整理利用LabVIEW实现信号处理.docx
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整理利用LabVIEW实现信号处理
附件1
莆田学院虚拟仪器实验室建设设备清单
设备
设备名称
指标
参数
单价
数量
合计
LabVIEW软件
1
虚拟仪器仿真设计软件
见后
2925
50
146250
2
远程访问软件
见后
9945.00
1
9945.00
myDAQ实验平台
3
便携式测量和仪器仪表设备
见后
3744
11
41184
4
便携式温度测试测量模块
见后
10296.00
5
51480.00
5
便携式飞行控制模块
见后
5148.00
5
25740.00
6
便携式加速度计测量和运动控制模块
见后
10296.00
5
51480.00
Elvis实验平台
7
电子电路实验平台
见后
27846.00
6
167076.00
8
电工、电路原理虚拟实验模块
见后
6084.00
5
30420.00
9
传感器虚拟实验模块
见后
4095.00
5
20475.00
10
自动控制原理课程
见后
7254.00
5
36270.00
11
QNET2.0HVAC培训仪
见后
6084.00
5
30420.00
12
生物仪器教学套件
见后
17550.00
5
87750.00
13
绿色工程模块
见后
45630
4
182520
14
倒立摆实验仪模块
见后
7956.00
2
15912.00
15
电机控制教学模块
见后
19539.00
2
39078.00
16
物理与工程动力学
见后
15561.00
2
31122.00
17
机电一体化教学模块
见后
18837.00
2
37674.00
18
垂直起落训练实验板
见后
15449.5
2
30899.00
新能源平台
19
18槽3UPXIExpress机箱
见后
19890.00
2
39780.00
20
RT实时控制器
见后
69030.00
1
69030.00
21
新能源电机仿真器
见后
56745.00
1
56745.00
22
新能源电池仿真器
见后
80730.00
1
80730.00
23
电压采集单元
见后
16380.00
5
81900.00
24
数字采集输出单元
见后
19890.00
1
19890.00
25
新能源ECU仿真器
见后
77220.00
1
77220.00
1510307
1510307
招标技术参数
1.虚拟仪器仿真设计软件
1、图形化用户界面开发
提供丰富的图形控件，并采用图形化的编程方法，帮助教师/学生和科研人员从复杂枯涩的文本编程工作中解放出来，完成设计、原型和部署一系列应用。
2、内置多种函数和分析工具，可实时数据交互显示
软件需包括专门为工程师和科学家创建的数以千计的高级分析函数，所有这些函数都附有详细的帮助文件和文档。
使用这些功能强大的工具可以执行先进的信号处理、频率分析、概率与统计、曲线拟合、插值、数字信号处理等等。
软件包含针对射频通信、机器视觉、嵌入式开发、声音和振动、瞬时和短持续时间信号分析的工具包等。
采用数百种内置图表、图形、温度计、2维和3维可视化工具，快速创建GUI，运行应用程序的同时，可视化实时数据并交互。
3、包含完成控制、嵌入式、信号处理、通信应用的模块和工具包
控制设计与仿真模块；数字滤波器设计工具包；桌面执行跟踪工具包；MicrosoftOffic报表生成工具包；因特网工具包；FPGA模块；Xilinx编译器10.1和11.5；触摸屏模块；Real-Time实时模块；PID控制和模糊逻辑工具包；仿真接口工具包；声音和振动测量套件；高级信号处理工具包；自适应滤波器工具包
