虛擬儀器-文獻綜述(共5頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上現 代 測 試 技 術課 程 考 核 論 文班級 汽服11-1BF 學號 姓名 李會 序號 09 2014年6月12日虛擬儀器摘要：本文從虛擬儀器的起源、發(fā)展入手，簡單介紹虛擬儀器的組成功能，比較虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的不同,通過了解虛擬儀器系統(tǒng)四大優(yōu)勢和特點，展望虛擬與儀器在未來的發(fā)展。虛擬儀器是以一種全新的理念來設計和發(fā)展的儀器，他是90年代發(fā)展起來的一項新技術，主要用于自動測試、過程控制、儀器設計和數據分析等領域，其基本思想是在儀器設計或測試系統(tǒng)中盡可能用軟件代替硬件，即“軟件就是儀器”，他是在通用計算機平臺上，根據用戶需求來定義和設計儀器的測試功能，其實質是充分利

2、用計算機的最新技術來實現和擴展傳統(tǒng)儀器的功能。關鍵詞：虛擬儀器 程序 發(fā)展前景 示波器1電子測量儀器的發(fā)展電子測量儀器發(fā)展至今，大體可分為四代：模擬儀器、數字化儀器、智能儀器和虛擬儀器。第一代模擬儀器如指針式萬用表、晶體管電壓表等。第二代數字化儀器，如數字電壓表、數字頻率計等，這類儀器目前相當普及。這類儀器將模擬信號的測量轉化為數字號測量，并以數字方式輸出最終結果，適用于快速響應的較高準確率的測量。第三代智能儀器，這類儀器內置微處理器，既能進行自動測試又具有一定的數據處理能力，可取代部分腦力勞動，習慣上稱為智能儀器。它的功能模塊全部都是以硬件（或固化的軟件）的形式存在，相對虛擬儀器而言，無論是

3、開發(fā)還是應用，都缺乏靈活性。第四代虛擬儀器，它是現代計算機技術、通信技術和測量技術相結合的產物，是傳統(tǒng)儀器觀念的一次巨大變革，是將來儀器產業(yè)發(fā)展一個重要方向1。2傳統(tǒng)儀器的缺陷傳統(tǒng)的測量儀器是一個自封閉的系統(tǒng)，它作為獨立的設備擁有自己的機箱包括各種開關旋鈕的操作面板，信號輸入輸出端，指針式或LED顯示表，CRT或LCD波形顯示窗口，打印輸出端口。儀器內部包括有傳感器、信號處理器、A/D轉換器、微處理器、存儲器和內部總線等專門化的電路。通過這些電路來轉換、測量、分析實際信號，并將結果以各種方式顯示。但是由于儀器所包含的功能均由儀器廠家定義，所有的功能塊全部都是以硬件(或固化了的軟件)的形式存在于

4、測量儀器中，單臺儀器的功能單一、固定，用戶無法根據實際需要改變或擴展儀器功能2。而在實際應用中，電子工程師往往需要用到多種不同的測量功能，在進行野外實地測量的情況下，在測量的信號種類較多的情況下，在需要對被測信號進行存儲、離線分析的情況下，傳統(tǒng)測量儀器就體現出了諸多的不便和功能上的局限。雖然電子計算機技術的發(fā)展給傳統(tǒng)的儀器注入了強大的活力。特別是微電子技術和大規(guī)模集成電路的發(fā)展，促進了數字化儀器，智能儀器的快速發(fā)展，使其功能越來越強，精度越來越高，性能越來越好。但是，傳統(tǒng)的測量儀器的固有局限性并沒有根本改變3。3虛擬儀器的提出及發(fā)展虛擬儀器(VI- Virtual Instrument)是指通

