论文总字数：22872字

摘 要

虚拟仪器在近二十年来成为计算机和测量仪器领域的一个十分热门的概念。随着计算机软硬件资源的日益强大，通过操控计算机实现传统测量仪器的功能逐渐变成了现实。1986年，美国国家仪器公司提出了“软件就是仪器”的著名口号，并随之推出了大量实用的软硬件开发工具，使构建虚拟仪器变得十分简便。工程师可以利用LabVIEW等软件平台，通过清晰简洁的图形化编程，构建出虚拟仪器面板，在计算机软件上来完成传统仪器上的各种操作。虚拟仪器在工业化生产、产品测试、科学研究等领域的应用越来越广泛，大大减少了各个环节的硬件使用，不仅节省了成本、提高了生产与测试效率，同时也使系统的维护与更新更加容易。

本文主要根据石墨烯薄膜对离子的过滤作用这一实验分析实验需求，连接实验室现有仪器与计算机，利用LabVIEW软件开发平台设计出一款能够简化实验测量工作、具有一定实用性的测试软件。

关键词：虚拟仪器，LabVIEW，石墨烯，软件开发

Study of graphene membrane used for water purification——Design of testing software for ion filtration of graphene membrane based on LabVIEW

Abstract

The concept of virtual instrument has been very popular in the field of computer and measuring instruments in the last two decades. With the growing of computer software and hardware resources, realizing the functions of traditional measuring instruments through the manipulation of computer gradually becomes a reality. In 1986, the National Instruments Corporation put forward the famous slogan “Software is an instrument”, and then introduced a large number of practical hardware and software development tools which made building virtual instruments a lot more convenient. Engineers can use the LabVIEW software platform to build virtual instrument panel, complete various operations of traditional instruments using a computer software through clear and concise graphical programming. Virtual instrument has been widely applied in the field of industrialized production, product testing, scientific research and so on, and greatly reduces the hardware of each procedure. This will not only save the cost, improve the efficiency of production and testing, but also make it easier to maintain and upgrade the system.

In this paper, we will analyse the demand of the ion filtration performance of graphene membrane experiment, connect instruments in the lab with the computer, and use the LabVIEW platform to design a testing software which can simplify experimental measurements and has practical to other experiments.

Keywords: virtual instrument, LabVIEW, graphene, software development.

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1背景介绍 1

1.1.1虚拟仪器简介 1

1.1.2 LabVIEW简介及其应用前景 5

1.2 课题目的 7

1.3 课题内容 7

1.4课题意义 8

1.5课题创新点 8

第二章 石墨烯薄膜实验的需求分析 9

2.1实验材料 9

2.2 实验装置及原理 10

2.3 实验所需仪器与连接 11

第三章 基于LabVIEW的实验测试软件研究 14

3.1测试软件的总体设计 14

3.1.1总体结构设计 14

3.1.2 前面板设计 15

3.1.3 数据存储设计 16

3.2测试软件开发过程 17

3.2.1仪器初始化模块 17

3.2.2 通道设定模块 17

3.2.3 2400测量、采样与读数模块 18

3.2.4 数据存储模块 23

3.3软件所实现功能及简单测试 25

3.4测试软件中存在的问题 28

3.5 研究总结 28

第四章 未来与展望 30

参考文献 31

致谢 32

第一章 绪论

1.1背景介绍

1.1.1虚拟仪器简介

（1）虚拟仪器概念的提出

随着计算机技术的发展，计算机被越来越多地要求与其他仪器协同工作，因此个人计算机上出现了越来越多的扩展槽，可以插在计算机上的数据采集卡也随之出现，它可以实现一些简单的数据采集，并利用计算机完成后续的数据分析与处理，这便是虚拟仪器技术的雏形^[1]。1986年，美国国家仪器公司（National Instruments）首次提出了“软件就是仪器”的口号，其核心理念是：利用计算机强大的软硬件资源来取代传统测量仪器的信号输入、数据处理和输出部分，从而将仪器的核心硬件规模缩小并模块化；用计算机软件和仪器软面板完成仪器的信号测量以及其他对仪器的操控动作，随后，NI公司推出了LabVIEW程序开发平台，以简洁清晰的图形化编程方式，使得虚拟仪器设计与开发变成了现实。

（2）虚拟仪器的概念

测量仪器的发展历史，大概可分为模拟仪器、数字化仪器、智能仪器、虚拟仪器四个阶段。

模拟仪器：模拟仪器的基本工作原理为法拉第电磁感应定律，为机械式结构，依托指针显示测量结果，如传统的万用表等。模拟仪器在一些实验室中仍能看到，这类仪器性能可靠，但已无法满足现代科学测量对精确度和更多功能的需求。

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