4、提供配置引导及范例程序，软件需包含常用功能函数和范例程序，节省使用者的开发时间。
交互式窗口和一步步地配置引导帮助完成编程，可以应用自定义的标量和工程单元。
对于最常见的测量任务，从简单的单信道测量到先进的定时，触发，以及多设备间的同步，软件需提供开放可运行的示例程序。
5、记录数据和生成报告，软件支持将数据写入存储设备和创建自定义报告，并可以快速地对测量数据进行定位，检测，分析。
6、内置编译器使语法错误能立即显示，内建的编译器在用户编写程序的同时就在后台自动完成了编译，因此用户在编写程序的过程中如果有语法错误，它会被立即显示出来。
7、能实现与其他语言混合编程，软件需支持通过DLL、ActiveX、.NET或MATLAB脚本节点技术，轻松与其他编程语言混和编程。
8、教学配套资源要求：
软件厂家可以提供针对测量、电路、信号处理、通信等学科教学资源，包括开课指导、软件范例、实验指导等。
9、基于TCPIP架构，通过图形化编程语言LabVIEW，支持实验管理功能的系统架构。
可以自定义嵌入labview程序，完成远程前面板的功能。
学生通过运行基于labview的客户端程序访问服务器上的labview代码，完成远程实验的功能。
10、直观的仿真和分析
该软件需具有直观仿真功能，老师和学生可在设计过程中更及时优化设计的性能，并在减少原型迭代次数的情况下确保电路满足技术要求。
软件需包含20种行业标准的SPICE分析（如交流、傅立叶、噪声等）以及22种直观测量仪器以便将性能视觉化。
该软件支持在LabVIEW中不断扩展的自定义仿真分析库，用户甚至可以视觉化特定领域的设计。
软件需包含交互式仿真仪器和分析功能，可以帮助老师/学生快速查明电路行为并优化设计。
11、虚拟仿真仪器
软件需包含示波器、万用表、波形发生器、功率表、逻辑分析仪、频谱仪、网络分析仪等虚拟仪器功能，双击虚拟仪器能出现仪器面板，面板提供观测窗口和参数设定按钮，仿真仪器范围包括Agilent、泰克等。
除了电路仿真软件提供的默认的仪器外，老师和学生还可以创建LabVIEW的自定义仪器，使得图形环境中可以灵活地可升级地测试、测量及控制应用程序的仪器。
12、强大仿真能力
软件需带有的增强设计功能将数字和混合模式的仿真性能进行优化，包括SPICE仿真、RF仿真、MCU仿真、VHDL仿真、电路向导等功能。
13、快速布局和布线
该软件支持将电路图转换为PCB，需具有交叉探查（cross-probing）和完整的电子表格查看功能保证有效的设计迭代管理。
您可以将完成的设计导为工业标准格式，如：
可以构建原型的Gerber和DXF等标准格式。
14、除笔记本或台式电脑外，提供对iPad支持，帮助老师和学生随时随地设计和仿真电路。
15、安装要求软件需提供50台安装License，满足学院教学实验室需要
2.远程访问软件
包含基于图形化编程软件实验的服务器端软件和客户端软件
3.便携式测量和仪器仪表设备
核心硬件指标：
便携式创新实践平台需适合学生在实验室以外进行自主的动手实践，随时、随地完成信号处理、电路设计以及控制设计的创新实验。
1、该平台包含数字万用表、示波器、信号发生器、可编程电源、动态信号分析仪、数字信号写入器等8个现成软件定义的仪器。
2、该平台需提供数据采集引擎，可用于如下测量：
两个差分模拟输入（200kS/s,16位，±10V,±2V,DC耦合可调）或一个立体声音频输入通道；两个模拟输出或一个立体声音频输出通道（200kS/s，16位，±10V，最大输出电流2mA），模拟输入输出均需提供螺栓端子和3.5mm立体声插头两种连接器；提供8条数字输入和数字输出线（兼容3.3VTTL）连接低电压TTL（LVTTL）和5VTTL数字电路，要求每个端子的输入或输出可编程独立配置，；提供+5V、+15V和-15V电源输出（功率最高需500mW）为简单的电路和传感器提供充足的电量；提供数字万用表需要隔离，隔离电平为60VDC/20Vrms，支持测量交流/直流电压/直流电流以及电阻、二极管电压和连续性。
