Сайт Радоифизического факультета ННГУ

 


 
 
 
 
 
 
 

Подготовка по базовому учебному циклу (курсу)
"Основные принципы создания виртуальных приборов и автоматизации физического эксперимента на базе LabVIEW"

Цикл (курс) предназначен для первоначальной подготовки студентов радиофизического и физического факультетов третьего года обучения (5-ый или 6-ой семестры). Он является базовым для включения в расширенные и специализированные учебные циклы.

Объем курса - 40 (48 с дополнительным материалом) час. Из них:

  • лекции - 20 час
  • практические занятия - 20 час
  • лабораторные работы (дополнительно)- 8 час
Примечание 1: в пределах занятия время между лекционной частью и практикой делится примерно равномерно.

Примечание 2: в качестве лабораторных работ могут использоваться примеры, обозначенные в программе как дополнительные.

  1. Введение в LabVIEW
    Программная среда LabVIEW. Понятие ВП. Последовательность обработки данных. Организация программной среды LabVIEW (окна, меню, инструменты). Справочная система LabVIEW и учебные пособия.

  2. Создание виртуального прибора (ВП)
    Компоненты ВП. Создание ВП. Типы данных и проводники данных. Элементы управления и индикации, их контекстное меню. Редактирование ВП. Отладка ВП.

  3. Выполнение элементарных математических операций
    Арифметические действия. Элементарные функции. Узел формул.

  4. Создание подпрограмм ВП
    Подпрограмма ВП - виртуальный подприбор. Создание иконки ВП и настройка соединительной панели. Использование ВП в качестве ВПП. Преобразование выделенной секции блок-диаграммы в ВПП.

  5. Многократные повторения и циклы
    Цикл по условию While. Цикл Timed Loop. Цикл с фиксированным числом итераций. Сдвиговые регистры. Инициализация.

  6. Решение систем обыкновенных дифференциальных уравнений
    Колебательный контур. Физический маятник. Автогенератор (дополнительно). Релаксационные колебания (дополнительно). Простейшие функции графического представления результатов.

  7. Массивы данных
    Понятие массива. Создание массива <вручную> и с помощью циклов. Индексация. Функции работы с массивами. Полиморфизм.

  8. Линейная алгебра
    Решение систем линейных уравнений. Матричные операции.

  9. Кластеры
    Понятие кластера. Функции работы с кластерами. Кластеры ошибок.

  10. Графическое отображение данных
    Развертка осциллограмм как средство отображения потока данных. Отображение массивов данных на графике осциллограмм и двухкоординатном графике. Панели управления графиком.

  11. Моделирование и обработка сигналов
    Генерирование сигналов. Фильтрация и спектрально-корреляционный анализ. Скользящий спектр и графическое отображение двумерных полей (график интенсивности, дополнительно).

  12. Структуры LabVIEW
    Функция выбора Select. Структура варианта Case. Структура последовательности Sequence and Flat Sequence. Обработка событий на передней панели ВП с помощью структуры Events.

  13. Логические элементы управления и индикации
    Механическое действие. Логические функции.

  14. Решение нелинейного алгебраического уравнения итерационным методом (дополнительно)

  15. Строки
    Строковые элементы управления и индикаторы. Некоторые функции обработки строк. Формирование и обработка таблиц.

  16. Операции ввода/вывода в файл
    ВП записи/считывания из файлов верхнего и промежуточного уровня. Запись и считывание из баз данных (дополнительно).

  17. Введение в ввод/вывод данных
    Элементы типичной системы ввода/вывода данных. Универсальные платы DAQ. Проводник по средствам измерений и автоматизации MAX. Помощник по сбору данных Наборы драйверов NI-DAQ и NI-DAQmx.

  18. Выполнение операций аналогового ввода/вывода с помощью экспресс-ВП
    Аналоговый вывод. Запись полученных данных в файл. Аналоговый вывод.

  19. Применение экспресс-ВП для управления счетчиками и цифровыми линиями ввода-вывода
    Формирование пачек импульсов. Счет импульсов. Измерение временных интервалов.

  20. Простейшие системы сбора и обработки данных на базе LabVIEW
    Спектр-анализатор. Коррелометр. Измеритель частотных характеристик. Частотомер.

