易 超， 王志畅， 刘国扬， 孔迎辰

(东华理工大学化学生物与材料科学学院，江西抚州 344000)

基于LabVIEW的液相色谱仪操作面板及仿真信号系统的设计

易 超， 王志畅， 刘国扬， 孔迎辰

(东华理工大学化学生物与材料科学学院，江西抚州 344000)

利用LabVIEW虚拟仪器编程系统，开发了模拟液相色谱仪操作面板及仿真液相色谱图的虚拟仪器。液相色谱仪设置面板主要是通过编程、函数运算等操作，实现了数字键输入并显示的功能，很好的模拟了实际仪器操作面板。实现仿真液相色谱图，是通过绘制多个正态分布曲线，在x-y图中显示出来，得到良好的峰形，可以运用到新型仪器设计开发与实验教学当中。

LabVIEW;液相;虚拟仪器;色谱图仿真;模拟控制面板

易超，王志畅，刘国扬，等.2012.基于LabVIEW的液相色谱仪操作面板及仿真信号系统的设计［J］.东华理工大学学报:自然科学版，35(2):182-184.

Yi Chao，Wang Zhi-chang，Liu Guo-yang，et al.2012.Design of velocity panel and simulation signal system based on LabVIEW HPLC［J］.Journal of East China Institute of Technology(Natural Science)，35(2):182-184.

随着计算机技术、软件技术的发展，新的测试方法、仪器结构不断涌现(陈波等，2008)。在受硬件局限的情况下，可以通过软件设计来弥补。与传统仪器相比，虚拟仪器具有以下优点:①可以将繁琐、复杂的计算交给计算机，不仅提高了效率，还减少了人为误差(孙兴奇，2009);②可以将实验过程通过图片、动画表现出来，更直观、形象地展示实验;③可以仿真信号，减少实验准备、实验中药品、用品的耗费，节省了时间;④可用于练习和教学上，在实验仪器不足、实验时长不够时作为补充等。

LabVIEW软件是美国NI公司推出的一种采用图形化编程语言的程序设计系统，提供了丰富的函数，具有强大的信号处理功能，简单易学，编程方式简单、直观，被广泛的应用于各种行业中，如汽车、半导体、航空航天、交通运输、高校实验室、电信、生物医药与电子等(王磊等，2007;贺天柱等，2005;Dumitrescu et al.，2009)。笔者利用 LabVIEW 软件设计平台，通过编程、函数运算等操作，实现了数字键输入并显示的功能，模拟液相仪器流速设置面板及对液相色谱图进行仿真。

1 液相色谱仪操作面板设计

进行液相实验时，首先要设置最佳的流速及波长，并且许多仪器都有一个控制面板，通过虚拟仪器的设计，模拟仪器设置面板，实现面板的功能并显示出来，就能为构建功能更加强大的虚拟仪器打下基础。

为了更好地仿真实际仪器，本文通过拍照得到面板图片，并将其作为此虚拟仪器的背景，在按键、屏幕、开关等相应的位置放置相应功能的虚拟仪器控件，如按钮、文本框、数字框等(图1)，将这些控件的颜色设置为透明，这样一来所看到的就是仪器的平面，当鼠标点击相应的位置时，按钮响应，得到相应的结果，并且在屏幕位置的文本框中显示效果。其功能主要包括数字键的输入、调整输入焦点，调整屏幕亮度等，在实现数字键操作上，采用一个事件结构当按下数字键时，对文本框相应赋值(图2)。再由流速计算得到的相应压力值也显示在屏幕上;移动焦点是通过创建文本框背景色的属性节点，按下“上下”键相应文本框被背景色改变，屏幕亮度得到改变。

2 仿真液相色谱图

在进行化学仪器实验中，会接触到各种波形，LabVIEW具有强大的信号仿真能力。在对液相色谱图信号仿真中，主要是以正态分布曲线为基础，加一个常量，即实际情况下的仅有流动相的信号，再进行波形叠加、加噪等操作。

图1 液相流速设置面板虚拟仪器前面板Fig.1 Front panel of virtual instrument of HPLC flow rate setting panel