3、平台通过USB连接PC，连接简单，便于调试；该平台支持Multisim对电路行为和交互式电路建模进行学习，在Multisim环境中可以使用虚拟仪器综合实验平台仪器，通过鼠标点击将仿真与实际测量结果进行比较。
该平台带有启动器访问8种仪器软面板，能够提供交互式的接口对仪器进行配置。
虚拟仪器综合实验平台是开源的，可以在LabVIEW中进行定制，同时可以使用LabVIEWExpressVI和LabVIEWSignalExpress的步骤对设备进行编程，对采集到的数据完成自定义以及更为复杂的分析。
4、《Multisim-电子线路动手实践》指导书及源代码，包含电路和戴维宁定理、示波器和过滤器以及频谱仪、二极管、晶体管、故障排除和问题解决、运算放大器、晶闸管和开关、数字电路、模拟和数字混合电路等知识。
5、提供《数字信号及处理实验指导书》和详细LabVIEW源程序，能够执行各种实时信号处理实验，包括采样与时域分析、频域概念和操作。
具体实验如下：
1-信号序列生成
2-信号时域分析
3-离散时间序列信号的卷积
4-信号频域分析
5-数字滤波器设计与应用
6-数字滤波器的系数量化误差
7-信号的内插与抽取
8-高级数字信号处理技术的应用*
9-结合数据采集（DAQ）硬件的信号处理实验
9.1数据采集系统（DAQ）与实验平台简介
9.2基于数据采集（DAQ）硬件的波形信号采集
9.3对真实信号的实时采集和频谱分析
9.4信号的滤波、合成与输出
10-在嵌入式硬件上实现信号处理算法
10.1用于信号处理应用的嵌入式硬件平台
10.2基于LabVIEW的嵌入式应用开发与应用
4.便携式温度测试测量模块
用于便携式测试测量和仪器仪表设备的多传感器温度测量和控制系统。
该系统采用一路模拟输入通道来读取三路热敏电阻输入；其他模拟输入可通过开关切换选择其他四路热敏电阻输入或AUX输入接线端。
此外，系统还可访问便携式测试测量和仪器仪表设备的两路模拟输出、两条数字I/O线和5V电源。
随附三个NIT热敏电阻。
这款多功能系统可用于教学应用，如温度过程控制、基本传感器测量以及数据采集和分析。
5.便携式飞行控制模块
（垂直起降）结合便携式测试测量和仪器仪表设备进行飞行控制教学的平台。
垂直起降系统采用可变PC风扇来产生单自由度装置所需的上升力。
风扇的飞行距离通过霍尔效应传感器来测量。
该系统可用于基础飞行动力学、运动控制和比例积分微分（PID）控制等的基础概念教学中。
学生可以直接探索这些概念，控制系统悬停、垂直起飞和降落，从而了解与直升机或鹞式喷气机相似的应用。
6.便携式加速度计测量和运动控制模块
运动系统具有用于便携式测试测量和仪器仪表设备的加速度计测量和运动控制功能。
该系统包含的平台具有可从一侧移动到另一侧的结构和用于测量x、y、z轴加速度的两路加速度输入。
它是基于动手实验以动态方式进行结构设计概念教学的理想工具。
学生可直接控制运动曲线并测量自己构建的结构所承受的力的大小。
可用于教学应用，比如共振频率、传感器测量、数据采集和分析。
7.电子电路实验平台
核心硬件指标：
虚拟仪器综合实验平台集成8路差分输入（或16路单端输入）模拟数据采集通道、24路数字I/O通道，以及12款最为常用的仪器（包括示波器、数字万用表、函数发生器、动态信号分析仪、二线电流电压分析仪、三线电流电压分析仪、阻抗分析仪、VPS电源等）。
该平台既可作为课程实验平台，又可作为综合课程设计和学生创新实践项目的开放平台，同时支撑应用型研究生的综合项目训练。
