LabVIEW
Materiał zawarty na tej stronie zawiera opis wirtualnego systemu pomiarowego LabVIEW.
LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) jest rozbudowanym systemem służącym do akwizycji
i przetwarzania danych pomiarowych. Zawiera biblioteki funkcji i procedur służących do akwizycji, analizy,
prezentacji i zachowywania danych. Funkcje analizy danych obejmują m.in. generowanie sygnałów, przetwarzanie,
filtrację, okienkowanie, analizę widmową i statystyczną, algebrę liniową i macierzową. Ponieważ LabVIEW posiada
graficzny interfejs użytkownika, główny nacisk położono na różnorodność sposobów prezentacji danych. LabVIEW jest
środowiskiem umożliwiającym pisanie programów. Stosowany jest tu specyficzny język programowania, zwany językiem G
(graficzny). Programy nie są pisane w formie linijek kodu, lecz projektowane graficznie w postaci schematów blokowych.
Dostępne są jednak typowe narzędzia umożliwiające znajdowanie błędów poczynionych w trakcie programowania
(ang. debugging). Programy tworzone za pomocą LabVIEW noszą nazwy
instrumentów wirtualnych - VI (ang. Virtual
Instruments), ponieważ ich wygląd i sposób działania naśladuje rzeczywiste instrumenty pomiarowe. Każdy program VI
składa się z dwóch zasadniczych części:
- Panel czołowy - stanowi interfejs użytkownika. Umieszczane są na nim elementy dwojakiego typu. Elementy
kontrolne umożliwiają użytkownikowi sterowanie pracą instrumentu. Typowe elementy kontrolne to wyłączniki, pokrętła,
suwaki i pola tekstowe. Wskaźniki służą natomiast do prezentacji wyników działania programu. Należą do nich wykresy,
wyświetlacze cyfrowe, diody, itp.
- Schemat blokowy - zawiera "kod źródłowy" programu, stworzony w języku G. Składa się z ikon, reprezentujących
elementy kontrolne, wskaźniki, procedury i funkcje. Ikony te są łączone za pomocą linii - wirtualnych przewodów.
Ważną cechą LabVIEW jest strukturalność - napisane wcześniej programy mogą zostać użyte w innych programach jako
procedury (podprogramy). Na rysunkach poniżej przedstawiono panel czołowy oraz schemat blokowy przykładowego
programu stworzonego za pomocą LabVIEW.
Przykładowy system pomiarowy stworzony za pomocą LabVIEW - panel czołowy
Przykładowy system pomiarowy stworzony za pomocą LabVIEW - schemat blokowy
W LabVIEW dostępne są również typowe elementy języków programowania, takie jak pętle, wyrażenia warunkowe, procedury
i inne. Możliwa jest również akwizycja danych przy użyciu specjalnych kart (system DAQ i GPIB) lub przez port RS232.
W miernictwie często zachodzi potrzeba opisania danego sygnału za pomocą parametrów statystycznych takich jak:
wartość średnia, odchylenie standardowe, wariancja, mediana oraz wartość maksymalna i minimalna. Analizę
statystyczną stosujemy przykładowo w celu określenia średniego poziomu natężenia sygnału. Ten typ analizy jest
szczególnie ważny w przypadku sygnałów stochastycznych, najczęściej są nimi szumy o różnych rozkładach. System
LabVIEW zawiera w sobie narzędzia umożliwiające dokonywanie analizy statystycznej sygnałów. W tworzonych przyrządach
VI można wykorzystać do tego celu bloki realizujące funkcje statystyczne takie jak:
- odchylenie standardowe σx i wartość średnia μx,
- moment względem średniej
- mediana
- moda (wartość występująca najczęściej)
- tworzenie dyskretnego histogramu sygnału
Kolejnym typem analizy, jaka może być zastosowana przy użyciu LabVIEW jest analiza widmowa, która jest szeroko
stosowana przy badaniu sygnałów akustycznych. Przykładowe funkcje dostępne w systemie LabVIEW do analizy widmowej to:
- obliczenie szybkiej transformaty Fouriera (FFT), lub dyskretnej transformaty Fouriera (DFT), gdy liczba próbek nie jest potęgą dwójki
- obliczenie odwrotnej transformaty Fouriera
- splot dwóch sygnałów
- obliczenie funkcji korelacji skrośnej dwóch sygnałów
- wyznaczanie jednostronnego widma amplitudowego i fazowego
- okienkowanie sygnału w dziedzinie czasu oknami trójkątnymi, Hanninga i Hamminga
- filtry cyfrowe o nieskończonej odpowiedzi impulsowej: Butterwortha, Czebyszewa, odwrotne Czebyszewa i Bessela
Inne funkcje oferowane przez LabVIEW przydatne przy analizie sygnałów akustycznych to:
- całkowanie sygnału
- różniczkowanie sygnału
- wykrywanie wartości szczytowych
- zamiana współrzędnych kartezjańskich na biegunowe
- zamiana współrzędnych biegunowych na kartezjańskie
- generator fali sinusoidalnej, prostokątnej, trójkątnej i piłokształtnej
- generator szumu białego
Film demonstrujący tworzenie wirtualnego przyrządu w programie LabVIEW.
(5MB)
LabVIEW - Quiz
Więcej informacji o LabVIEW na stronie producenta: http://www.ni.com/labview/
Poprzedni temat
Strona główna