论文总字数：27821字

摘 要

虚拟远程示波器是一种基于本地高速数据采集，并在远程上显示和分析数据波形的设备，相较传统示波器具备系统柔性好、分析功能强、性价比高、易于开发维护、可复制、可拓展等优点，虚拟远程示波器在现代电子测量与分析系统中应用越来越广。针对这一现状，本学位论文基于LabVIEW开发平台，设计完成1MHz采样率、双通道虚拟远程示波器。

本学位论文所研究的虚拟远程示波器系统是由本地服务器和远程客户端组成，其中本地服务器实现高速数据采集及远程发布，远程客户端实现数据波形查看与分析处理

本地服务器由PC机通过USB接口与美国NI公司的USB 6351数据采集卡通信，实现双通道高速数据采集，首先通过DAQ助手设置采集的通道和模式，并将模拟信号转化为数据流发送给运行在PC机上的LabVIEW程序，然后通过信号分离组件分离两路信号，再分别进行时域分析和频域分析，输出一维和二维数据流，显示波形和数值结果；最后，调用LabVIEW上的Web组件把显控数据流发布到指定IP地址。在数据采集与分析模块还包括：信号失真度测量模块，计算信号失真度；波形参数分析模块，计算波形的平均值、峰峰值、有效值；频谱分析模块，通过FFT算法获得频谱，并通过滤除高次谐波获取基波，计算得到信号基波频率和幅值。

远程客户端，由LabVIEW中的Web组件完成，可实现局域网内的远程数据查看与波形显示。

本学位论文所实现的虚拟示波器系统完成了两路模拟信号的采集，数据采样率最高可达1MHz，在远程客户端通过网页界面观察两路模拟信号的波形图、频谱图、频率、失真度、平均值、峰峰值和有效值等实时数据，达到预期指标。

关键词：虚拟机，LabVIEW，数据采集，网页

ABSTRACT

A virtual remote oscilloscope is a device based on high speed data collector, which displays the operating data waveform on a remote terminal. Compared with the traditional oscilloscope, it has the advantages of high performance price ratio, easy development and maintenance, duplication and expansibility, and the integration of various instruments. It has become a modern electronic measurement and analysis system. Show the trend. Aiming at this situation, based on the LabVIEW development platform, this dissertation designs a dual channel virtual oscilloscope for 100kHz data acquisition.

The virtual oscillograph system studied in this thesis is composed of local server and remote client, in which the local server realizes high speed data acquisition and remote release, and the remote client realizes data waveform view and analysis processing.

The local server communicate with the USB 6351 data acquisition card of NI company of NI company through USB interface to realize high speed data acquisition in two channels. First, the acquisition channel and mode are set by DAQ assistant, and the analog signal is converted to the data stream to the LabVIEW program running on the PC machine, and then the component is separated by the signal. The two signals are separated. The two signals are analyzed by time domain analysis and frequency domain analysis. The data flow of one and two dimensions is output and the waveform and numerical results are displayed. Finally, the Web component on the LabVIEW is called to publish the display control data stream to the specified IP address. The module of data acquisition and analysis also includes: signal distortion measurement module, calculating signal distortion degree, waveform parameter analysis module, calculating the average value, peak peak value and effective value of the waveform; the spectrum analysis module obtains the spectrum through the FFT algorithm, and calculates the fundamental frequency of the signal by filtering the high order harmonic. Rate and amplitude.

The remote client is completed by Web component in LabVIEW, which can realize remote data viewing and waveform display in LAN.

The virtual oscillograph system realized by this dissertation has completed the acquisition of two analog signals, and the data sampling rate is up to 1MHz. In the remote client, the real-time data such as the waveform, spectrum, frequency, distortion, mean value, peak peak value and effective value of the two analog signals are observed through the web interface.

KEY WORDS:Virtual machine, LabVIEW, data collection, web page

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 任务要求 3

1.4 主要工作 4

1.5 论文结构 4

第二章 示波器概述 5

2.1 传统示波器 5

2.1.1 模拟示波器 5

2.1.2 数字示波器 5

2.2 虚拟示波器 6

2.2.1 虚拟示波器简介 6

2.2.2 传统示波器和虚拟示波器的比较 6

第三章 系统方案设计 8

3.1 系统概述 8

3.1.1 奈奎斯特采样定理 8

3.1.2 系统的性能指标 9

3.2 系统结构 10

3.3 硬件部分设计 11

3.4 软件部分设计 13

第四章 硬件参数设置 14

4.1 USB 6351采集模块概述 14

4.2 硬件结构原理 14

第五章 软件设计 18

5.1 软件发开平台 18

5.2 前面板设计 19

5.3 程序框图设计 20

5.3.1 数据采集模块 21

5.3.2 数据处理模块 25

5.4 基于云计算的远程客户端设计思路 29

5.5 网页显示模块 29

第六章 系统调试 32

6.1 信号采集 32

6.1.1 正弦波信号 32

6.1.2 方波信号 34

6.1.3 三角波信号 35

第七章 总结 37

7.1 设计总结 37

7.2 前景展望 38

致谢 40

参考文献 41

绪论

1.1背景及意义

示波器是使用最广泛的电子测试仪器之一。

随着开放式数据分析的快速发展，以及对远程诊断和远程维护等众多需求出现，虚拟示波器应运而生。经过短短十几年的发展演变，如今，虚拟示波器已经能在各种移动终端上进行开发，已有基于Android系统、Matlab以及Internet等平台的设计实现。由于这些虚拟示波器利用了计算机的多样化功能设计仪器的测试系统，当客户端使用这台PC机的时候，就仿佛在使用一台兼具数据采集和数据分析的电子仪器。

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