平台通过USB连接PC，连接简单，便于调试；该平台支持Multisim对电路行为和交互式电路建模进行学习，在Multisim环境中可以使用虚拟仪器综合实验平台仪器，通过鼠标点击将仿真与实际测量结果进行比较。
该平台带有启动器访问12仪器，该平台带有软面板，能够提供交互式的接口对仪器进行配置。
虚拟仪器综合实验平台是开源的，可以在LabVIEW中进行定制，同时可以使用LabVIEWExpressVI和LabVIEWSignalExpress的步骤对设备进行编程，对采集到的数据完成自定义以及更为复杂的分析。
详细指标如下：
1、8通道差分或16通道单端模拟采集，分辨率16位，单通道最高采样率1.25MS/s，输入范围支持±10V，±5V，±2V，±1V，±0.5V，±0.2V，和±0.1V；
2、2通道示波器，采样率为100MS/s，分辨率8位，时基精度50ppm，单通道波形内存16384个采样；实时带宽50MHz；
3、动态信号分析仪，软件可控（200、400、800、1600、3200HZ）；
4、函数信号发生器，可输出正弦、方波、三角波，最高支持频率5MHz，频率分辨率0.186Hz，波形幅度范围10Vpp；
5、波特图分析仪，相位分辨率为1Hz至5MHz；
6、数字万用表，支持直流电压，交流电压，直流电流，交流电流，电阻，二极管、电容、电感测量，隔离等级60VDC/20Vrms，分辨率5位半，输入阻抗11MΩ；
7、二线电流电压分析仪电流范围±40mA，电压扫描范围±10V；三线电流电压分析仪支持NPN与PNP晶体管，最小基极电流增量0.48μA，最大集电极电流±40mA，最大集电极电压±10V；
8、2通道任意波形发生器，最大更新率为2.8MS/s，分辨率为16位，定时分辨率50ns；输出范围支持±10V和±5V，电压转换率20V/μs；
9、数字I/0与PFI，24个数字IO（端口0），15个PFI（端口1与端口2），每根线均能独立设置为输入或输出；
10、2通道32位计数器，支持边沿计数、脉冲、半周期、周期、双边沿分离，带有Z通道重载的X1、X2、X4、正交编码、双脉冲编码；能输出脉冲，带有动态更新的脉冲序列，分频、等效时间采样；外部基准时钟频率0至20MHz，基准时钟精度50ppm；
11、模拟出发支持模拟边沿触发、带有时滞的模拟边沿触发以及模拟窗口触发；外部数字触发输入功能支持开始触发、参考触发、暂停触发、采样时钟、转换时钟、采样时钟时间基，输出支持开始触发、参考触发、暂停触发、采样时钟、采样时钟时间基；
12、电源包括+15V和-15V电源，+5V电源，正极可编程电源和负极可编程电源；包含可重置电路分割器和可自重置电流限制器短路保护；其中正极可编程电源输出电压0-12V，电压设定值分辨率10位，电压精度100mV，最大输出电流500mA；负极可编程电源输出电压0-（-12V），电压设定值分辨率10位，电压精度100mV，最大输出电流500mA。
13、该平台支持Multisim对电路行为和交互式电路建模进行学习，在Multisim环境中可以使用虚拟仪器综合实验平台仪器，通过鼠标点击将仿真与实际测量结果进行比较。
该平台带有启动器访问12仪器，该平台带有软面板，能够提供交互式的接口对仪器进行配置。
14、虚拟仪器实验平台提供的12中仪器结合原型版可以通过一些列电路的搭建完成针对控制理论等基础理论的验证性实验同时也可以结合LabVIEW平台进行控制系统的设计性实验。
平台支持直流电机，倒立摆，一维直升机，热过程控制，传感器训练等控制类套件。
学生可以通过系统级别的实验对象完成从模式识别，建模，算法设计，事物部署等一些列环节。
15、厂家需提供LabVIEW软件开发详细实验指导书、课件及实验程序代码等。
具体实验要求如下：
A：
