Порядок выполнения работы Задание 1

1. Запустите Labview, нажав на соответствующую пиктограмму на рабочем столе.

2. Создайте пустой виртуальный прибор.

3. Разместите фронтальную панель и блок-диаграмму, нажав сочетание клавиш CTRL+T

4. Создайте набор контроллеров и индикаторов и расположите их как показано на рисунке.

5. Разработайте алгоритм аналогичный представленному на рисунке.

6. Сохраните в папку с Вашей фамилией и инициалами созданный Вами виртуальный прибор, назвав файл «График».

Задание 2

1. Запустите Labview, нажав на соответствующую пиктограмму на рабочем столе.

2. Создайте пустой виртуальный прибор.

3. Разместите фронтальную панель и блок-диаграмму, нажав сочетание клавиш CTRL+T

4. Создайте набор контроллеров и индикаторов и расположите их как показано на рисунке.

5. Разработайте алгоритм аналогичный представленному на рисунке.

6. Сохраните в папку с Вашей фамилией и инициалами созданный Вами виртуальный прибор, назвав файл «Извлечение двухмерного массива».

7. Придумайте еще два вопроса по нанотехнологиям и дополните ими тест.

Задание 3

1. Запустите Labview, нажав на соответствующую пиктограмму на рабочем столе.

2. Создайте пустой виртуальный прибор.

3. Разместите фронтальную панель и блок-диаграмму, нажав сочетание клавиш CTRL+T

4. Создайте набор контроллеров и индикаторов и расположите их как показано на рисунке.

5. Разработайте алгоритм аналогичный представленному на рисунке на следующей странице.

6. Сохраните в папку с Вашей фамилией и инициалами созданный Вами виртуальный прибор, назвав файл «Вакуумный насос».

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Элемент панели развертка: внешний вид, фунционал?

2. Опишите типы данных, подключаемых к элементу панели развертка?

3. Элемент панели график интенсивности: внешний вид, фунционал?

4. Опишите типы данных, подключаемых к элементу график интенсивности?

Лабораторная работа №9

«Средства визуального отображения LabView: графики осциллограмм, осциллограммы»

Цель работы: научиться отображать данные в графической форме в виде осциллограмм, изучить панели редактирования и палитру управления.

Приборы и принадлежности: персональный компьютер с программной средой LabView.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА

Графики осциллограмм

В отличие от разверток, которые рисуют данные интерактивно, графики сразу визуализируют сформированные массивы данных. Они не обладают способностью добавлять новые значения к уже созданным. LabVIEW предлагает несколько видов графиков для обеспечения больших возможностей работы: графики осциллограмм, двухкоординатные графики, графики интенсивности, трехмерные графики, графики цифровых осциллограмм и некоторые особые виды графиков {кривые Смита, графики в полярных координатах, кривые максимумов-минимумов и кривые распределения). Мы будем подробно говорить о графиках осциллограмм и двухкоординатных (XY) графиках. На лицевой панели ВП графики осциллограмм и графики XY выглядят идентично, но имеют совершенно разные функции. На рисунке изображен график с несколькими графическими инструментами.

О ба типа графических индикаторов вы можете вызвать из подпалитры График палитры Элементы управления. График осциллограммы рисует только однозначные функции (одно значение Y соответствует определенному значению X) с однородно расположенными точками, такие как считанные через постоянные интервалы времени значения сигнала переменной амплитуды из канала платы ввода/вывода. График осциллограммы является идеальным инструментом отображения массивов данных, в которых точки распределены равномерно.

График XY представляет собой декартовый график, используемый для отображения массивов данных с изменяющимися временными интервалами или данных с несколькими значениями координаты Y для каждого значения X, например график окружности. Оба типа графиков выглядят одинаково, но имеют различные типы входных данных, поэтому соблюдайте осторожность и не перепутайте их.

Однолучевая осциллограмма

Д ля построения однолучевых осциллограмм вы можете подключить массив значений Y непосредственно к терминалу графика осциллограммы. Этот метод основан на предположении, что начальное значение по оси X равно 0 и что значение ΔХ (т.е. приращение координаты X) равно 1. Обратите внимание, что терминал графика на блок-диаграмме появляется в виде элемента отображения массива.

И ногда нужно изменить временные параметры графика. Например, вы начали собирать данные во время, отличное от начального X = 0 (или Х₀ = 0), или расстояние между выборками не равно стандартному ΔХ = 1. Для изменения временных параметров объедините значения Х₀, ΔХ и массив данных в кластер, а затем соедините кластер с графиком. На рисунке показано, что терминал графика в этом случае превращается в индикатор кластера.

