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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于LabVIEW的智能化電子自旋共振儀
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- “軟件就是儀器”已成為測(cè)試與測(cè)量技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志。 本項(xiàng)目旨在針對(duì)目前電子自旋共振儀的急切需求和大量使用，利用美國(guó)國(guó)家儀器公司（National Instruments，簡(jiǎn)稱NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品Labview進(jìn)行圖形化編程來實(shí)現(xiàn)智能電子自旋共振儀。本課題主要是應(yīng)用Labview的強(qiáng)大功能設(shè)計(jì)CHM-1型射頻電子自旋共振實(shí)驗(yàn)儀器的應(yīng)用軟件。
- 詳細(xì)介紹：
- 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)儀器開始向計(jì)算機(jī)的方向發(fā)展?！败浖褪莾x器”已成為測(cè)試與測(cè)量技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志。本課題主要是應(yīng)用LabVIEW的強(qiáng)大功能設(shè)計(jì)CHM-1型射頻電子自旋共振實(shí)驗(yàn)儀器的應(yīng)用軟件。該軟件使用Active X控件進(jìn)行串行通信，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最終能夠通過RS-232C串口對(duì)主機(jī)傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄保存、生成共振譜線、并可計(jì)算出g因子、線寬及地磁場(chǎng)分量等參數(shù)。同時(shí)該虛擬儀器軟件大幅度提高了傳統(tǒng)儀器性能，具有傳統(tǒng)電子自旋共振儀無法比擬的功能，并且擴(kuò)展性強(qiáng)，能夠一次性完成對(duì)被測(cè)量的數(shù)據(jù)的采集、分析顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等，并能夠最終完成對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的輸出，尤其適應(yīng)高校近代物理實(shí)驗(yàn)的需要，有很好的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)前景。 另外，該軟件在WINDOWS95/98/XP系統(tǒng)下均能使用，操作簡(jiǎn)便。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的：“軟件就是儀器”已成為測(cè)試與測(cè)量技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志。本項(xiàng)目旨在針對(duì)目前電子 自旋共振儀的急切需求和大量使用，利用美國(guó)國(guó)家儀器公司（National Instruments，簡(jiǎn)稱 NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品Labview進(jìn)行圖形化編程來實(shí)現(xiàn)智能電子自旋共振儀。本課題主要是 應(yīng)用Labview的強(qiáng)大功能設(shè)計(jì)CHM-1型射頻電子自旋共振實(shí)驗(yàn)儀器的應(yīng)用軟件。 基本思路：由于虛擬儀器由硬件設(shè)備與接口、設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件和虛擬儀器面板組成。因此在開發(fā)設(shè)計(jì)的過程中主要解決以下問題， 1、硬件設(shè)備與接口的設(shè)置問題 2、設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件的設(shè)計(jì)問題 3、虛擬儀器面板的設(shè)計(jì)問題 創(chuàng)新點(diǎn)：采用Labview虛擬儀器技術(shù)和串通信技術(shù)設(shè)計(jì)電子自旋共振儀的應(yīng)用軟件，具有傳統(tǒng)電子自旋共振儀無法比擬的功能，并且擴(kuò)展性強(qiáng)，能夠一次性完成對(duì)被測(cè)量的數(shù)據(jù)的采集、分析顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等，并能夠最終完成對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的輸出，尤其適應(yīng)高校近代物理實(shí)驗(yàn)的需要。 技術(shù)關(guān)鍵：該電子自旋共振儀虛擬儀器主要使用Active X 控件實(shí)現(xiàn)串口通信，利用計(jì)算機(jī) 技術(shù)來完成對(duì)采集數(shù)據(jù)的處理。 主要技術(shù)指標(biāo)：利用虛擬儀器軟件LabVIEW強(qiáng)大功能設(shè)計(jì)出的PC機(jī)應(yīng)用軟件，最終能夠通過RS-232C串口對(duì)主機(jī)傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄保存、生成共振譜線、并可計(jì)算出g因子、線寬及地磁場(chǎng)分量等參數(shù)，滿足了實(shí)驗(yàn)要求，提高了測(cè)量精度。 另外，該軟件在WINDOWS95/98/XP系統(tǒng)下均能使用，操作簡(jiǎn)便。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 虛擬儀器就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來完成各種測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化應(yīng)用。同現(xiàn)有其他技術(shù)相比，該虛擬儀器技術(shù)具有四大優(yōu)勢(shì)： 1、 性能高 虛擬儀器技術(shù)是在PC技術(shù)的基礎(chǔ)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，所以完全“繼承”了以現(xiàn)成即用的PC 技術(shù)為主導(dǎo)的最新商業(yè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，包括功能卓越的處理器和文件I/O,使您在數(shù)據(jù)高速導(dǎo)入磁盤的同時(shí)就能進(jìn)行復(fù)雜的分析。 