《虚拟仪器课件讲义》课件包含以下部分：
虚拟仪器的技术背景与基本概念；以软件定义的模块化仪器系统；LabVIEW开发环境及程序设计基础；数据采集与信号调理；基于LabVIEW的信号处理；LabVIEW程序设计进阶；虚拟仪器技术的最新进展与应用。
B：
《虚拟仪器采集实验指导书》包含以下内容：
虚拟仪器设计平台基本操作；MAX与DAQ助手；模拟输入；模拟输出；数字输入和输出；使用数据采集设备上的计数器；在虚拟仪器平台上实验信号调理；基于虚拟仪器平台的音频信号处理。
C：
《Multisim-实践教学理论》指导书及源代码，包含电路和戴维宁定理、示波器和过滤器以及频谱仪、二极管、晶体管、故障排除和问题解决、运算放大器、晶闸管和开关、数字电路、模拟和数字混合电路、射频通信、波导管和网络分析、学生评估和实验前准备内容。
D：
《基于NIELVIS的传感器测量及应用》指导书及LabVIEW源代码,【实验1】热敏电阻测温度;【实验2】热电偶测温度；【实验3】PT100测温度；【实验4】AD590测温度；【实验5】三轴加速度传感器测量；【实验6】光敏传感器测量；【实验7】霍尔传感器测量；【实验8】金属箔式应变片测量–单桥、半桥、全桥；【实验9】超声波测距；【实验10】光耦传感器测量转速；【实验11】音频信号采集及频域均衡；【实验12】压电传感器测量；【实验13】红外测距
E：
《数字信号及处理实验指导书》和详细LabVIEW源程序，能够执行各种实时信号处理实验，包括采样与时域分析、频域概念和操作。
基于LabVIEW的数字信号处理实验如下：
1信号序列生成
2信号时域分析
3离散时间序列信号的卷积
4信号频域分析
5数字滤波器设计与应用
6数字滤波器的系数量化误差
7信号的内插与抽取
8高级数字信号处理技术的应用*
9结合数据采集（DAQ）硬件的信号处理实验
9.1数据采集系统（DAQ）与实验平台简介
9.2基于ELVIS（或myDAQ）的波形信号采集
9.3对真实信号的实时采集和频谱分析
9.4信号的滤波、合成与输出
10在嵌入式硬件上实现信号处理算法
10.1用于信号处理应用的嵌入式硬件平台
10.2基于LabVIEW的嵌入式应用开发与应用
8.电工、电路原理虚拟实验模块
电路课程实验套件基于电子实验平台，结合LabVIEW图形化系统设计平台，以传经典的电路课程入口，将工程教育中盛行的虚拟仪器LabVIEW理论与实验课程的LabVIEW数据采集完美结合。
帮助学生快速理解、掌握利用LabVIEW开展经典电路实验数据采集的方方面面。
支持的实验项目包括
（1）基尔霍夫定律实验与叠加定理实验
（2）戴维南定理实验
（3）RC选频网络实验
（4）RLC元件阻抗特性实验
（5）RLC串联谐振
9.RLC一阶二阶电路实验
10.传感器虚拟实验模块
传感器课程实验套件基于电子实验平台，结合LabVIEW图形化系统设计平台，以传感器原理、及应用课程为入口，将工程教育中盛行的虚拟仪器LabVIEW理论与实验课程的LabVIEW数据采集完美结合。
帮助学生快速理解、掌握利用LabVIEW开展传感器数据采集的方方面面。
支持的实验项目包括
（1）光电传感器特性实验（光敏电阻、硅光电池、光敏二极管、光敏三极管、PIN光电二极管）
（2）槽型光耦电机转速测量与PID转速调节
（3）霍尔IC电机转速测量与PID转速调节
（4）热敏电阻（NTC）温度传感器测温实验
（5）PT100/PT1000温度传感器测温实验
（6）热电偶（B/E/J/K/R/S/T/N型）温度传感器测温实验
（7）AD592集成温度传感器测温实验
（8）金属箔式应变片应变片特性实验
11.麦克风语音采集实验
12.自动控制原理课程