图2 液相流速设置面板数字键输入程序Fig.2 Program of number－ key inputting of HPLC flow rate setting panel

2.1 单组分色谱图

首先构建一个浮点数数据类型计算呈正态分布f(x)的子VI，分别选择人工输入或随机产生σ，μ值，确定峰形(刘志广等，2006)，得到的结果在xy图中显示，面板效果如图3。

图3 单组分色谱图Fig.3 Single-component chromatogram

通过一个For循环，在0～50之间均匀取值作为x值，通过求f(x)的子VI，计算得到y值，将两个值连接到“绘制XY图”函数节点上，最后得到一个具有单峰的图谱。程序框图如图4。LabVIEW程序中的子程序被称作子VI，即将一些代码封装成为一个子VI，也是以图标的形式出现，可以直接调用(王磊，2007)。在这部分程序中，就运用了这点，首先是使用了求f(x)得到正态分布曲线的一个子VI，还调用了一个求峰高、半高峰宽、峰面积的子VI。调用子VI的程序，使程序结构更加清晰、明了。

2.2 两组分色谱图

对两个单峰图谱进行加和，便得到了两组分的色谱图(图5)。如果继续叠加，就能得到多峰的谱图。由于采用的是正态分布曲线，谱图呈现了良好的波形，易于让用户了解色谱图状况。而要让其更接近于实际谱图，需要对其进行加噪处理。得到了色谱图后，将计算得到的保留时间、峰高、半高峰宽、峰面积的值显示在一个文本框中，得到分析结果表(表1)。还可以编程对得到的值，进一步的分析，进行定性及定量。

表1 分析结果表Table 1 Analysis results

3 结论

经过测试，编程得到的虚拟仪器，实现了设置面板操作，仿真色谱图的功能，可以运用到教学实验中，但功能还不够强大，需要对其进行进一步的丰富使其更加人性化，最终与硬件联系起来，实现仪器控制和远程控制。也可以通过这样的方式，将其应用到其它仪器上去。由于LabVIEW编程简单方便，很容易实现个性需要，在化学虚拟仪器方面必然会出现更多的应用。

陈波，李强，孙言飞.2008.基于LabVIEW平台的电化学测试系统的构建［J］.新疆大学学报:自然科学版，25(3):303-307.

贺天柱，孙喻.2005.虚拟仪器技术及其编程语言LabVIEW［J］.现代电子技术，(15):61-63.

刘志广，王雅彬，张永策.2006.液相色谱网络虚拟仪器与虚拟实验室的构建［J］.实验室研究与探索，25(6):617-620.

孙兴奇.2009.基于LabVIEW的虚拟电子实验室的构建［J］.机电产品开发与创新，(5):201-203.

王磊，陶梅.2007.精通LabVIEW 8.0［M］.北京:电子工业出版社:8.

Dumitrescu C，Olteanu R L，Gorghiu L M，et al.2009.Using virtual experiments in the teaching process［J］.Procedia Social and Behavioral Sciences，1:776-779.

Design of Velocity Panel and Simulation Signal System Based on LabVIEW HPLC

YI Chao， WANG Zhi-chang， LIU Guo-yang， KONG Ying-chen
(Faculty of Chemistry Biology and Material Science，East China Institute of Technology，Fuzhou，JX 344000，China)

The HPLC velocity setting panel and simulation HPLC chromatography of the virtual instrument is developed based on LabVIEW virtual instrument programming system.The HPLC settings panel can finish input and display of number key through programming and functional operation，which is realization of model based on real instrument panel.The figure of simulator HPLC chromatography with perfect peaks is displayed through multi-normal distribution curves along with an x and y axis.It can be used in the design and development as well as teaching of new instrument.

LabVIEW;HPLC;virtual instrument;chromatogram simulation;analog control panel

O652.2

A

1674-3504(2012)02-0182-03

10.3969/j.issn.1674-3504.2012.02.014

2011-10-14 责任编辑:吴信民

易 超(1987—)，男，硕士生，主要从事化学虚拟仪器的研究。E-mail:yichaoeng@163.com