利用labview為太陽能車開發(fā)遙測系統(tǒng)
概述：使用1組NI CompactRIO控制器與8槽式機(jī)箱，監(jiān)控車輛的電壓、電流、溫度，與速度，再透過2.4 GHz數(shù)據(jù)機(jī)，將資訊無線傳送至太陽能車后方的追蹤車輛。

遙測(Telemetry)
WSC 與其他太陽能車賽不同之處，乃是團(tuán)隊完成達(dá)爾文(Darwin) 到阿德雷得(Adelaide) 共3,000 公里的距離；亦表示比賽期間可能隨時發(fā)生問題，甚至影響車輛能否完成賽事。使用CompactRIO 可重設(shè)機(jī)箱與NI LabVIEW 軟體，我們開發(fā)的搖測系統(tǒng)可監(jiān)控、記錄，并傳輸資料，以隨時反應(yīng)太陽能電池的狀態(tài)(如上圖1 )。受監(jiān)控的資料可觸發(fā)警示，在問題發(fā)生之前避免之；因此該筆即時資料可協(xié)助團(tuán)對隨時擬定佳對策，以縮短除錯時間。同時系統(tǒng)亦將監(jiān)控并記錄駕駛的動作，以利賽后分析。
研發(fā)
雖然太陽能車本身的機(jī)械與電力資料，即為搜集與分析要點，但由于電子資料才是打造車輛的關(guān)鍵比賽要素，所以我們額外注重電子資料。我們所搜集的資料，包含設(shè)計階段的電池與太陽能電池，還有電池的體積與其效能曲線均有。在賽程中搜集到的即時資料，有助于我們佳化車輛的性能，亦可比較車輛實際規(guī)格與設(shè)計規(guī)格之間的差異。另外，策略團(tuán)隊則使用此資料搭配天氣預(yù)測，以計算出理想的賽程速度。我們并透過CompactRIO 內(nèi)建記憶體而記錄所有資料，以利賽后分析并供未來改進(jìn)之用。
使用CompactRIO 與可重設(shè)機(jī)箱
因為CompactRIO能在可客制化輸入通道上整合即時資料擷取功能，亦可記錄并傳輸資料，所以我們選用CompactRIO。而NI cRIO-9104 - 8槽式機(jī)箱可安裝任何必要模組，以滿足我們的監(jiān)控需求。透過多款NI模組，我們可隨著專案發(fā)展而調(diào)整機(jī)箱，并著重于太陽能車的不同面向。NI cRIO-9014 - Real-Time控制器另內(nèi)建記憶體與多種I/O，可提供彈性介面與次要的資料儲存媒體。
我們的客制化機(jī)箱包含1組SEA cRIO-GPS+模組，可即時提供車輛位置；1組NI 9870序列介面模組，具備RS232介面，可擷取電池監(jiān)控系統(tǒng)的資料；1組NI 9401數(shù)位I /O模組，可透過馬達(dá)控制器端點取得車輛速度，并輸出資料；4個NI 9219類比I/O模組，可監(jiān)控火星塞、剎車、電流，與太陽能電池陣列的電壓；還有1個NI 9211熱電偶模組，可感測車輛周圍的溫度。我們另透過NI 9219通用類比I/O模組，以高度與解析度監(jiān)控多種資料，包含電壓、電流、溫度，與電阻。
利用LabVIEW FPGA Module 進(jìn)行程式設(shè)計
使用LabVIEW FPGA Module即可迅速且輕松設(shè)計此系統(tǒng)。另外，Express VI具備捷徑功能，可讓使用者迅速變更程式以滿足需求。此外，我們在啟動CompactRIO時隨即執(zhí)行程式，讓整個系統(tǒng)成為無線架構(gòu)，而不需實際接至系統(tǒng)再手動開始程式。我們雖屬業(yè)余團(tuán)隊且程式設(shè)計經(jīng)驗有限，但直覺且圖形化的圖示與接線，都讓我們能加快程式設(shè)計的速度且趣味盎然。因為并非所有模組都支援CompactRIO的Scan Mode，所以我們透過FPGA程式設(shè)計模式，整合了共8個模組。我們檢視由追蹤車即時搜集的資料，再根據(jù)公式化的程式擬定比賽策略(圖2)。

