LabVIEW 入门和简单测量.doc

实验 3.10 LabVIEW入门和简单测量
实验目的
通过初步学习虚拟仪器图形化开发平台LabVIEW并实现一些初步测量
具体实验内容：
1. 学习LabVIEW编程，了解虚拟仪器技术；
2. 学习采集数据卡的使用和注意事项；
3. 设计虚拟仪器，测量发光二极管的伏安特性；
4. 设计虚拟仪器，测1kHz正弦波。
实验仪器名称
LabVIEW软件，发光二极管（红），滑动变阻器，10Ω定值电阻，导线， NI myDAQ接线盒，DOS函数信号发生器
实验原理
基本物理思想：
1. 虚拟仪器编程思想：基于LabVIEW的虚拟仪器是从模拟技术向数字过渡，完全由硬件实现功能到软硬件结合的平台。
2. 伏安法测电阻。
实验设计原理：
1. LabVIEW虚拟出实验器材；
2. 发光二极管的发光原理及发光时的伏安特性。
发光二极管是由半导体发光材料制成，其正向导通时的伏安特性曲线与普通二极管相似，由测得的电流以及电压值可以画出发光二极管的正向伏安特性曲线。
当加在其两端的电压小于阈值电压时，发光二极管中几乎没有电流通过，电压一旦超过其阈值电压，电流急剧上升，此时电流与电压近似成线性关系，直线与电压坐标的交点可以作为阈值电压。取发光二极管电流接近其正常工作电流的六个（电压，电流）值，用excel拟合出相应直线。可求出阈值电压Uo。
3. 利用工作电压Uo计算发光二极管的波长
光谱的中心波长与工作电压的关系 h*v=e*U
（h为普朗克常数，v是光的频率，e为电子电量）
光的频率与波长的关系 λ*v=c c为光速
实验步骤及结果
实验一：LED的伏安特性
首先利用电子器件搭建以下电路

利用LabVIEW软件搭建如下虚拟仪器

旋动滑动变阻器，使其LDE灯两端电压逐渐变大
前面板显示如下图

从导出的excel表格中的600+组数据中选出20组用于数据处理
列表如下
U(V)
0.02
0.76
1.53
1.60
1.81
1.82
1.83
1．84
1.85
1.86
I(A)
0.02
0.02
0.03
0.04
0.95
1.11
1.29
1.53
1.86
1.99
U(mV)
1.87
1.89
1.94
1.98
2.00
2.02
2.03
2.05
2.07
2.08
I(mA)
2.57
3.26
5.23
7.15
8.40
10.33
12.13
13.36
16.21
16.37

实验二：用LabVIEW测1kHz正弦电压
搭建如下虚拟仪器

前面板根据测量数据得出如下正弦波图

数据处理
1. 作图法做出LED的工作电压，，根据测得的工作电压计算发光二极管的波长。
取发光二极管电流接近其正常工作电流的六个（电压，电流）值，用excel拟合出相应直线。可求出阈值电压Uo。
U(V)
2.00
2.02
2.03
2.05
2.07
2.08
I(mA)
8.40
10.33
12.13
13.36
16.21
16.37

由上图可知拟合直线的方程为y=103.09x-197.67
结合实验内容可得I=103.09*U-197.67 I/mA, U/V
在此直线方程中，令I=0可得Uo=1.92V
即发光二极管的工作电压是1.92V
由公式 hv=eU及λ*v=c可得 λ=c*he*U=(3.0*108m/s*6.6*10-34J*s)/(1.6*10-19C*1.92V)=6.44*10-7m=644nm
2. 利用图解法求LED导通电阻。
由上题图可知I=103.09*U-197.67 I/mA, U/V
R=△U△I=1000*△U103.09△U=9.70Ω
在报告中列出指脉测量的程序框图，前面板，和测试结果，并分析实验结果。

程序框图
前面板
波形图的纵坐标是幅度，横坐标是时间。由图可知，该正弦波一个周期T=0.001s, 可知该正弦波的频率为f=1/T=1000Hz
注意事项
电流大小不超过20mA
电路搭对才能开始测量
按照实验数据以及有效数字的运算法则，正确记录数据并记录结果。
严格按照作图的规则和要求绘图。