虚拟仪器概述-成都软件公司

传统的真人脸仪主要由三个功能块组成：信号采集与控制单元、信号分析与处理单元、结果表达与对象输出单元。因为这些功能块基本上都是以硬件或者固化软件的形式存在。产品已在出厂时设置。因此，传统仪器设计复杂，灵活性差。没有独立使用和手动操作模式，功能仅限于简单模仿手动操作的步骤。不方便。随着计算机技术、集成电路技术和通信技术的飞速发展，仪器技术领域发生了巨大的变化。美国国家仪器公司于20世纪80年代中期首次提出基于计算机技术的虚拟仪器概念，将虚拟侧测技术带入了一个新的发展时期。随后，它开发并推出了多种用于仪器总线系统的虚拟仪器VI（Virtual Instrumentation）。

1.1.1 虚拟仪器的概念

虚拟仪器vi是计算机技术介入仪器锁城而形成的一种新型仪器。它建立在以通用计算机为核心的硬件平台上。它由用户设计和定义。有虚拟操作面板，侧测功能由用户控制。一种由测试软件实现的计算机仪器系统。在虚拟仪器中，以计算机为核心，将计算机系统和仪器系统有机地结合成一个整体，使仪器的结构理念和设计观点发生了翻天覆地的变化。

49. 虚拟仪器从组成的角度来看，就是利用计算机设备和相应的硬件及专用软件，组成一种既具有普通仪器的四大功能，又具有特殊功能的新型高端低成本仪器。普通仪器所没有的功能。

从应用的角度来看，仿真仪利用了计算机强大的图形环境。建立了友好的虚拟仪表板（前面板）。操作者通过友好的图形界面和图形化的编程语言控制仪器的运行，完成信号的采集、分析、判断、显示、存储和数据生成。图1 显示了使用LabVIEW 设计的虚拟直流数字电压表的前面板。

1.1.2 虚拟仪器的发展、特点及优势

随着电子技术、计算机技术和网络技术的飞速发展和应用，电子测量下的肝库狗存贮量。虚拟直流数字电压表的前面板定量仪器不断完善。数字仪表、智能仪表、模拟仪表依次出现。同时也从单一的仪器逐渐发展到盛嘉仪器系统、虚拟仪器系统等。

虚拟仪器技术的开发和应用是基于宇果NI公司于1986年设计的LabVIEW，这是一个集图形开发、调试和程序于一体的集成开发环境。实现了虚拟易书的概念。 NI还提出了“软件即仪器”（The software is the instrument）的概念，充分说明软件在虚拟仪器中的作用是极其困难的。它的出现使用户能够定义自己的仪器，灵活设计仪器系统，满足多样化的实际需求。随着虚拟仪器软件开发平台和硬件的发展，缩短了大陆基于虚拟仪器的测试系统的开发周期，降低了成本，提高了测试速度、精度和复用性，更易于维护和扩展.

1997年，NI推出了新的仪器总线标准——PXI总线标准。 PXI总线方式是在PCI通用惯例的核心技术基础上加入成熟的技术规范和要求，加入多板同步触发总线的参考时钟，适用于需要精确定时的星型触发总线，从而用于相邻模块的高速通信的本地总线。

1998年，一批生产PC数据采集产品的厂商宜步成立了“开放数据采集协会.ODAA”。并公布了“开放数据采集标准.ODAS”。该标准的最终目标是使不同厂商生产的PC数据采集软件和硬件具有广泛的互换性。与WAS相关的标准之一是可互换虚拟仪器设备（Interchangeable Virtual Instruments.M）。这是在VXI即插即用技术上发展起来的一项新技术。无需更改软件即可更换测试系统中的仪器。也就是说，IVI 示波器驱动程序是所有IVI 兼容示波器通用的，无需考虑制造商或测试平台。

VXI仪器最近出现了模块中的子模块构建方案。即在原有模块引脚上安装若干个微型化模块，更有效地利用标定空间，进一步提高仪器构造的灵活性。近两年来，构成虚拟仪器系统的软、硬件技术都有了新的发展，尤其是传感器技术、采集内核技术、软件平台技术等方面发展迅速。例如，IEEE 1344-VXI 外部控制器接口具有高数据传输和泵浦速率（高达400 Mbits）以及低成本的优势。GPIB-USB 控制器还为仪器控制提供了增强的性能。

总之，虚拟仪器是一种功能更多的仪器，对传统仪器的概念有很大的改变。它将代表未来仪器发展的一个重要方面。

方向。
在虚拟仪器系统中.硬件仅仅是为了解决信号的翰入输出问题.软件才是整个系统的关键。用户可以通过修改软件的方法，很方便地改变、增减仪器系统的功能与规模，所以有“软件就是仪器”之说。虚拟仪器技术的出现，彻底打破了传统仪器仅由厂家定义，用户无法改变的模式，虚拟仪器技术给用户一个充分发挥自己的才能、想象力的空间。用户(而不是厂家)可以根据自己的需求，设计自己的仪器系统，以满足多种多样的应用需求。

与传统仪器相比，虚拟仪器几有以下特征和优势。
(1)打破了传统仪器的“万能”功能概念，将信号的分析、显示、存储、打印和其他管理集中交由计算机来处理。由于充分利用计算机技术，完兽了数据的传愉、交换等性能，使得组建系统变得更加灵活、简单。
(2》强调“软件就是仪器”的新概念.软件在仪答中充当了以往由硬件甚至整机实现的角色。由于减少了许多随时间可能深移、需要定期校准的分立式棋拟硬件，加上标准化总线的使用，使系统的侧最精度、侧量速度和可重复性都人大提高。网时由于虚拟仪器中装有视、听、触、动觉的传感及反映装置.根据人类视觉、听觉的心理生理特点，由计算机生成通真的三位立体图像，使人们获得多种感知效果.从而达到身临其境的感觉。
(3)仪器由用户自己定义，系统的功能、规模等均可通过软件修改、增减，可方便地同外设、网络及其他应用连接.提高了仪器的交互性。虚拟仪器通过提供给用户自己创建仪器的可贡复使用翻代码库，处理棋块间通信、定时、触发等功能，强调在通用计算机平台的撰础上，通过软件和软面板，把由厂家定义的传统仪舒转变为由用户定义的、由计算机软件和几种棋块组成的专用仪器。虚拟仪器的出现，彻底打破了传统仪卷由厂家定义、用户无法改变的摸式，给了用户一个充分发挥自己能力和想象力的空间。
(4)虚拟仪器的开放性和功能软件的模块化.使用户可以将仪器的设计、使用和管理统一到虚拟仪器标准，提高资浑的重复利用率.使系统组建时间缩短，功能易于扩展.管理规范。使用筒便，软2硬件生产、维护和开发的费用降低。虚拟仪器既可以作为单台数字式侧试仪器使用，又可以构成较为复杂的侧试系统，甚至通过高速计算机网络构成分布式侧试系统，进行远程监控及故障诊断。此外，用基于软件体系结构的虚拟仪器系统代钾纂于硬件体系结构的传统仪舒，还可以大大节省仅器购买、维护费用。
可见，与传统仪器相比，虚拟仪器在智能化程度、处理能力、性能价格比、可操作性等方面都具有明显的技术优势。有许多传统仪器无法比拟的优点，使得虚拟仪器的应用领城非常广泛。虚拟仪器与传统仪器的比较如表1-1所示。

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