Многолучевая осциллограмма

Для построения на графике осциллограммы нескольких кривых необходимо создать массив (или двумерный массив) данных, используемых в примерах с однолучевой осциллограммой. Обратите внимание, что терминалы графиков меняют свой внешний вид в зависимости от структуры данных, подключенных к ним (массив, кластера, массив кластеров и т.д.), и типа данных (116, DBL и т.п.).

Н а рисунке предполагается, что начальное значение X равно 0 и значение ΔХ равно 1 для обоих массивов. Функция Создать массив создает двумерный массив из двух одномерных массивов. Обратите внимание, что этот двумерный массив имеет две строки и 100 столбцов - массив 2x100. По умолчанию графики отображают каждую строку в виде отдельной осциллограммы. Если ваши данные организованы столбцом, транспонируйте массив перед тем, как его построить. Транспонирование означает замену индексов столбцов на индексы строк и наоборот. Например, если вы транспонируете массив с тремя строками и десятью столбцами, то получите массив с десятью строками и тремя столбцами. LabVIEW облегчает эту процедуру - просто вызовите контекстное меню графика и выберите опцию Транспонировать массив (Transpose Array) - эта опция меню имеет серый цвет, если к ней не подключен двумерный массив. Вы также можете использовать функцию Транспонировать 2D-массив (Transpose 2D Array), находящуюся в подпалитре Массив палитры Функции.

На следующем рисунке показан случай, когда значения Х₀ и ΔХ специально задаются. Эти параметры оси X не обязательно должны быть одинаковыми для обоих наборов данных.

На представленной блок-диаграмме функция Создать массив создает массив из двух входных кластеров. Каждый входной кластер состоит из массива и двух скалярных чисел. В результате получился массив кластеров, который подается на терминал графика. В данном случае определенные значения Х₀ и ΔХ совпадают со значениями по умолчанию, но вы можете использовать любые другие значения.

Двухкоординатные графики

Графики, используемые вами в предыдущих главах, создаются путем построения осциллограмм, точки которых получены через регулярные интервалы времени. Однако, если вы получаете данные через нерегулярные интервалы или хотите построить математическую функцию, имеющую несколько значений Y для одного значения X, то вам необходимо задать точки графика, используя их координаты (X,Y). Двухкоординатные (XY Graphs) графики строят подобные кривые. На их вход необходимо подавать типы данных, отличные от тех, которые поступали на графики осциллограмм. Однолучевая двухкоординатная осциллограмма (XY) и соответствующий терминал на блок-диаграмме показаны на рисунках.

На вход двухкоординатного графика подаются массивы X (верхний вход) и Y (нижний вход), объединенные в кластер. Функция Объединить объединяет массивы X и Y в кластер, подключенный к двухкоординатному графику. Терминал двухкоординатного графика выглядит теперь как элемент отображения кластера. Для получения многолучевых двухкоординатных графиков следует создать массив кластеров значений X и Y, используемых для одиночных графиков, как это показано на рисунке.

Осциллограммы

В о многих технологических и научных исследованиях большая часть данных, с которыми вы работаете, является набором значений, изменяющихся во времени. Например, аудиосигналы представляют собой изменения давления с течением времени, электрокардиограмма - изменение напряжения со временем, колебания поверхности жидкости в момент падения в нее камешка - это изменения координат х, у, z со временем. В LabVIEW есть удобный способ организации и работы с подобными зависящими от времени данными, - осциллограммы (waveforms). Они дают возможность сохранить не только основные значения данных, но также отметку о времени получения первого значения, временную задержку между точками данных и комментарии к данным. Как и в случае массивов и кластеров, здесь можно складывать, вычитать и осуществлять многие другие действия непосредственно с осциллограммами. Допустимо создать элемент управления Осциллограмма Waveform) на лицевой панели, взяв его из палитры Ввод/вывод (I/O). Соответствующее отображение на блок-диаграмме - это терминал коричневого цвета.

Тип данных осциллограммы представляет собой особый тип кластера, который состоит из четырех компонентов - Y, t₀, dt и Свойства (Attributes):

• Y - одномерный массив данных, которыми могут быть либо точка, либо другая осциллограмма в зависимости от действия. Представлением одномерного массива является DBL;

• t₀ - скалярная величина, которая представляет время (в соответствии с системными часами) получения первой точки в массиве Y. Эту величину можно назвать начальное время,

• dt (Δt) - скалярная величина, показывающая время между точками массива Y;

• Свойства - по умолчанию этот компонент скрыт (вы можете увидеть его, щелкнув правой кнопкой мыши и выбрав опцию Видимые элементы→ Свойства). Это строковый тип данных, который дает возможность присоединить к данной осциллограмме другую информацию, такую как номер прибора или номер канала системы получения данных. На рисунке элемент управления осциллограммой показывает, что первая точка осциллограммы была создана в 7:21:19 РМ 10 ноября 2002 года и что время между каждой точкой составляет 0,5 с.

