实验介绍 观看语音课件
   随着计算机技术和数字信 号处理技术的进步，“虚拟仪器”、“虚拟实验室”等虚拟现实技术的应用变得越来越普及，尤其是在工程学和物理学等学科领域，应用于物理实验教学中的虚拟仪器通过与其它仪器、电路的相互配合，完成实际实验过程非常普遍，虚拟仪器的开发主要是软件的编写。LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)，是美国国家仪器公司开发的实验室虚拟仪器集成环境的简称，是目前虚拟仪器开发的一个标准工具。它采用全图形化编程，在计算机屏幕上利用其内含的功能库和工具库产生软件面板，用来为测试系统提供输入值并接受其输出值。它的内部还集成了大量生成图形界面的模板，如各种开关、表头、刻度杆、指标灯等，几乎包含了组成一个仪器所需的主要部件，而且用户也可方便地设计库中没有的仪器。除了具备其它语言所提供的常规函数功能和上述的生成图形界面的大量模板外，LabVIEW内部还包括有许多特殊的功能函数库和工具库，以及多种硬件设备驱动功能。基于LabVIEW开发的虚拟仪器系统可用于测试、过程处理和控制，应用的范围极其广泛。利用Labview不仅能够轻松方便地完成与各种软硬件的连接，更能提供强大的后续数据处理能力，这些强大的功能将我们过去所认识的普通测试仪器与计算机软硬件的数据处理功能集为一体，为我们带来了新一代的数字技术的革命。将Labview与数据采集卡相连接，可以完成力、热、电、光等物理量的测量，还可以对多物理量同时进行并行分析和处理。我们可以根据实验测量的要求来构建不同的测量仪器，使得整个实验过程具有很好的可见性和良好的适应性。 

原理提示

基于LabVIEW虚拟仪器的概念实际上是一种编程思想如图1所示，主要包括由前面板，数据流框图和图标连接端口组成。前面板相当于真实物理仪器的操作面板；数据流框图就相当于仪器的电路结构；图标连接端口则负责前面板窗口和框图窗口之间的数据传输和交换。基于Labview的虚拟仪器是从模拟技术向数字技术过渡，从完全由硬件实现其功能向软硬件结合方向过渡，从简单的功能组合向以个人计算机为核心的通用虚拟仪器平台过渡。

图1 虚拟仪器编程思想

   LabVIEW开发平台的核心是图形化编程语言（Graphical programming language，G语言）。与常规编程语言（C语言和Basic语言）的最大不同之处是：G语言不是用语句来表述的，而是用图形来表述的。由于用户可以清楚地看见数据如何在程序中“流过”，这使得程序的调试更加方便快捷。用G语言编写的LabVIEW 程序操作方式与示波器、万用表等实际仪器类似，这些程序都被称为虚拟仪器（VI）。 

LabVIEW具有多个图形化的操作模板，包括工具（Tools）模板、控制（Controls）模板和功能（Functions）模板，分别如图2（a）、（b）和（c）所示。这些操作模板用于创建和运行程序，可以随意在屏幕上移动，并可以放置在屏幕的任意位置。

图2 ?LabVIEW的 （a）工具模板；（b）控制模板；（c）功能模板

一个基本的VI由三部分组成：前面板、框图程序和图标/连接端口。采用LabVIEW开发平台创建一个VI包括以下几个步骤：
(1) 从面板设计窗口的控制模板中取用和放置所需要的控件，进行控件属性参数设置，标贴文字说明标签。
(2) 在流程图编辑窗口放置节点、图框。LabVIEW将传统仪器上的各种测试功能、信号分析、文件操作以及I/O接口设备的驱动做成了直接调用的库函数，并且将各个库函数做成图标的形式放在相应的子模块上。在设计流程图时，只需要根据要完成的功能与操作，从子模板上选择相应的节点与框图的“图标”，放在流程图编辑窗口中相应的位置上即可。
(3) 数据流编程。使用连线工具按数据流的方向将端口、节点、框图依次相连，实现数据从源头按规定的运行方式送到目的终点。
(4) 运行校验调试。完成前面三步，一个虚拟仪器已基本建立，是否达到预期的功能，还需运行校验。
(5) 存储程序。 

下面我们通过一个简单信号获取流程框图来说明利用Labview自搭仪器测量一个简单电源信号的过程。

图3 利用Labview自搭仪器测量一个简单电源信号的过程 

实验要求

1. 利用Labview完成一个简单的低频信号的测量设计，通过设计熟悉Labview的设计流程；

2. 设计利用伏安法测量不同电阻的虚拟实验仪器；

3. 利用设计好的仪器完成对普通线性电阻和非线性电阻伏安特性的测量；

4. 测量LED的伏安特性，并利用阈值电压求出普朗克常数。?