  21. Управление измерительными приборами (дополнительно)
    GPIB-интерфейс и его настройка. Использование Instrument I/O Assistant. Архитектура программного обеспечения виртуальных интерфейсов (VISA). Драйверы измерительных приборов. Использование ВП драйвера устройства. Последовательная связь.

  22. Дополнительные возможности LabVIEW
    Настройка ВП и LabVIEW. Узлы свойств. Локальные переменные. Работа со звуковой платой. Передача данных посредством локальной сети и Интернета.

Составитель: доцент каф. радиотехники, к.ф.-м.н. С.И.Муякшин

Подготовка по расширенному учебному циклу
"Основы создания контрольно-измерительных комплексов для автоматизации измерений и научного эксперимента на базе LabVIEW"

Курс предназначен для углубленной подготовки студентов радиофизического и физического факультетов третьего года обучения (5-ый или 6-ой семестры). Он может быть также использован для обучения специалистов с высшим образованием.

  1. Основные принципы создания виртуальных приборов на базе LabVIEW. Ввод и вывод данных с помощью экспресс виртуальных приборов.

    Объем курса - 40 час.

    • Лекции - 20 час.
    • Практические занятия - 15 час.
    • Лабораторные работы - 5 час.

    1. Введение в LabVIEW
      Программная среда LabVIEW. Понятие ВП. Последовательность обработки данных. Организация программной среды LabVIEW (окна, меню, инструменты). Справочная система LabVIEW и учебные пособия.

    2. Создание виртуального прибора (ВП)
      Компоненты ВП. Создание ВП. Типы данных и проводники данных. Элементы управления и индикации, их контекстное меню. Редактирование ВП. Отладка ВП.

    3. Выполнение элементарных математических операций
      Арифметические действия. Элементарные функции. Узел формул.

    4. Создание подпрограмм ВП
      Подпрограмма ВП - виртуальный подприбор. Создание иконки ВП и настройка соединительной панели. Использование ВП в качестве ВПП. Преобразование выделенной секции блок-диаграммы в ВПП.

    5. Многократные повторения и циклы
      Цикл по условию While. Цикл Timed Loop. Цикл с фиксированным числом итераций. Сдвиговые регистры. Инициализация.

    6. Решение систем обыкновенных дифференциальных уравнений
      Гармонический осциллятор (Колебательный контур). Физический маятник. Автогенератор (дополнительно). Релаксационные колебания (дополнительно). Простейшие функции графического представления результатов.

    7. Массивы данных
      Понятие массива. Создание массива <вручную> и с помощью циклов. Индексация. Функции работы с массивами. Полиморфизм.

    8. Линейная алгебра
      Решение систем линейных уравнений. Матричные операции.

    9. Кластеры
      Понятие кластера. Функции работы с кластерами. Кластеры ошибок.

    10. Графическое отображение данных
      Развертка осциллограмм как средство отображения потока данных. Отображение массивов данных на графике осциллограмм и двухкоординатном графике. Панели управления графиком.

    11. Моделирование и обработка сигналов
      Генерирование сигналов. Фильтрация и спектрально-корреляционный анализ. Скользящий спектр и графическое отображение двумерных полей (график интенсивности, дополнительно).

    12. Структуры LabVIEW
      Функция выбора Select. Структура варианта Case. Структура последовательности Sequence and Flat Sequence. Обработка событий на передней панели ВП с помощью структуры Events.

    13. Логические элементы управления и индикации
      Механическое действие. Логические функции.

    14. Решение нелинейного алгебраического уравнения итерационным методом (дополнительно)

    15. Строки
      Строковые элементы управления и индикаторы. Некоторые функции обработки строк. Формирование и обработка таблиц.

    16. Операции ввода/вывода в файл
      ВП записи/считывания из файлов верхнего и промежуточного уровня. Запись и считывание из баз данных (дополнительно).

    17. Введение в ввод/вывод данных
      Элементы типичной системы ввода/вывода данных. Универсальные платы DAQ. Проводник по средствам измерений и автоматизации MAX. Помощник по сбору данных Наборы драйверов NI-DAQ и NI-DAQmx.

