主办单位: 共青团中央   中国科协   教育部   中国社会科学院   全国学联  

承办单位: 四川大学     

基本信息

项目名称:
基于LabVIEW的智能化电子自旋共振仪
小类:
机械与控制
简介:
“软件就是仪器”已成为测试与测量技术发展的重要标志。 本项目旨在针对目前电子自旋共振仪的急切需求和大量使用,利用美国国家仪器公司(National Instruments,简称NI)的创新软件产品Labview进行图形化编程来实现智能电子自旋共振仪。本课题主要是应用Labview的强大功能设计CHM-1型射频电子自旋共振实验仪器的应用软件。
详细介绍:
随着计算机技术的发展,传统仪器开始向计算机的方向发展。“软件就是仪器”已成为测试与测量技术发展的重要标志。本课题主要是应用LabVIEW的强大功能设计CHM-1型射频电子自旋共振实验仪器的应用软件。该软件使用Active X控件进行串行通信,利用计算机技术来对采集的数据进行处理,最终能够通过RS-232C串口对主机传来的数据进行记录保存、生成共振谱线、并可计算出g因子、线宽及地磁场分量等参数。同时该虚拟仪器软件大幅度提高了传统仪器性能,具有传统电子自旋共振仪无法比拟的功能,并且扩展性强,能够一次性完成对被测量的数据的采集、分析显示、数据存储等,并能够最终完成对整个实验报告的输出,尤其适应高校近代物理实验的需要,有很好的应用价值和市场前景。 另外,该软件在WINDOWS95/98/XP系统下均能使用,操作简便。

作品图片

  • 基于LabVIEW的智能化电子自旋共振仪
  • 基于LabVIEW的智能化电子自旋共振仪

作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

目的:“软件就是仪器”已成为测试与测量技术发展的重要标志。本项目旨在针对目前电子 自旋共振仪的急切需求和大量使用,利用美国国家仪器公司(National Instruments,简称 NI)的创新软件产品Labview进行图形化编程来实现智能电子自旋共振仪。本课题主要是 应用Labview的强大功能设计CHM-1型射频电子自旋共振实验仪器的应用软件。 基本思路:由于虚拟仪器由硬件设备与接口、设备驱动软件和虚拟仪器面板组成。因此在开发设计的过程中主要解决以下问题, 1、硬件设备与接口的设置问题 2、设备驱动软件的设计问题 3、虚拟仪器面板的设计问题 创新点:采用Labview虚拟仪器技术和串通信技术设计电子自旋共振仪的应用软件,具有传统电子自旋共振仪无法比拟的功能,并且扩展性强,能够一次性完成对被测量的数据的采集、分析显示、数据存储等,并能够最终完成对整个实验报告的输出,尤其适应高校近代物理实验的需要。 技术关键:该电子自旋共振仪虚拟仪器主要使用Active X 控件实现串口通信,利用计算机 技术来完成对采集数据的处理。 主要技术指标:利用虚拟仪器软件LabVIEW强大功能设计出的PC机应用软件,最终能够通过RS-232C串口对主机传来的数据进行记录保存、生成共振谱线、并可计算出g因子、线宽及地磁场分量等参数,满足了实验要求,提高了测量精度。 另外,该软件在WINDOWS95/98/XP系统下均能使用,操作简便。

科学性、先进性

虚拟仪器就是利用高性能的模块化硬件,结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化应用。同现有其他技术相比,该虚拟仪器技术具有四大优势: 1、 性能高 虚拟仪器技术是在PC技术的基础基础上发展起来的,所以完全“继承”了以现成即用的PC 技术为主导的最新商业技术的优点,包括功能卓越的处理器和文件I/O,使您在数据高速导入磁盘的同时就能进行复杂的分析。 2、 扩展性强 NI的软硬工具使得我们不在受限于当前的技术中。3、 开发时间少 在驱动和应用两个层面上,NI高效的软件构架能与计算机、仪器仪表和通信方面的最新技术结合在一起。NI设计这一软件的构架使我们轻松地配置、创建、发布、维护和修改高性能、低成本的测量和控制解决方案。 4、无缝集成 NI的虚拟仪器软件平台为所有的I/O设备提供了标准的接口,帮助我们轻松地将多个测量设备集成到单个系统,减少了任务的复杂性。

获奖情况及鉴定结果

该作品参加了2010年第四届可信计算会议(2010年CDC),并在会议上取得了良好的成绩;同时在2010年参加了全国工业控制计算机年会,在会议上也得到了专家的好评。 另外,该作品在2011届校级挑战杯竞赛中取得优异的成绩。

作品所处阶段

中试阶段

技术转让方式

作品可展示的形式

磁盘

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

本应用软件的标准使用方式是自动测量,使用之前应先安装好本软件。 电子自旋共振仪主要用于高校近代物理实验,使学生通过友好的图形界面操作计算机,即可完成对被测量的采集、数据存储、波形显示、结果计算等多种功能,从而有更多的精力用于实验现象的观察、分析,实验的总体效果得到了很大改善。 电子自旋现象发生于二十世纪四十年代后期,经过几十年的研究发展,它与核磁共振,铁磁共振以及光泵磁共振等形成了一个新的学科——磁共振波谱学。磁共振技术成为了本科高年级学生的重要近物实验项目。这样使得该软件的应用有了更广阔的前景。另外,因为传统的电子自旋共振仪使用螺线管磁场线圈,操作不便、测量精度低,实验数据的处理需要大量重复的计算,浪费了宝贵时间。然而,我们利用计算机软硬件技术,设计出智能化的电子自旋共振仪,克服了上述缺陷。新型共振仪由磁场线圈探头组件、主机和PC机应用软件三部分组成,利用LabVIEW强大功能设计出的虚拟仪器面板完全满足了设计的要求,成为该仪器的一个亮点。

同类课题研究水平概述

随着计算机技术的发展,传统仪器开始向计算机的方向发展。虚拟仪器是20世纪90年代提出的新概念,是现代计算机技术,仪器技术及其它新技术完善结合的产物。虚拟仪器技术的提出和发展,标志着21世纪自动测试和电子测量仪器技术发展的一个重要方向。 虚拟仪器是计算机管理的数字化仪器系统,因此,依据某种通用或专用总线标准或规定,或以某种接口形式,与计算机进行通信和管理,它的典型特征是不可脱离计算机而独立工作。在信号源类虚拟仪器系统中,种类不是很多,主要有D/A卡系统和任意波形发生器,另外还有函数信号发生器、合成信号源等。在测量仪器类虚拟仪器系统中,则有许多种类,其中最主要的是D/A卡系统和数据采集系统,另外还有数字存储示波器、频率计数器、信号分析仪、失真仪、噪声分析仪等多种。原则上,非虚拟仪器里的仪器,都可以用虚拟仪器方式实现,但在大功率领域及射频微波领域里的仪器设备,虚拟仪器实现比较困难,模块也比较少;低频领域,以及小功率领域里,虚拟仪器已经具有了良好的发展态势。该虚拟仪器大幅度提高了传统仪器性能,得到国内一些生产企业的肯定,具有很好的应用价值和市场前景;该虚拟仪器处于国内同类领先水平。
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