Сравнение осциллограмм и массивов

Во многих случаях можно рассматривать осциллограммы как одномерные массивы, в которых содержатся данные, - с некоторой дополнительной информацией о времени и временных интервалах точек данных. Осциллограммы чаще всего используются при получении аналоговых данных.

Естественно, нет необходимости применять тип данных осциллограммы - для хранения данных вы всегда можете использовать массивы. Однако здесь имеется некоторое преимущество перед массивами:

• наличие t₀. При отсутствии типа данных осциллограммы нельзя определить время получения данных. Осциллограммы автоматически записывают время и дату в компонент t₀, что дает реальное время получения ваших данных;

• упрощенное построение. Тип данных осциллограммы также упрощает вычерчивание данных на графике. В предыдущих версиях LabVIEW вы были вынуждены объединять в кластер значения начальной точки (Х₀) и времени между точками (ΔХ) с вашими данными (массив Y). Посколь­ ку тип данных осциллограммы уже содержит указанные элементы, то все, что нужно сделать, - это соединить его с графиком;

• упрощенное построение многолучевых графиков. Тип данных осциллограммы упрощает построение графика с множеством лучей. В предыдущих версиях LabVIEW требовалось объединять в кластер значения Х₀, ΔХ и массив Y для каждого луча, а затем комбинировать их в массив для создания многолучевого графика. Используя тип данных осциллограммы, вы лишь подключаете одномерный массив осциллограмм к такому графику. Если, например, вы осуществляете сбор данных из многих каналов с помощью виртуального прибора аналогового ввода, то последний автоматически возвращает одномерный массив, и вам достаточно лишь подключиться к графику.

Функции для работы с осциллограммами

В палитре Функции имеется целая подпалитра, посвященная работе с осциллограммами, - Осциллограмма (Waveform).

Поскольку на самом деле осциллограммы представляют собой особый тип кластера, вы столкнетесь с функциями, аналогичными функциям Разделить и Объединить: Вывод компонентов осциллограммы (Get Waveform components) и Создать осциллограмму (Build Waveform).

Функция Вывод компонентов осциллограммы возвращает заданные компоненты осциллограммы. Задать их можно нажатием правой кнопки мыши, выбором опции Добавить элемент и созданием элемента отображения. Эту функцию также можно расширять инструментом перемещения.

Функция Создать осциллограмму создает или модифицирует существующую осциллограмму. Если вы не подключили входную осциллограмму, то функция создает новую осциллограмму на базе введенных вами компонентов. Если же вы подключи­ ли входную осциллограмму, она модифицируется с использованием введенных компонентов. Эту функцию также можно расширять инструментом перемещения.

Вывод компонентов осциллограммы	Создать осциллограмму

П алитра Осциллограмма имеет подпалитры, содержащие много полезных функций и операций, которые вы можете использовать при работе с осциллограммами. Функции, содержащиеся в подпалитре Операции с осциллограммами (Waveform Operations), позволяют осуществлять арифметические действия и действия сравнения, такие как сложение, вычитание, умножение, определение точек максимума и минимума, объединение и т.д. Обратите внимание, что при большинстве действий, затрагивающих две или более осциллограммы, последние должны иметь одни и те же значения dt.

Ф ункции, содержащиеся в подпалитре Ввод/вывод осциллограммы в/из файл(а) (Waveform File I/O), позволяют записать в файл и считать из файла данные осциллограммы.

Палитра Измерения параметров осциллограммы (Waveform Measurements) дает возможность измерять постоянную составляющую (DC), среднеквадратичное значение (RMS), нелинейные искажения, тоны частоты/амплитуды/фазы, отношение сигнал/шум (SINAD), усредненное быстрое преобразование Фурье (FFT).

Палитра Создание осциллограммы (Waveform Generation) позволяет создавать различные типы одно- и многотоновых сигналов, сигналов функционального генератора и шумовых сигналов. Например, вы можете создать синусоидальную волну, задав амплитуду, частоту и т.д.

И еще одно важное замечание: для построения осциллограммы необходимо подключить ее прямо к функциям Развертка осциллограммы или График осциллограммы. Терминал автоматически адаптируется для принятия типа данных осциллограммы и отразит информацию о временных параметрах на оси X.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