示温度的变化曲线和上下限；该温度变化曲线用绿色空心圆点表示，上限用红色实线表示，下限用蓝色实线表示；同时显示当前最新一个温度和上下限的数值（4）监控结束后，显示温度变化曲线，并给出整个记录过程温度的最大和最小值。(5)在前面板上要显示系统时间。,系统时间的显示方法,1.Get Date/Time In Seconds函数，取自Functions/All Functions/Time&dialog/Get Date/Time In Seconds,系统时间的显示方法(续),2.Format Date/Time String 函数，取自

15、Functions/All Functions/String/Format Date/Time String/,Format Date/Time String 函数的时间格式代码为：%H(24小时)，%I（12小时），%M（分），%S（秒），%p（上、下午），%d（日），%m（月），%y（年份不显示世纪），%Y（年份显示世纪）%a（星期缩写），输入时间格式字符串时输入其他文字，可按原样输出。,前面板,第十五讲 公式节点,公式节点公式节点的使用方法,公式节点（Formula Node）,功能：主要用于完成程序中一些复杂的数学运算。位置：FunctionsAll FunctionsStructur

16、es,编辑前,编辑后,先看一个例子,例子：计算y=(3x2+5x+8)1/2，x为实数。分析上述公式可以重写为：y=(3x2+5x+8)1/2=z1/2；令z=3x2+5x+8。这可以用两种方法实现一种可以用基本的运算函数一种可以用公式节点,例子（续）,方法一方法二,公式节点的使用方法,创建公式节点节点后，可用标签工具在公式节点框内编写语句。语法规则与C语言类似。每条语句必须以分号结束(;)。变量名大小写敏感。输入/输出变量（即输入/输出端口）可在公式节点边框用右键菜单创建。中间变量可以用语句定义，也可以作为输出端口在边框创建。,定义中间变量,注意分号,输入变量,输出变量,公式节点补充说明,公式节点中可以用的函数和运算符，以及语句、语法规则可在帮助中找到。公式节点支持if，if-else，do-while，while，for，switch等语句。一些公式节点中可用的函数,练习九 用公式节点绘制曲线,目标：用公式节点和图形显示器绘制曲线。要求程序能够根据开关的状态，选择绘制正弦曲线或余弦曲线。比如开关为TRUE时，绘制正弦曲线，开关为FAlSE时，绘制余弦曲线。分析对于这种“二选一”的情况，可以用if-else语句来实现。开关control输出为逻辑型数据，而公式节点只支持数值型数据，所以开关输出的数据要先进行类型转换，将其转换为数值型数据。,前面板,框图,