圖2. 追蹤車上的即時資料
應(yīng)用
在專案設(shè)計階段，我們使用CompactRIO 控制器記錄太陽電池的效能，以建立電池于不同氣候條件下的效能曲線。我們連接電池與系統(tǒng)，以了解不同溫度下的放電情形，并于每次試駕時記錄駕駛的動作，以協(xié)助團(tuán)隊判別駕駛行動是否正確。
因為車輛完全由太陽能供電，我們將電子設(shè)備的耗電量降至低，讓馬達(dá)獲得大部分的電力，才能完成賽程?？椭苹? 槽式機(jī)箱可擷取如GPS、電池資訊、太陽能電池狀態(tài)、馬達(dá)效能，與駕駛動作的資料。接著將所有資料儲存于cRIO-9014 – Real-Time 控制器內(nèi)建的2 GB 記憶體，同時透過LabVIEW VI 將資料格式化為字串，再透過低耗電的2.4 GHz 無線電數(shù)據(jù)機(jī)，將資料傳輸?shù)阶粉欆嚿?圖3)。

圖3. 遙測系統(tǒng)的程式區(qū)塊圖

Real-Time 控制器具備足夠的儲存空間，追蹤車上亦裝備1 組筆記型電腦。策略團(tuán)隊在追蹤車上分析資料，并參考如道路、駕駛，與天候狀況的外部因素，以決定車行速度。
完成所有試駕之后，我們接著分析資料并微調(diào)太陽能車的機(jī)械元件，如調(diào)整車輪、轉(zhuǎn)向靈敏度、懸吊，與胎壓，以提升太陽能車的性能。透過LabVIEW，我們可模擬澳洲所有的可能天候狀況，這樣我們更能有效評估太陽能陣列所提供的電力與功率。此外，我們也會在賽事過后分析所得的資料，以進(jìn)一步強(qiáng)化新一代的太陽能車。
結(jié)論
因為我們在這個專案使用即時監(jiān)測系統(tǒng)，且太陽能車所能提供的資料范圍太過廣泛，所以我們初并無法確定主要的焦點為何。隨著專案的進(jìn)展，我們于競賽與設(shè)計階段，均透過CompactRIO 繪制出電池在不同溫度下的放電率圖表，并借以了解自制太陽能矩陣的效能。本專案從設(shè)計、實際比賽，到后續(xù)分析的所有階段，CompactRIO 實在助益良多。我們成功使用CompactRIO 為太陽能車開發(fā)了監(jiān)控系統(tǒng)，且針對未來的更多太陽能專案，我們亦準(zhǔn)備繼續(xù)使用相同的機(jī)箱與控制器。

利用下一代醫(yī)學(xué)成像技術(shù)以及PXI模塊化儀器系統(tǒng)與NI LabVIEW進(jìn)行進(jìn)展性癌癥研究
概述：使用OCT技術(shù)與授予專利的光源技術(shù)，并通過帶有32個PXI-5105數(shù)字化儀的256同步通道的高速(60Ms/s）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)予以實現(xiàn)。

