第五课 实用工具软件包

NI公司致力于为用户的虚拟仪器系统提供一套完整的解决方法。用户可以获得的资源有：NI公司以及第三方公司提供的软件工具箱和支持软件，用于扩展支持LabVIEW；一个世界范围的技术支持网络；帮助用户开发的系统集成工程师和咨询人员。

这个软件工具箱是用于创建LabVIEW的可以单独运行的应用程序。用应用程序生成器创建了可单独运行的应用程序后，你可以运行该程序，但不能编辑它。把你的VI程序转换成可单独运用程序，就可保证别人不能查阅或修改这个程序，这样可以防止操作人员不小心修改了程序，也是将VI程序打包并派发的一个有效方法。

应用程序生成器提供两种运行模型供选择。你可以创建一个运行引擎（run-time engine），它可以用来运行任何的VI程序；或者你可以把运行引擎与一些指定的VI程序结合起来，创建一个可自运行的应用程序。

本工具箱将最强大的测试开发和管理工具融合在一起，可以满足建立大规模生产检测系统，或高复杂度自动确认系统时的各种需要。

自动检测工具箱包含下列程序包：

• TestStand即时可用的测试执行工具包：用于组织、控制和执行你的自动化框架、确认或生产检测系统。使用TestStand，你可以生成自己的操作界面、生成测试报告、以及按照要求顺序地执行测试过程。

• IVI驱动程序库：在这个库中，集中了许多高性能的仪器驱动程序，便于建立先进的测试系统。

本工具箱用于跟踪你的企业在生产、测试以及产品服务方面的研究或开发的进展。

企业连通工具箱包含下列程序包：

• SQL工具包：用于对多种使用SQL的当地或远程数据库的直接访问。这些程序使用高级语言编程的方法把通用数据库操作变成简单易用的操作。使用SQL工具包，你可以用30多种数据库格式存储、读取或者更新数据记录。有经验的数据库用户可以在LabVIEW的工作环境下使用完整的SQL语句。你可以把自己的测试程序直接连接到一个数据库以存贮实验结果或者下载测试参数。

• SPC工具包：LabVIEW不仅可以监控过程，而且还可以识别总是并且实质性地改善过程处理的质量。SPC工具箱是过程控制中统计方法应用程序库。使用此工具包，可以分析并跟踪过程处理程序。该工具包除了SPC计算子程序，还包括许多应用实例。该工具包中包括所有SPC功能子程序，共有三类 — 控制图表、过程统计和pareto分析方法。每一类程序都包括分析计算方法和显示绘图功能。

Internet开发工具用于把VI程序转换成可在Internet上执行的应用程序。使用LabVIEW再配合该工具，就可以生成在任何web浏览器上均可以查阅到的你自己的虚拟仪器前面板的http服务器。采用用户查询或者服务器自动更新的工作方式，前面板所表示的虚拟仪器会自动更新内容。由于程序内装了网络服务功能，虚拟仪器程序可以对连接到它的多个客户要求作出响应，为每个用户连续地更新显示。或者，如果已经运行了网络服务程序，你可以采用工具箱内的库函数把虚拟仪器程序转换成图像文件，在html网页显示。你还可以在网络化程序内加入访问密码等级，以限制其他用户对虚拟仪器面板和数据的访问级别。

此外，该工具箱还包括用G图形编程方法建立通用网关接口程序。这样就可以根据用户在网页上的输入动态地决定连接方式。该工具箱还包含一些库函数用于在虚拟表程序内加入e-mail电子邮件和ftp文件传送功能。

PID控制功能工具箱给LabVIEW程序加入复杂的控制算法。使用该软件包，你可以快速建立数据采集与控制系统。将PID控制工具箱与LabVIEW的算术与逻辑功能相结合，可以快速生成自动控制程序。

PID程序包带有许多误差反馈及外部复位的PID算法。程序同时含有超前-滞后补偿和设置点斜率生成。控制参数包括多重循环，前馈，最小/最大偏差，和斜率/偏差。

PID算法参数包括无缓冲自动/手动传送，不可处复位终结，正向/反向运行，手动输出调节，和运行/暂停开关。

使用PID控制工具箱，用户可以设计PID算法的控制策略，可以将输入/输出数据的单位从工程单位转换成百分比，可以设置PID算法的时间，最后，还可以针对闭环（最终增益）和开环（步进测试）方式调节过程参数。

该工具箱是一个多功能的图形软件包，用于生成前面板显示。该工具箱在LabVIEW系统内加入图形控制和相应的程序库。用户可以应用这些程序建立一些框图程序，以动态地建立图像。使用这些工具软件，用户可以在前面板中加入一些新的图形显示。比如特殊的棒形图，饼形图表，和Smith图表。用户甚至可以加入一些动画功能，如机器手，测试仪器，UUT，或者二维实体显示等。在LabVIEW 5.1版的完全开发版本中已经包括了这个工具箱。

当开发大型应用程序时，开发人员必须面对质量标准，源代码控制，复合测量等。LabVIEW有一个软件工具箱可以查询这方面的问题。该工具箱针对包含多个开发人员的开发小组，或者开发大型应用程序的单个开发人员，或者需要遵循严格质量标准的G图形编程人员提供实用工具。

大型LabVIEW应用程序通常都必须遵守严格的质量标准，包括ISO9000，FDA标准，欧洲认证，以及其他国际标准。本程序包讨论了针对图形编程人员为了达到上述质量标准而必须遵循的步骤。