2、 擴(kuò)展性強(qiáng) NI的軟硬工具使得我們不在受限于當(dāng)前的技術(shù)中。3、 開發(fā)時(shí)間少 在驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用兩個(gè)層面上，NI高效的軟件構(gòu)架能與計(jì)算機(jī)、儀器儀表和通信方面的最新技術(shù)結(jié)合在一起。NI設(shè)計(jì)這一軟件的構(gòu)架使我們輕松地配置、創(chuàng)建、發(fā)布、維護(hù)和修改高性能、低成本的測(cè)量和控制解決方案。 4、無縫集成 NI的虛擬儀器軟件平臺(tái)為所有的I/O設(shè)備提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口，幫助我們輕松地將多個(gè)測(cè)量設(shè)備集成到單個(gè)系統(tǒng)，減少了任務(wù)的復(fù)雜性。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 該作品參加了2010年第四屆可信計(jì)算會(huì)議（2010年CDC），并在會(huì)議上取得了良好的成績(jī)；同時(shí)在2010年參加了全國(guó)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)年會(huì)，在會(huì)議上也得到了專家的好評(píng)。 另外，該作品在2011屆校級(jí)挑戰(zhàn)杯競(jìng)賽中取得優(yōu)異的成績(jī)。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 磁盤
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本應(yīng)用軟件的標(biāo)準(zhǔn)使用方式是自動(dòng)測(cè)量，使用之前應(yīng)先安裝好本軟件。 電子自旋共振儀主要用于高校近代物理實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生通過友好的圖形界面操作計(jì)算機(jī)，即可完成對(duì)被測(cè)量的采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、波形顯示、結(jié)果計(jì)算等多種功能，從而有更多的精力用于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、分析，實(shí)驗(yàn)的總體效果得到了很大改善。 電子自旋現(xiàn)象發(fā)生于二十世紀(jì)四十年代后期，經(jīng)過幾十年的研究發(fā)展，它與核磁共振，鐵磁共振以及光泵磁共振等形成了一個(gè)新的學(xué)科——磁共振波譜學(xué)。磁共振技術(shù)成為了本科高年級(jí)學(xué)生的重要近物實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這樣使得該軟件的應(yīng)用有了更廣闊的前景。另外，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的電子自旋共振儀使用螺線管磁場(chǎng)線圈，操作不便、測(cè)量精度低，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理需要大量重復(fù)的計(jì)算，浪費(fèi)了寶貴時(shí)間。然而，我們利用計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)，設(shè)計(jì)出智能化的電子自旋共振儀，克服了上述缺陷。新型共振儀由磁場(chǎng)線圈探頭組件、主機(jī)和PC機(jī)應(yīng)用軟件三部分組成，利用LabVIEW強(qiáng)大功能設(shè)計(jì)出的虛擬儀器面板完全滿足了設(shè)計(jì)的要求，成為該儀器的一個(gè)亮點(diǎn)。
同類課題研究水平概述
- 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)儀器開始向計(jì)算機(jī)的方向發(fā)展。虛擬儀器是20世紀(jì)90年代提出的新概念，是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，儀器技術(shù)及其它新技術(shù)完善結(jié)合的產(chǎn)物。虛擬儀器技術(shù)的提出和發(fā)展，標(biāo)志著21世紀(jì)自動(dòng)測(cè)試和電子測(cè)量?jī)x器技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。 虛擬儀器是計(jì)算機(jī)管理的數(shù)字化儀器系統(tǒng)，因此，依據(jù)某種通用或?qū)Ｓ每偩€標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)定，或以某種接口形式，與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信和管理，它的典型特征是不可脫離計(jì)算機(jī)而獨(dú)立工作。在信號(hào)源類虛擬儀器系統(tǒng)中，種類不是很多，主要有D/A卡系統(tǒng)和任意波形發(fā)生器，另外還有函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、合成信號(hào)源等。在測(cè)量?jī)x器類虛擬儀器系統(tǒng)中，則有許多種類，其中最主要的是D/A卡系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，另外還有數(shù)字存儲(chǔ)示波器、頻率計(jì)數(shù)器、信號(hào)分析儀、失真儀、噪聲分析儀等多種。原則上，非虛擬儀器里的儀器，都可以用虛擬儀器方式實(shí)現(xiàn)，但在大功率領(lǐng)域及射頻微波領(lǐng)域里的儀器設(shè)備，虛擬儀器實(shí)現(xiàn)比較困難，模塊也比較少；低頻領(lǐng)域，以及小功率領(lǐng)域里，虛擬儀器已經(jīng)具有了良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)。該虛擬儀器大幅度提高了傳統(tǒng)儀器性能，得到國(guó)內(nèi)一些生產(chǎn)企業(yè)的肯定，具有很好的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)前景；該虛擬儀器處于國(guó)內(nèi)同類領(lǐng)先水平。