OCT是一種非入侵式成像技術(shù)，它提供半透明或不透明的材料的表下、斷層圖像。OCT圖像使我們可以以與一些顯微鏡相近的精度可視化地展現(xiàn)組織或其他物體。OCT越來越受到研究人員的關(guān)注，因為它具有比核磁共振成像（MRI）和正電子發(fā)射型斷層成像（PET）等其他成像技術(shù)高很多的分辨率。此外，該方法不要求我們作其他準(zhǔn)備，而且對于患者非常安全，因為我們使用的激光輸出能量非常之低并且無需使用電離輻射。
OCT利用一個低功耗光源及其相應(yīng)的光反射以創(chuàng)建圖像，該方法類似于超聲，但我們監(jiān)測的是光波，而不是聲波。當(dāng)我們將一束光投射在一個樣品上，其中大部分光線被散射，但仍有小部分光線以平行光的形式反射，這些平行光可以被檢測到并用于創(chuàng)建圖像。
別系統(tǒng)概覽
我們的任務(wù)便是利用光學(xué)解復(fù)用器創(chuàng)建一個高速傅立葉域OCT系統(tǒng)，以支持來自以192.2 THz為中心頻率、頻率間隔為25.0 GHz的寬帶入射光（波長為1559.8 nm）的256個窄頻帶的分隔。頻譜分離使得PXI-5105數(shù)字化儀的256個高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）通道能以60 MS/s的采樣率進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并對所有的頻帶進(jìn)行同步檢測。
我們的系統(tǒng)包含32塊8通道的PXI-5105數(shù)字化儀，它們分布在三個18槽的NI PXI-1045機(jī)箱上。我們利用NI PXI-6652定時與同步模塊和NI-TClk同步技術(shù)，實現(xiàn)不同機(jī)箱上的數(shù)字化儀的同步，它提供了數(shù)十皮秒精度級的通道間相位同步性。我們選用PXI-5105是因為其高通道密度——每塊板卡八個輸入通道，這樣使得256個高速通道的系統(tǒng)保持較小的外形尺寸。當(dāng)我們完成數(shù)據(jù)采集之后，我們利用LabVIEW進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和可視化展示。
利用傅立葉域OCT系統(tǒng)中的光解復(fù)用器充當(dāng)頻譜分析儀，實現(xiàn)了每秒六千萬次軸向掃描的OCT成像。利用一臺共振掃描裝置進(jìn)行幀速率為16 kHz、每幀1400 A-線和3毫米深度范圍的左右掃查，我們的OCT成像展示了23 μm的精度。
系統(tǒng)深度描述
在我們的系統(tǒng)中，所采用的光源是一個寬帶超發(fā)光二極管（SLD，由NTT電子提供原型產(chǎn)品）。我們利用一個半導(dǎo)體光放大器（SOA，來自COVEGA公司，BOA-1004型）放大該SLD的輸出光信號，并利用耦合器（CP1）將其等分導(dǎo)入到樣本支路和參考支路。我們調(diào)整SOA1的輸出光信號強(qiáng)度，使得樣本信號的功率為9 mW，以滿足ANSI的安全限制。我們的系統(tǒng)利用一個準(zhǔn)直透鏡（L1）和一個物鏡（L2），將樣本支路光信號導(dǎo)入到采樣點（S）。我們使用一個共振掃描裝置（RS、光電產(chǎn)品、SC-30型）和一個電鏡（G，劍橋技術(shù)出品，6210型）掃描采樣點的光束。我們的系統(tǒng)利用光照明光學(xué)收集來自采樣點的后向散射或后向發(fā)射的光信號，并利用一個光循環(huán)裝置C1將其導(dǎo)入至SOA2（來自COVEGA公司，BOA-1004型）。我們通過一個耦合器CP2（耦合比為50：50）整合SOA2的輸出信號與參考光信號。該參考支路由光循環(huán)裝置C2、準(zhǔn)直透鏡L3和參考反射鏡RM組成。
我們的系統(tǒng)利用兩只光解復(fù)用器（OD1與OD2）分離CP2的輸出信號，以實現(xiàn)平衡檢測。它利用平衡圖片接收裝置（來自New Focus公司，2117型）——共有256個圖片接收裝置，檢測來自這兩個OD的具有相同光頻率的輸出信號。它利用前述快速多通道ADC系統(tǒng)的32塊PXI-5105數(shù)字化儀，檢測來自圖片接收裝置的輸出信號。所采集數(shù)據(jù)在單次采集過程中存儲于數(shù)字化儀的板載深度存儲器中，然后傳輸至計算機(jī)供分析。
就同步檢測干涉頻譜而言，OD-OCT與SD-OCT相似。其差別在于OD-OCT同時在不同頻率以數(shù)據(jù)采集速率檢測整個干涉圖譜，而不是像SD-OCT那樣——在某個時間跨度內(nèi)累計輸入到CCD檢測裝置中。因而，它根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集速率——在現(xiàn)有系統(tǒng)中該速率高達(dá)60 MHz——來確定軸向掃描速率。共振掃描裝置的16 kHz速率確定了幀速率。我們僅使用了一個掃描方向進(jìn)行數(shù)據(jù)采集（50%的占空比），從而得到每幀的采樣時間為31.25 μs。該系統(tǒng)在每幀中獲得1875次軸向掃描；然而，由于共振掃描裝置的左右掃查呈高度非線性，我們僅使用了1400次軸向掃描，舍棄了475次軸向掃描。
研究結(jié)果
我們將動態(tài)范圍定義為點擴(kuò)散函數(shù)（PSF）的峰值與樣本支路暢通時的背景噪聲間的比值。我們根據(jù)結(jié)果估計，動態(tài)范圍在各種深度下均約為40 dB并隨著深度加深略有下降。OD-OCT的一個技術(shù)優(yōu)勢在于AWG的每個通道所檢測的頻帶寬度小于25 GHz的頻率間距。40 dB的動態(tài)范圍基本足夠生物組織的測量。
我們利用中性密度濾光鏡將發(fā)射光衰減了39.3 dB。粗實曲線是在阻塞樣本光信號的情況下測量所得的背景噪聲。由這些數(shù)值確定的敏感度按照右手側(cè)的垂直刻度標(biāo)示。
圖像的滲入深度約1毫米，淺于通常利用SS-OCT或SD-OCT獲得的2毫米滲入深度。這是由低敏感度決定的。為得到一幅3D圖像，需要大量的OCT截面。受限于存儲器的大小，我們把采樣率降至10 MHz。