自动控制原理课程实验套件基于电子实验平台，结合LabVIEW图形化系统设计平台，以经典的自动控制原理典型环节电路的阶跃响应为入口，将工程教育中盛行的虚拟仪器LabVIEW理论与实验课程的LabVIEW数据采集完美结合。
帮助学生快速理解、掌握利用LabVIEW开展自动控制原理实验数据采集的方方面面。
支持的实验项目包括
（1）典型环节电路及其阶跃响应
（2）典型系统动态性能和稳定性分析
（3）典型环节频率特性测量
（4）线性系统串联校正
（5）典型非线性环节的静态特性
（6）相平面法分析非线性系统
（7）非线性系统函数描述法
（8）控制系统极点的任意配置
（9）采样系统分析
（10）模拟PID控制实验
（11）直流电机转速PID控制实验
13.温度PID控制实验
14.QNET2.0HVAC培训仪
QuanserQNETHVAC2.0附加板卡是实现HVAC控制实验的理想工具。
系统由一组充当加热元件的电阻器和一个高质量无刷风扇驱动。
您可使用六个高精度温度传感器以及加热通道来实现各种热流实验、模型验证和比例积分控制设计。
15.生物仪器教学套件
生物仪器教学套件通过内置的传感器，把手式心率检测仪，手持式测力计，氧气传感器，表面温度传感器，血压传感器，肺活量计，模拟原型板适配器对生物信号做系统测量，学习相关生物信号检测
16.绿色工程模块
绿色工程模块结合内置的二氧化碳传感，PH酸碱度传感，盐度传感，温度传感等学习绿色能源领域的环境检测技术，增加对于环境信号处理的认识。
17.倒立摆实验仪模块
倒立摆实验仪模块QNETRotaryInvertedPendulum内置电机，电源，功放和编码器组成倒立摆实验平台
18.电机控制教学模块
电机控制教学模块QNET直流电机2.0附加板卡通过一系列包含直流电机建模和控制的练习来解释电机控制的基本原理。
19.物理与工程动力学
物理与工程动力学模块QNETPhysicsandDynamics附加板用于基础物理与工程动力学的教学
20.机电一体化教学模块
机电一体化教学模块QNETMechatronics附件板包含四个数字传感器（按钮，单刀双掷开关，）和6个模拟传感器
21.垂直起落训练实验板
垂直起落训练实验板QNETVTOL（垂直起落）2.0附加板卡是一个1-DOF直升机系统，可用于飞行动力学、运动学和控制的入门教学。
系统包含了一个安装在悬臂的可变速风扇，具有高分辨率光学编码器来进行位置测量。
22.18槽3UPXIExpress机箱
18槽3UPXIExpress机箱，8个混合插槽,8个PXIExpress插槽,1个PXIExpress系统定时插槽，791W总功率，与PXI、PXIExpress、CompactPCI和CompactPCIExpress模块兼容，高性能-每插槽高达1GB/s的专用带宽和4GB/s的系统带宽
23.RT实时控制器
2.3GHz四核IntelCorei7-3610QE处理器（单核TurboBoost模式下最大3.3GHz），运行RT实时系统，标准配置为4GB（1x4GBDIMM）双通道1,600MHzDDR3RAM，高带宽PXIExpress嵌入式控制器，具有8GB/s系统带宽和4GB/s插槽带宽，2个SuperSpeedUSB端口、4个高速USB端口、2个千兆以太网端口、GPIB、串口，具备In-ROM内存和硬盘诊断能力
24.新能源电机仿真器
8路模拟输入，750kHz独立采样率，16位分辨率，±10V；
8路模拟输出,1MHz独立更新率,16位分辨率,±10V；
96条数字线,可配置为速率高达40MHz的输入、输出、计时器或自定义逻辑；内置Virtex-5LX110FPGA，可以采用LabVIEWFPGA来编程；3路直接存储器访问（DMA）通道,用
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