核脉冲计数测量的虚拟实验仪

　　实验室的装备水平通常被作为一所高校教学、科研水平的重要标志,因此实验室的建设应运用新技术、新知识,立足于高水平、高起点。然而目前各高校实验室还是传统测试仪器占主导地位,微机和测试仪器大部分还处于互不相干的状态,因此用代表着仪器发展新潮流的虚拟仪器系统来加强实验室建设,跟踪国际先进水平,增创学科实验教学新优势,是十分必要的。为此希望建立基于LabVIEW的核类专业虚拟实验室。本文研究的核脉冲计数测量的虚拟实验仪属于其中最典型的实验仪器。

　　虚拟仪器技术的优势在于可由用户定义自己的专用仪器系统,且功能灵活,很容易构建,所以应用面极为广泛。尤其在科研、开发、测量、检测、计量、测控等领域更是不可多得的好工具。虚拟仪器技术先进,十分符合国际上流行的“硬件软件化”的发展趋势,因而常被称作“软件仪器”[1]。它功能强大,可实现示波器、逻辑分析仪、频谱仪、信号发生器等多种普通仪器全部功能,配以专用探头和软件还可检测特定系统的参数,血液脉搏波、心电参数等多种数据,同时它操作灵活,完全图形化界面,风格简约,符合传统设备的使用习惯,用户不经培训即可迅速掌握操作规程,另外它集成方便,可以和高速数据采集设备构成自动测量系统。传统的仪器设备缺乏相应的计算机接口,因而数据采集和数据处理十分困难,而且传统仪器体积相对庞大,多种数据测量时常出现困难,实验室工作台上堆砌着纷乱的仪器,交错的线缆和繁多待测器件。但在集成的虚拟测量系统中,实验室整洁有条理,不但使实验员从繁复的仪器堆中解放出来,而且还可利用计算机实现自动测量、自动记录、自动数据处理,并且设备成本大幅降低。可见虚拟仪器强大的功能和价格优势,可使实验室建设实现质的飞跃[2]。又因为用LabVIEW设计的虚拟仪器弥补了传统的核电子相关仪器和生物医学相关仪器在功能扩展、价格、升级换代及通用性等方面的不足,所以它具有强大的生命力。在核探测技术、核电子技术及生物医学中具有极其广泛的应用前景。

　　1　基于USB的测量方案

　　1·1　USB6009 DAQ板卡

　　USB-6008/6009板卡具有一个可调的模拟信号的端口和一个可调的数字信号的端口。我们利用USB-6009可调的模拟信号的端口连接引入一个模拟信号,实现对信号进行采样和频率计算。图1为USB-6009 DAQ板卡实物。

　　1·2　数据处理程序流程

　　虚拟计数器要求计算出输入信号的脉冲个数,并且要知道最近五秒的平均计数量。为了便于观察,同时也要显示每一秒的计数量大小。在计数器的测量中计数量的突变是很有意义的,所以当每秒计数量大于所设定的值时,要求对这一时刻的总测量时间、总计数量、每秒计数量显示出来,并且存储在指定的Excel文件里[3]。如图2所示处理程序流程。