使labview用于電廠保護(hù)的發(fā)電機(jī)綜合數(shù)據(jù)采集與分析裝置
概述：采用NI 的LabVIEW 和CompactRIO 硬件平臺實現(xiàn)了水輪發(fā)電機(jī)的數(shù)據(jù)采集及分析裝置各個裝置通過以太網(wǎng)將相應(yīng)的數(shù)據(jù)和故障分析的結(jié)果傳輸?shù)奖O(jiān)控中的服務(wù)器上。

應(yīng)用方案：
水輪發(fā)電機(jī)側(cè)裝配一套數(shù)據(jù)采集及分析裝置，各個裝置通過以太網(wǎng)將相應(yīng)的數(shù)據(jù)和故障分析的結(jié)果傳輸?shù)奖O(jiān)控中的服務(wù)器上，整個系統(tǒng)主要包括三個部分：
1. 采用工業(yè)控制計算機(jī)作為，監(jiān)控中心的存儲以及監(jiān)控服務(wù)器
2. 采用NI 公司的實時嵌入式處理器、FPGA模塊、采集卡組成高速數(shù)據(jù)采集及分析裝置
3. 采用相應(yīng)的傳感器對相關(guān)的電測量和非電量進(jìn)行采集，通過前端信號處理模塊處理之后送到高速數(shù)據(jù)采集及分析裝置的采集卡，以作為后續(xù)存儲與分析的信號輸入。


投放市場的必要性
發(fā)電廠的機(jī)組故障錄波器基本上都沒有使用，老式的故障錄波器也正是要更新?lián)Q代的時候，而且隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，電力的需求越來越緊張，電網(wǎng)的建設(shè)步伐也在加快，電力系統(tǒng)故障錄波器作為系統(tǒng)事故分析不可缺少的組成部分，市場的需求正在日益的增加。
使用NI 的硬件提高開發(fā)速度
CompactRIO硬件的高可靠性，實時處理器的，以及FPGA的并行高速計算能力以及LabVIEW的信號處理能力和便捷開發(fā)為本裝置的研制提供了一個比較合適的軟硬件平臺。

我們使用 NI LabVIEW 與 NI TestStand 開發(fā)靈活的軟件架構(gòu)，以解決目前及未來的測試需求。這套軟件的功能眾多，能夠測試不同版本的產(chǎn)品，以及開放式與封閉式硬件。使用 NI TestStand，我們可以利用商業(yè)可用的測試執(zhí)行功能來節(jié)省開發(fā)時間。
使用定制化的操作界面，操作員可以登陸、載入選出的測試序列，然后監(jiān)控測試過程。界面也會提供即時資料更新給操作員、生成測試報告，然后將所有的測試資訊記錄到資料庫中，供日后分析之用。我們在 LabVIEW 中撰寫個別的測試，這也可以節(jié)省開發(fā)時間，因為我們擁有龐大的函數(shù)庫可以測量、與硬件連接、分析結(jié)果，以及顯示。通過模塊化操作界面進(jìn)行序列控制，并將其與個別測試模塊分開，我們便能將開發(fā)的成果使用于更多有類似測試需求的產(chǎn)品上。以統(tǒng)一的格式記錄所有的數(shù)據(jù)，我們的研發(fā)與生產(chǎn)工程師就能進(jìn)行分析并找出趨勢，并制作生產(chǎn)收益的報告。他們也會使用數(shù)據(jù)分析失敗原因，并在設(shè)備制造的過程中找出待改進(jìn)之處。記錄中擁有所有的測試資料，包含使用的序列、參數(shù)、測試儀器的校正日期、測試時間，以及產(chǎn)品的通過 / 失敗狀態(tài)。

使用LabVIEW 與DAQ 監(jiān)控人體于動態(tài)平臺上的擺動
概述：使用NI LabVIEW軟體搭配NI資料擷取(DAQ)硬體建構(gòu)平臺，其表面具備122組應(yīng)力感測電阻器(FSR)并能以200 Hz進(jìn)行取樣，以量測人體擺動與平衡的控制情形。