这一部分包含在LabVIEW的专业版本中。

HIQ是一个交互式的工具环境，可以对数学，科学计算和工具问题的数据进行组织，可视化处理和组成数据文件。通过使用HIQ，可以建立交互式ActiveMath^TM应用程序和数据可视化应用程序。HIQ集成了数学运算用户接口控制，数值分析，矩阵运算，以及在易于使用的交互式笔记本方式工具环境下的二维，三维和四维图形处理，在些工作环境下，问题和解答都以数学描述语言表达。

HIQ有两类不同的方法用于数值分析和数据可视化处理—一种是交互式方法而另一种是编程方式。交互式方法可以处理常微分议程，数值积分，非线性方程等。交互式工具软件包括Data Editor,二维或三维的Graph Editor和Problem Solvers。用户可以用Problem Solver Notebooks交互式地处理问题。首先，在Problem Solver Noteboods的GUI（图形用户接口）下输入功能函数和相关参数，然后，就可以在不需编程的情况下运行该函数，获得解答，该工作环境使用在Data Editor中定义的矢量和矩阵数据。此外，该工作环境也可以产生二维或三维图形并可以生成HIQ描述性语言程序。如果你需要解决一个特定应用总是或者有较多关联的问题，则可以采用HIQ描述性脚本编程语言。采用编程方法，可以联接数据、图形、文本、Problem Solver Noteboods生成的描述性脚本语言程序，以及600多个分析和数据可视化功能函数。

使用LabVIEW和HIQ，你可以先假设并建立数学模型，然后，建立控制循环程序采集实验数据并观察处理过程，再进行交互式的数据可视化处理并生成实验报告。LabVIEW和HIQ可以共享上述数据结果，它们集成了科学处理和工程处理的必需工具。

该软件包提供给了用户信号处理的功能和高级的数字信号处理工具。

信号处理套件包含下列程序包：

• 数字滤波器设计工具箱Digital Filter Design Toolkit)：用于交互式地设计数字滤波器。该工具箱的图形用户接口（GUI）是用于有限脉冲响应（FIR）和无限脉冲响应（IIR）滤波器的通用设计工具。滤波器的设计是通过交互式辑幅度响应图形或者零极性线图，滤波器的输出包括滤波器系数，传递函数，脉冲和阶跃响应。
• 三分之一倍频程分析工具箱(Third-Octave Analysis Toolkit)：用于三分之一倍频程分析。该工具箱提供一个GUI用于三分之一倍频程分析和数据采集，并且遵守ANSI S1.11-1986标准。有了这个工具箱，就可以快速简单地测量声音，振动，和噪声信号。可以设置成一到四个输入通道，并且带有可编程的窗处理，权重，和平均功能。
• 联合时频分析工具箱(Joint Time Frequency Analysis (JTFA) Toolkit)：用于分析时变信号。该工具箱增强了计算机处理时变信号的能力。它包括Gabor频谱图，针对时变频率的JTFA算法，以及其他常用算法，如Wigner-Ville和Choi-Williams算法等。
• 动态信号分析仪(VirtualBench-DSA)：这是一个动态信号分析程序。该软件与AT/EISA或者NuBUS总线动态信号采集卡相结合，可以构成高质量、低成本的虚拟仪器系统。该软件有一个易于使用的GUI，设置测量参数可以测出功率谱，幅度谱，相关性，暂态捕捉，交叉谱，和总谐波失真。此外，通过使用DAQ卡上的模拟输出功能，还可以进行网络和频率响应测量，也可以把该软件用作低频示波器同时在时域和频域观察信号。总之，VirtualBench-DSA—是一个理想的低频信号测量与频谱分析工具，非常适合于声音信号，机械振动和噪音的分析。

G Math工具箱是一个用于算术运算，数据分析和数据可视化的多用途软件包。该工具箱具有用图形编程方法来解决高级数学计算总是的功能。此外，该工具箱还可以在LabVIEW程序前面板中加入议程和数据可视化。G Math工具箱包括100多个高级算术功能程序。例如常微分方程，求解根值，最优化，积分，微分，变换和函数等。该工具箱可以应用于许多场合，如过程控制模拟，生产制造与成本最优化，以及机械系统的模拟。

该图像处理软件可以提供图像处理功能和机器视学功能，它包括400多个图像函数和交互式的图像处理窗口。图像可以是一维、二维或者三维。该软件与NI公司的IMAQ图像采集硬件和DAQ硬件卡一起使用。它们结合起来，可以给工厂计算机控制的机器提供视觉，对产品的位置、尺寸、标识符和质量做出精确判断。此外，由于该软件的柔软灵活性和可扩展性，它还可以应用于许多研究领域，从图像算法的开发一直到实验室自动化。

该软件有两种形式—基本版本和提高版本。基本版本具有图像的控制和处理功能，包含进行图像采集、显示、文件管理、区域选择及图像控制所必需的工具。而提高版本包含400多种高级图像处理功能，可进行高级图像处理、机器视觉化和分析图像。图像数据可进行编辑或转换，在进行物体形状检测时可以采用二进制算法、灰度等级、密度测量、边缘检测、立体开头检测、频率滤波，以及高级的形状处理函数，一个实物的形状分析需要计算50多个参数以确定物体的外形特征。