描述
什么是虚拟示波器？
虚拟示波器采用高性能模块化硬件，结合高效灵活的软件，完成各种测试、测量和自动化应用。虚拟仪器技术(VI)采用高性能模块化硬件，结合高效灵活的软件，完成各种测试、测量和自动化应用。灵活高效的软件可以帮助您创建一个完全定制的用户界面，模块化的硬件可以方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台可以满足同步和定期应用的需求。
虚拟示波器的组成
虚拟示波器的组成部分主要包括三个部分：信号采集与控制、数据分析与处理、测量结果显示。
信号采集与控制是由计算机和仪器硬件组成的硬件平台，实现信号采集、测量、转换与控制；
虚拟示波器充分利用计算机的存储和操作功能，通过软件对输入数据信号进行分析和处理；
虚拟示波器测量结果的显示是利用显示器、存储器等计算机资源以多种方式表达和输出测量结果，也可以利用计算机传输和利用数据。
虚拟示波器的特点
(1)目前应用广泛。 USB 接口使虚拟仪器和计算机接口更加方便，通信速度更高；
(2)高速采样采用高速模数转换芯片；
(3)采样数据采用高性能单片机控制，采样数据采用高速大容量存储器实时保存，提高仪器性能；
(4)使用 Labview 上位机应用程序的语言设计可以实现波形显示、数据分析和处理。
虚拟示波器的显示模式
为了满足自动控制不同实验的要求我们提供了示波器的四种显示方式。
(1)示波器的时域显示模式
(2)示波器的相平面显示(X-Y)方式
(3)示波器的频率特性显示方式包括对数频特性显示、对数相频特性显示(伯德图)、对数相特性显示(奈奎斯特图)、时域分析(弧度)显示。
(4)示波器的计算机控制显示模式
使用虚拟示波器
一、设置
用户可根据不同的要求选择不同的示波器，具体设置方法如下：
示波器的一般用法： 运行LABACT 对于程序，在工具栏中选择单迹示波器项或双迹示波器项，界面将直接弹出。单迹示波器项的频率响应高于双迹示波器项，每秒6500 个点；‘双迹示波器’项只能观察每秒3200 点击开始作为一般示波器使用。
实验使用：操作LABACT 选择自动控制/ 微机控制/ 对于控制系统菜单下的相应实验项目，虚拟示波器的界面将弹出开始使用本实验机的虚拟示波器(B3)单元的CH1、CH2 测量波形。
二、使用示波器
1.示波器的时域显示
显示器的时域显示是指显示器界面X 轴为时间t，Y 轴为电压U。见图2-1 只要点击开始，示波器就可以在实验机上使用示波器的时域显示操作界面(CH1)和(CH2)收集和观察波形。CH1 和CH2 输入电压小于-5v-- 5v 应选用×1档。
注：使用虚拟示波器采集和观察波形时，如果输入范围选择开关×1 输入电压必须在-5v-- 5v 范围内。如果大于此输入范围，则应选择×5 挡(表示输入信号衰减5 然后进入示波器)。
显示界面下方有一个显示模式选择框，提供示波和X-Y 两种方法。当需要时域显示模式时，应选择框中的示波模式选项（通常在弹出示波器界面时默认为示波模式）。
点击停止后，停止示波器运行，进行波形分析和相关测量(只保存当前实验的波形)。
图2-1 运行界面(数字显示)PID 控制实验曲线)
(1)信号幅值测量
显示界面左右各有一个滑杆尺。用户点击滑杆尺上下移动到显示界面中需要校准的点。此时，滑杆右侧黄色方块上显示的数据为当前测量点的振幅值，见图2-1 的4.34V 和2.5V 数据显示。在Y 轴上两个滑杆之间(显示界面左侧)的黄色方块中显示的数据是两个测量点的振幅差，见图2-1 上的Δv=1.84V。
(2)信号时间测量
a、移动波形从运行开始到停止
示波器可能已经采集了多个波形，因此用户必须首先点击显示界面下的前屏幕或后屏幕来获取显示所需的图像，然后点击中间的微调按钮来调整波形到最佳测量状态。
b、压缩/扩展波形
显示界面下方有一个时间量程选择框，在框中×2’表示波形压缩了2 倍，‘×4’表示波形压缩4 倍，该功能适用于观察频率低、周期长的信号，如观察时间常数大的积分信号输出；框中的/2表示波形放大2 /4表示波形压放大4 该功能适用于观察频率较高的信号，比如观察微分信号输出、阶跃输出上升时间等。
