虚拟仪器原理-实验报告

目的要求

1. 了解虚拟仪器的概念。

2. 了解图形化编程语言LabVIEW；学习简单的LabVIEW编程。 3. 完成伏安法测电阻的虚拟仪器设计。

仪器用具

计算机（含操作系统），LabVIEW7.0，数据采集卡，100Ω标准电阻，导线

若干，双刀双掷开关一个，元件盒一个（包括待测电阻1kΩ和50Ω各一个，稳压二极管一个）。

实验原理

本实验使用LabVIEW7.0软件。 虚拟仪器结构示意图： 输入模拟信号

数据调理 输出模拟信号

A/D D/A 数据处理 数字信号产生 DAC卡：插在PC主机的PCI插槽中，利用主板供电以及传输数据。DAQ

卡可以实现对输入信号数据的采集、放大以及模/数转换以及将计算机数字信号转换为模拟信号输出的功能。因此，既可以测量，也可以实现控制。

实验内容

通过LabVIEW软件制作： （1）虚拟温度计 （2）伏安法测电阻

（2）测二极管的伏安特性（*）

实验结果见实验室电脑E:/user/李佳明 14000011418/

思考题

（1）答： i.

虚拟仪器是运行在通用数字计算机平台上的软件及相关硬件,传统仪器运行在专用模拟或数字机器上。 ii.

虚拟仪器没有传统仪器的实物面板，所有指示器和控制按钮都在电脑显示屏上，为虚拟的、由用户自定的“软面板”。 iii.

虚拟仪器由用户设计,传统仪器由厂商设计。在虚拟仪器软件上可以编写多种程序, 从而执行多种测量。而传统仪器只能进行厂商规定好的测量。 iv.

虚拟仪器可扩展性强, 传统仪器基本没有可扩展性。虚拟仪器软件可以控制多种测试用硬件, 通过传感器, 不仅可以测量电信号, 还可能测量力, 光, 热等量。而一台传统仪器只能测量它生产时规定的量。 v.

虚拟仪器把操作面板和显示面板都集成到电脑上，方便重复测量、数据记录

和即时处理，且相比于传统仪器，误差减小（读数误差）。 vi.

对于虚拟仪器，测量时所有物理量都需要转化成电学量，必须依赖于灵敏的传感器。 （2）答：

比如，在“高温超导材料特性测试和低温温度计”试验中，可以结合虚拟仪器系统。通过添加温度传感器的硬件，可设计一个每隔适当时间测量并记录一次温度和电压的“温度/电压自动测量记录仪”。因为这个实验需要记录大量的时间，花费同学们大量的时间，并且读数时间很短，读数误差相对较大。若能通过虚拟仪器自动进行读数和记录，既减少了读数误差，又解放了盯着秒表坐一个多小时的同学们。 （3）答：

因为测电压时，电压表与被测电阻并联，其并联电阻小于实际被测电阻。若同时测量，相当于两个电阻阻值都同时减小，对于两个电压的测量值都会造成更大的误差。 （4）答：

我认为，误差可能来自以下方面：

1) 外接硬件的误差。包括电压测量的分压、导线的电阻、DAQ卡的性能等，

都可能造成误差。

2) D/A转换和A/D转换。模数转换不免会丢失信息的精确度，而数模转换可能

进一步把误差放大。

3) 计算机中的数值计算。由于计算机中所保存数据的精度有限，计算时不免会

有近似，可能造成误差并累积。

（5）答：

1) 要严格控制通过二极管的电流。由于二极管正接或反接被击穿后，电流跟电

压呈指数关系，电流增长速度很快，容易将二极管烧毁。故必须在程序中设计如“当电流高于10mA，则循环结束”的限制条件。

2) 注意电流电压的正负。当二极管反向，由于电脑测量是不重新接电路，所以

电流值有负的。

3) 要注意两个测量值跟画图部分的x,y轴的对应问题。要将电压作为X轴，电

流作为y轴，不能颠倒，否则无法画出正确的图像。