虛擬儀器概述60534

1、虛擬儀器技術概述 1綱 要虛擬儀器概念 虛擬儀器組成系統(tǒng)構成硬件平臺軟件架構虛擬儀器的特點典型的虛擬儀器虛擬儀器展望2一、虛擬儀器概念 信號的采集與控制信號的分析與處理結果的表達與輸出儀器主要功能3一、虛擬儀器概念 利用豐富的計算機資源處理器、內存、硬盤、顯示器結合儀器硬件的測量和控制功能各種總線形式（GPIBVXIPXILXI）通過軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析處理、表達顯示VPPVISADAQIVIVBVCLabVIEWCVI硬件為基礎、軟件為核心儀器功能、儀器面板可定義（虛擬）儀器主要特征4一、虛擬儀器概念 HTPXI3730（任意波形發(fā)生器）+ 軟面板 = 虛擬信號源HTPXI4484（同步數(shù)據(jù)采

2、集卡）+ 軟面板 = 虛擬相位計HTPXI4442（高速數(shù)據(jù)采集卡）+ 軟面板 = 虛擬示波器HTPXI4387（多功能數(shù)據(jù)采集卡） + 軟面板 = 虛擬萬用表虛擬儀器舉例5一、虛擬儀器概念 1）電子測量儀器(Electronic Instruments)及自動測試系統(tǒng)(Automatic Test System, ATS)的發(fā)展儀器與自動測試系統(tǒng)總線技術的發(fā)展虛擬儀器形成背景6一、虛擬儀器概念 2）儀器與自動測試系統(tǒng)總線技術的發(fā)展片內總線：微處理器芯片內連接內部各邏輯單元；片間總線：元件級總線。SPI、I2C、MicroWire等。內總線：板級總線。PC/XT、PC/AT、ISA、EISA、

3、MCA、PCI，及工業(yè)控制的STD、VME、CompatPCI，儀器與測量系統(tǒng)的CAMAC、VXI、PXI等。外總線：外部通信總線。如RS-232/485、USB、IEEE1394、EPP、SCSI；現(xiàn)場總線CAN、LONworks、FF；儀器與測量系統(tǒng)的GPIB、LXI等。虛擬儀器形成背景7一、虛擬儀器概念 3）計算機技術、軟件技術、總線技術、網(wǎng)絡技術、微電子技術的發(fā)展，及其在電子測量技術與儀器領域中的應用，使新測試理論、測試方法、測試技術不斷出現(xiàn)，儀器與系統(tǒng)的結構不斷推陳出新，電子測量儀器及自動測試系統(tǒng)的結構也發(fā)生了質的變化，功能與性能得到不斷提高。4）計算機（PC機）處于核心地位，計算機

4、軟件技術和儀器與測試系統(tǒng)更緊密結合成了一個有機整體。虛擬儀器是技術發(fā)展的產(chǎn)物虛擬儀器形成背景8二、 虛擬儀器體系結構用戶軟件系統(tǒng)儀器功能軟件儀器軟面板儀器IO接口驅動軟件計算機操作系統(tǒng)通用硬件通用計算機測試硬件設備被測系統(tǒng)系統(tǒng)構成硬件是基礎，軟件是核心9二、 虛擬儀器體系結構信號采集與控制、數(shù)據(jù)分析與處理、結果表示與輸出三大功能模塊信號采集與控制主要由虛擬儀器的通用硬件平臺，并配合儀器驅動程序共同完成，而數(shù)據(jù)分析與處理、結果表達與輸出則主要由用戶應用軟件完成。信號采集與控制PC-DAQ采集卡儀器驅動程序串口儀器GPIB儀器PXILXI儀器功能構成測試功能應用程序數(shù)值分析信號處理統(tǒng)計處理數(shù)字濾波

5、面板功能應用程序用戶界面文件I/O數(shù)據(jù)存盤網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)采集與控制數(shù)據(jù)分析與處理結果顯示與輸出10二、虛擬儀器體系結構-信號采集（模擬、數(shù)字輸入）-信號產(chǎn)生（模擬、數(shù)字輸出）-信號調理（信號幅度、頻率、驅動、隔離等）-定時與計數(shù)-大容量數(shù)據(jù)存儲-實時信號處理-總線與通信通用的硬件（計算機和儀器硬件）11二、虛擬儀器體系結構通用的硬件組成框圖12二、虛擬儀器體系結構靈活的軟件-虛擬儀器功能可由用戶軟件定義-良好的人機界面-軟件是虛擬儀器的核心-虛擬儀器面板；-軟件實現(xiàn)儀器功能。如：基于高速數(shù)據(jù)采集硬件，通過計算機軟件編程可實現(xiàn)“虛擬示波器”、“虛擬頻譜儀”、“虛擬交流數(shù)字電壓表”、“虛擬頻率計”、

6、“虛擬相位計”等不同儀器。13海泰VI產(chǎn)品體系結構VI體系結構主控計算機二、虛擬儀器體系結構軟件各種總線儀器硬件主控計算機HT-RMP資源管理平臺配置管理IVI-COM儀器驅動HT-DAQ儀器功能接口IO通訊接口VISAGPIB庫14三、虛擬儀器特點功能強、性價比高、開放性（可擴充性）好；充分利用計算機豐富的軟硬資源。儀器功能可通過軟件靈活設計（基于相同的硬件，通過軟件設計可實現(xiàn)不同的虛擬儀器）。儀器升級方便，性價比高（一機多用）?；谟嬎銠C網(wǎng)絡技術，可實現(xiàn)“網(wǎng)絡化虛擬儀器”。操作方便；通過圖形用戶界面（GUI）操作虛擬儀器面板。硬件模塊化、系列化；基于儀器總線技術，設計出模塊化、系列化硬件。

7、15三、虛擬儀器特點比較內容虛擬儀器 傳統(tǒng)儀器系統(tǒng)構成軟件和通用硬件。軟件是關鍵 專用硬件系統(tǒng)開發(fā)周期開發(fā)時間短、技術要求低、通用性強開發(fā)時間長、技術要求高、功能較專一開發(fā)費用軟件使得開發(fā)和維護費用降至最低開發(fā)與維修開銷高技術更新周期短（12年）長（510年）價格價格低、可復用與可重配置性強價格昂貴功能可塑性用戶定義儀器功能，柔性廠商定義儀器功能，剛性系統(tǒng)開放性開放、靈活，與計算機技術同步發(fā)展封閉、固定擴展性易與網(wǎng)絡及其他周邊設備互連功能單一的獨立設備人機交互無限的顯示選項、界面友好有限的顯示選項16四、典型的虛擬儀器系統(tǒng)17五、虛擬儀器展望隨著測試技術、計算機技術、軟件技術、數(shù)字信號處理、總線與接口、網(wǎng)絡與通信、傳感技術、光電技術、