c、测量信号时间
当信号处于显示界面的最佳测量状态时，用户可以点击显示界面上下滑杆，左右移动到波形需要校准的点，在X 轴上两个滑杆之间的黄色方块显示的数据是两个X轴上标定点的时差，见图2-1 上的Δt=1.200S。
2.示波器的相平面显示(X-Y)使用
在显示器时域显示界面下方的‘显示模式’选择框中，如用户选择‘X-Y虚拟示波器将提供相当于真实示波器的选项X-Y 在自动控制原理实验中实现相平面分析实验。
在实验中观察实验结果时，应运行LabACT 程序，选择自动控制菜单下非线性系统的相平面分析实验项目，然后选择典型的非线性链接、二级非线性系统或三级非线性系统，弹出相应的虚拟示波器界面，使用实验机的虚拟示波器观察波形。确保实验机在线，点击开始后开始实验。
波形分析：出现完整波形后，点击停止运行，进行波形分析；或按刷新按钮更新波形。
注：必须先停止分析波形。在相平面显示界面上，也可以实现与时域显示时相同的振幅值测量和时间测量功能。
在非线性实验的相平面分析实验中，如果用户在显示模式选择框中选择示波选项，示波器将转换为时域显示模式。这样，用户就可以很容易地在同一界面上看到系统的时域显示和相平面显示。
3.使用示波器的计算机控制显示
示波器的计算机控制显示模式可以设置和修改示波器显示界面上的参数
示方式用于PID 算法、至少拍控制、大林算法、温度控制等实验。
1)至少拍摄控制系统实验
在实验中观察实验结果时，只要运行LABACT 程序，选择微机控制菜单下的至少拍摄控制系统——纹波实验项目，弹出虚拟示波器界面，确保实验机在线，点击开始后自动加载相应的源文件，然后选择虚拟示波器(B3)单元的CH1、CH2 测量波形。
该实验显示了界面下方的计算公式栏Ki、Pi ，7 采样周期在界面上方有一个控制参数T，点击开始后，默认参数如下：
K0=0.54 K1=－0.2 K2=K3=0 P1=0.72 P2=P3=0， T=200x5mS=1000mS
实验显示了界面下的计算公式栏Ki、Pi 界面上方的采样周期T 用户可以直接在界面上修改，以获得理想的实验结果。更改这些参数后，只要再次单击开始按钮，实验机就可以按照新的控制参数运行。
修改参数：根据实验要求设置以下7 点击开始按钮，控制参数和采样周期。
波形分析：出现完整波形后，点击停止按钮进行波形分析。
2)数字PID 控制实验
在实验中观察实验结果时，只要运行LABACT 选择微机控制菜单下的数字程序PID
虚拟示波器的界面将在控制实验项目时弹出，点击开始后自动加载相应的源文件和操作程序。
控制系数可以随时修改PID，然后点击发送，无需点击停止；只有在观察实验结果时才需要点击停止。
实验显示界面右侧PID 栏中有系数
，E 点击发送后，默认参数如下：Kp=0.9 ， I T =20 S ， D T =50 S ， 0 E =1500 ，‘温度’=65℃
实验显示界面右侧PID 系数栏的比例系数Kp(0.00~2.00)，调节器的积分时间I T(1~99S)、调节器的微分时间D T (0~99S)积分量阀值0 E (0~2000)和温度参数(1~70℃)用户可以直接修改界面，以获得理想的实验结果。如果您想在控制过程中改变这些系数和参数，只需再次单击发送键，实验机就可以根据新的控制系数和设置参数运行。
实验规定了采样周期T=2 秒。
修改参数：根据实验要求设置右侧Kp 、I T 、D T 3 控制系数，积分量阀值0 E ，然后单击开始按钮与温度参数。
分析波形： 大概等20~30 分钟，待出现完整波形以后，点击停止按钮，进行波形分析。
冷却：在运行过程中，将温度参数改为1℃之后，再次单击发送键转动启动风扇进行冷却。
4.虚拟示波器截图
第二排图标工具栏在虚拟示波器界面上左起22 (黄色问号右侧)加示波器截图按钮，截图后需要命名保存，默认保存C 盘AEDK 在目录下，格式为BMP 可双击直接查看图像文件，方便直接将保存的图片粘贴到文档中。
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