5、過應用程序將通用計算機與功能化硬件結合起來，用戶可通過友好的圖形界而操作計算機，就像在操作自己定義、自己設計的單個儀器一樣，從而完成對被測量的采集、處理、分析、判斷、顯示、數據存儲等。在這種儀器系統(tǒng)中，各種復雜測試功能、數據分析和結果顯示都完全由計算機軟件完成，在很多方面有傳統(tǒng)儀器無法比擬的優(yōu)點，如使用靈活方便、測試功能豐富、價格低廉、一機多用等，這些使得虛擬儀器成為未來電子測量儀器發(fā)展的主要方向之一3。國外的儀器產業(yè)早在上個世紀80年代末就開始了虛擬儀器的研究工作。在90年代以美國國家儀器公司(NI), Motorola公司等著名企業(yè)為代表，開始了儀器產業(yè)從數字化儀器、智能儀器向虛擬儀器的過

6、渡。伴隨著IT技術的飛躍發(fā)展，虛擬儀器的概念使得現代計算機技術、通信技術和測量技術達到了前所未有的緊密結合，進而引發(fā)了傳統(tǒng)儀器觀念的一次巨大變革4。虛擬儀器產業(yè)在國內的現狀和發(fā)展態(tài)勢不容樂觀。由于虛擬儀器是隨著傳統(tǒng)電子測控技術、計算機技術和通訊技術不斷發(fā)展、不斷完善而產生的一項綜合性結構化電子測量與控制技術。但是我國的計算機技術通信電子等產業(yè)的起步比較晚，相對滯后與歐美國家，因此我國對虛擬儀器的研究起步也比較晚，發(fā)展比較緩慢。知道上個世紀末才開始對虛擬儀器的研究。我國對于虛擬儀器的研究還處在初級起步階段，在我國從事虛擬儀器研究和開發(fā)的科研單位數量很少，而且沒有同國際虛擬儀器產業(yè)接軌，大多數的企

7、業(yè)只是作為國外知名的虛擬儀器廠家的銷售代理商的身份存在著，并沒有形成自主研究，自主開發(fā)，自主銷售的機制。一些高等院校和附屬高科技公司，在研究和開發(fā)儀器產品和虛擬式儀器設計平臺以及引進消化NI公司、HP公司的產品等方面做了一系列有益工作，取得了一批矚目的成果。虛擬儀器發(fā)展至今經歷的四個階段，第一階段利用計算機控制測量儀器，第二階段，插入式計算機數據采集卡技術的進步，VIX儀器總線標準的確立，使得儀器的技術得以開放。第三階段，虛擬儀器逐漸得到認同和采用，第四階段，網絡化虛擬儀器的快速發(fā)展。隨之VI驅動標準化及軟件開發(fā)環(huán)境的發(fā)展，代碼復用已經成為儀器編程中的基礎，使得用戶可以避免編程過程中大量重復勞

8、動，從而大大縮短了復雜程序的開發(fā)時間。虛擬儀器的出現，徹底改變了傳統(tǒng)儀器的結構固定，功能單一、價格昂貴、可擴展性差等不足，并且具有的靈活方便的功能擴展、美觀友好的人機界面、得心應手的操作、優(yōu)良的性能價格比和用戶可自行定義儀器功能等一系列優(yōu)點。虛擬儀器將計算機和測量系統(tǒng)融合于一體，用計算機軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器的某些硬件的功能，用計算機的顯示器代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器物理面板。虛擬儀器對于傳統(tǒng)儀器的最大優(yōu)勢是“傳統(tǒng)的獨立儀器由制造商來定義它的功能，而虛擬儀器完全由用戶定義儀器的功能”。傳統(tǒng)的單臺儀器只有一塊儀器面板，例如，示波器只有示波器面板，信號發(fā)生器也只有信號發(fā)生器的面板。但是，虛擬儀器的“面板”顯示在PC的

9、屏幕上，以軟件的形式存在于計算機中，一套完整的虛擬儀器系統(tǒng)可以包含多個可切換的操作面板。儀器的操作是通過鼠標選中不同的按鍵和旋鈕來完成的。根據實際生產的需要，采用不同的軟硬件組合，用戶就能在屏幕上定義自己的儀器，通過修改軟件來修改或增減儀器的功能，生成各種不同的“儀器面板”，最大限度的滿足各種測量系統(tǒng)的需要，從而真正體現了“軟件就是儀器”這一新概念5。示波器是電子測量、測試儀器中使用范圍非常廣泛的設備。傳統(tǒng)示波器包括寬帶示波器、取樣示波器和記憶示波器等，它們頻帶較寬，實時性較好，但功能比較單一，人機界面不夠友好。采用虛擬示波器技術可以以低廉的成本解決這些問題。虛擬示波器是虛擬儀器技術的應用，它