    18. Выполнение операций аналогового ввода/вывода с помощью экспресс-ВП
      Аналоговый вывод. Запись полученных данных в файл. Аналоговый вывод.

    19. Применение экспресс-ВП для управления счетчиками и цифровыми линиями ввода-вывода
      Формирование пачек импульсов. Счет импульсов. Измерение временных интервалов.

    20. Дополнительные возможности LabVIEW
      Настройка ВП и LabVIEW. Узлы свойств. Локальные переменные. Работа со звуковой платой. Передача данных посредством локальной сети и Интернета.

  2. Цифровые комплексы для измерений и автоматизации научного эксперимента на базе LabVIEW. Датчики, согласование сигналов, создание более сложных ВП для сбора и анализа данных.

    Объем курса - 32

    • Лекции - 20 час
    • Практические занятия - 6 час
    • Лабораторные работы - 6 час

    1. Обзор теории и техники аналогово-цифрового и цифро-аналогового преобразования сигналов
      Дискретизация (квантование) аналоговых сигналов, теорема Котельникова. Кодирование данных в цифровых системах. Разновидности АЦП и ЦАП, области их применения. Организация обмена данными между цифровыми преобразователями и компьютером.

    2. Измерительные преобразователи (датчики) и их согласование с платами сбора данных
      Типы преобразователей.

    3. Структура модульного цифрового контрольно-измерительного комплекса
      Взаимодействие модулей с компьютером. Встраиваемые платы ввода/вывода. Модульные системы (PXI, SCXI, Field Point). Системы реального времени.

    4. Ввод/вывод аналоговых сигналов с помощью ВП DAQmx
      Обзор ввода аналоговых сигналов. Фильтры защиты от наложения спектров. Типичная архитектура ввода сигналов на основе связок ВП DAQmx. Одноточечный сбор данных. Буферизированный сбор данных. Сбор данных с использованием триггера (синхронизация). Типичная архитектура вывода аналоговых сигналов. Выполнение одноточечного аналогового вывода. Непрерывная генерация аналогового сигнала. Буферизированный аналоговый вывод. Непрерывный буферизированный аналоговый вывод. Триггеры в операциях аналогового вывода.

    5. Дискретный Ввод/Вывод с помощью ВП DAQmx
      Терминология дискретного ввода/вывода. Виртуальные приборы для дискретного ввода/вывода. Цифровые триггеры.

    6. Управление счетчиками с помощью ВП DAQmx
      Обзор счетчиков. Подсчет фронтов. Генерация импульсов. Измерение временных интервалов и параметров импульсов. Измерение частоты.

    7. Управление измерительными приборами
      GPIB-интерфейс и его настройка. Использование Instrument I/O Assistant. Архитектура программного обеспечения виртуальных интерфейсов (VISA). Драйверы измерительных приборов. Использование ВП драйвера устройства. Последовательная связь

    8. Особенности использования ВП ввода/вывода предыдущих поколений (Traditional DAQ) и ВП управления специализированными модулями
      Traditional DAQ. Скоростные осциллографы (<дигитайзеры>). Функциональные генераторы. Ключи. Модули сторонних производителей.

    9. Фильтрация и спектрально-корреляционная обработка сигналов
      Операции во временной и частотных областях. Вычисление корреляционной функции и свертки. ДФП действительных и комплексных сигналов. Временные окна. Фильтрация во временной и частотной областях.

    10. Расчет статистических характеристик данных. Аппроксимация и интерполяция
      Спектрально-корреляционный анализ. Свертка и фильтрация. Моделирование шума с заданным спектром. Обнаружение сигналов. Измерение доплеровского смещения частоты.

    11. Расширенные графические возможности LabVIEW
      2-х и 3-х мерное представление экспериментальных данных. Анимация. Графические форматы. Создание и обработка изображений.

    12. Примеры систем сбора и обработки данных на базе LabVIEW
      Спектр-анализатор. Коррелометр. Измеритель частотных характеристик. Частотомер.

Составители: доц. каф. радиотехники, к.ф.-м.н. Муякшин С.И., асс. каф. кв. радиофизики Шарков В.В.

На главную    О центре    Разработки    Публикации    Ссылки    Контакты    Назад

Последняя модификация: 02.07.2019 10:08:10