虛擬儀器技術的核心思想是利用計算機的硬/軟件資源,使本來需要硬件實現的技術軟件化(即虛擬化),以便最大限度地降低系統成本,增強系統的功能與靈活性。基于軟件在VI系統中的重要作用,美國NI公司提出了“軟件就是儀器”的口號。
2.1程序前面板設計
前面板相當于真實儀器可操作的面板,可以通過操作此面板來完成需要的任務,此前面板包括:開始運行按鈕,數字I/O線控制按鈕,通道選擇,輸入采集次數控制量,顯示均值和圖形顯示幾個控件。
2.2程序框圖設計
在LabVIEW中,程序框圖相當于真實儀器內部的器件和連線,這才是軟件編程中的靈魂。這部分主要包括信號獲取模塊,I/O控制模塊,信號分析模塊,數據獲取模塊和數據顯示模塊。本系統掃描了40個已知粗蛋白含量的整粒小麥樣品,得到40個光譜圖數據,然后用36個樣品(4個被剔除)的光譜數據對整理小麥粗蛋白含量進行建模和預測,其中26個作為校準集,用于建立小麥粗蛋白含量與光譜數據之間的校準模型;10個作為預測集,用于檢驗模型的預測能力。校準集樣品的建模模型為: C=4.77-60.24A890+122.17A910-40.63A940+83.83A1020-89.66A1050其中,C為整粒小麥樣品粗蛋白的含量,A890,A910,A940,A1020,A1050為對應波長點的吸光度。
根據此關系模型,將掃描到的光譜圖中對應波長的吸光度值代入,即可得到某一整粒小麥粗蛋白含量值。其中校準集中預測值與化學值的相關系數為R=0.845,標準差為SEC=0.84。預測集中預測值與化學值的相關系數為R=0.834,標準差為SEP=0.93。
由于建模樣品量少以及儀器本身掃描光譜也存在一定的誤差,其預測結果與真實化學值之間存在一定偏差,由上面的圖可以看出,盡管如此,在精度要求不很精密的場合(如現場測量、快速檢測等),已經可以用于對整粒小麥粗蛋白含量進行快速無損檢測了。
此系統利用計算機豐富的軟件資源,實現了部分硬件的軟件化,節省了物質資源,其硬件和軟件都采用標準化、模塊化和系統化的設計原則,系統性能穩定,調試、擴展和維護方便,人機界面友好,增加了系統的靈活性,能直接實時地對測試數據進行分析和處理。同時將本軟件程序打包成可執行程序,可在沒有安裝LabVIEW軟件的電腦上運行,使其不依賴于編程軟件來執行,增加了它的適用范圍和靈活性。
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