10、使用數據采集卡采集現場信號，通過接口電路傳輸數據到計算機，再借助強大的監(jiān)控軟件模擬示波器的操作面板，實現信號采集、分析、處理、存儲、再顯示、打印輸出等功能6。虛擬示波器是虛擬儀器的一種，它不僅可以實現傳統(tǒng)示波器的功能，并且具有存儲、再現、分析、處理波形等特點，而且體積小，耗電少。虛擬示波器使用功能強大的微型計算機來完成信號的處理和波形的顯示，利用軟件技術在屏幕上設計出方便、逼真的儀器面板，進行各種信號的處理、加工和分析，用各種不的方式（如數據、圖形、圖表等）表示測量結果，完成各種規(guī)模的測量任務7。 4. 虛擬儀器的優(yōu)勢同其他技術相比，具有四大優(yōu)勢：（1）性能高是在PC技術的基礎上發(fā)展起來的，所

11、以完全"繼承"了以現成即用的PC技術為主導的最新商業(yè)技術的優(yōu)點，包括功能超卓的處理器和文件I/O，使您在數據高速導入磁盤的同時就能實時地進行復雜的分析。此外，不斷發(fā)展的因特網和越來越快的計算機網絡使得展現其更強大的優(yōu)勢。（2）擴展性強NI的軟硬件工具使得我們不再受限于當前的技術中。這得益于NI的靈活性，只需更新計算機或測量硬件，就能以最少的硬件投資和極少的、甚至無需軟件上的升級即可改進整個系統(tǒng)。在利用最新科技的時候，我們可以把它們集成到現有的測量設備，最終以較少的成本加速產品上市的時間。（3）節(jié)約時間在驅動和應用兩個層面上，NI高效的能與計算機、儀器儀表和通訊方面的最新技術

12、結合在一起。NI設計這一的初衷就是為了方便用戶的操作，同時還提供了靈活性和強大的功能，使我們輕松地配置、創(chuàng)建、發(fā)布、維護和修改高性能、低成本的測量和控制解決方案。（4）無縫集成從本質上說是一個集成的軟硬件概念。隨著產品在功能上不斷地趨于復雜，工程師們通常需要集成多個測量設備來滿足完整的測試需求，而連接和集成這些不同設備總是要耗費大量的時間。NI的虛擬儀器平臺為所有的I/O設備提供了標準的接口，幫助我們輕松地將多個測量設備集成到單個系統(tǒng)，減少了任務的復雜性。5虛擬儀器的發(fā)展趨勢網絡技術的發(fā)展影響到社會工作，生活得各個方面。網絡技術在虛擬儀器上的應用可以實現儀器測量的數據資源共享。隨著Internet的普及，測試技術網絡化成為大勢所趨，網絡化虛擬儀器成為時代的產物。通過網絡實現對被測對象的測試與控制，是對傳統(tǒng)測控方式的一場革命。測控凡是的網絡化，是未來測控技術發(fā)展的必然趨勢，網絡化虛擬儀器必將伴隨著許多相關技術的發(fā)展而不斷發(fā)展和成熟，煥發(fā)心的活力，也將對測量和自動化工業(yè)做出更大的貢獻，擁有廣闊的發(fā)展前景8。參考文獻1 劉君華基于LABVIEW的虛擬儀器的設計J北京：電子工業(yè)出版社2003.12 龍志強，趙海龍，虛擬儀器測試技術研究J儀表技術，2000.33 陳景波，楊放，姚定江基于CompuScope 82G型高速數據采集卡的虛擬示波器設計J國外電子元器件2006(2)：60