人體即使在直立時，亦需隨時保持著穩(wěn)定性。人體整合多種機(jī)制，才能避免身體在靜、動態(tài)的條件下跌倒。測力板(Force platform) 與Stabilogram 均為量測、量化人體平衡度的標(biāo)準(zhǔn)。另根據(jù)時間概念而搜集壓力中心(COP)，以呈現(xiàn)姿勢控制的結(jié)果?；旧鲜且员砻嬷稳梭w中心，再垂直投射相關(guān)應(yīng)力。主機(jī)電腦將根據(jù)FSR 的訊號而執(zhí)行一系列的計算作業(yè)，以取得COP (如圖1)。

圖1. 負(fù)責(zé)計算人體足部擺動的程式圖區(qū)塊
大多數(shù)的姿勢與平衡計量技術(shù)，均是主動操作姿勢或平衡狀態(tài)，再計算出人體的反應(yīng)。在此系統(tǒng)中，我們是讓人體于不穩(wěn)定的支撐表面上保持平衡，達(dá)到自我反應(yīng)的效果。若讓人體站在可移動的支撐表面上，亦可達(dá)到相同的變數(shù)。針對任何測試點，我們的平臺可達(dá)到不同方向的平衡紊亂(如圖2)。
在銜接儀器之后，此平臺可隨時追蹤人體COP 的移動，再顯示各種狀態(tài)下的人體穩(wěn)定程度。此時如BOSU Balance Trainer 的動態(tài)表面就極其重要，可完整補(bǔ)償姿勢控制器統(tǒng)，而模擬動態(tài)條件。與僅能模擬靜態(tài)條件的靜態(tài)平臺相較，動態(tài)表面更能呈現(xiàn)病理學(xué)方面的問題。
儀器控制
此堅固平臺的直徑為635 mm，非平面的圓頂直到動態(tài)平臺之處均為柔軟材質(zhì)(如圖2)。另有薄薄一層FSR 排列為陣列，固定于平臺之上。我們另于平臺之上安裝感測器，以捕捉不同的站立姿勢，并達(dá)到更大的儀控面積(如圖2)。此系統(tǒng)好能盡量減少各種限制。
使用LabVIEW和PXI定位飛行過程中飛機(jī)的噪聲源
概述：基于NI LabVIEW軟件搭建一個應(yīng)用程序，并使用NI PXI硬件從布置在跑道上的相位麥克風(fēng)陣列采集數(shù)據(jù)。

研究客機(jī)上的噪聲源
為了能開發(fā)出更為安靜的客機(jī)，我們定位所有的噪聲源，以加強(qiáng)我們對噪音生成原理的認(rèn)識。在開發(fā)一架飛機(jī)時，我們可以通過數(shù)值分析和模型測試預(yù)測噪音等級。然而，實際飛機(jī)噪音的屬性和特性只能在實際飛行測試中才能獲得。利用聲音波束成形技術(shù)來定位噪音源是一種有效可行的方法。波束成形是一種使用定位噪聲源的方法，同時能獲得噪聲源的振幅。雖然我們在JAXA項目上小型模型飛機(jī)的風(fēng)洞測試和飛行測試中已經(jīng)發(fā)展并改進(jìn)了這項技術(shù)，但還未曾將這項技術(shù)應(yīng)用于實際飛行的飛機(jī)中。2009年，我們擁有了一架小型Mitsubishi MU-300 Diamond商務(wù)機(jī)。2010年，我們開始在跑道上設(shè)置了相位麥克風(fēng)陣列，通過噪聲源定位測量來驗證我們現(xiàn)有的技術(shù)，并找到可以提高的空間。
相位麥克風(fēng)陣列的測量
相位陣列包含了許多麥克風(fēng)，分布在一個大直徑的范圍上。利用噪聲源的聲波到達(dá)每個麥克風(fēng)時間的微小差別，我們可以估算出每個噪聲源的位置和強(qiáng)度。在這個測試中，我們設(shè)計了相位陣列來辨識飛行于120米高度的飛機(jī)上兩個相距4米的1kHz音頻信號。這個相控陣列包含了99個麥克風(fēng)，分布在一個直徑30米的圓形區(qū)域上。
飛行中的噪聲源定位測試包括飛機(jī)發(fā)動機(jī)狀態(tài); 聲覺測量，以及飛機(jī)飛過相位陣列時的位置、高度和速度。因為飛機(jī)產(chǎn)生的噪音在傳輸?shù)降孛纣溈孙L(fēng)的過程中會被大氣削弱，因此我們還需要記錄氣象數(shù)據(jù)，例如風(fēng)向、速度、溫度和濕度。