智能儀器新發(fā)展

智能儀器新發(fā)展主要內(nèi)容從智能儀器到虛擬儀器虛擬儀器的特點(diǎn)虛擬儀器的體系虛擬儀器的硬件虛擬儀器的軟件虛擬儀器的應(yīng)用一、從智能儀器到虛擬儀器儀器的發(fā)展歷史VXIChassisDAQBoardswithRTSIFullyProgrammableSystemGUIIEEE488RackandStackSystemAnalogInstrumentationVirtualInstrumentation微處理器MPU程序存儲(chǔ)器（ROM）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ROM）I/O接口鍵盤(pán)顯示接口標(biāo)準(zhǔn)儀用通信接口A/D轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換器鍵盤(pán)顯示外部?jī)x用標(biāo)準(zhǔn)總線信號(hào)調(diào)理模擬執(zhí)行器通信接口人機(jī)接口模擬量輸入輸出被測(cè)量

智能儀器的基本結(jié)構(gòu)ISA/PCI插卡式儀器RS232/485串行通信儀器打印口并行通信儀器GPIB/VXI/PXI總線儀器

計(jì)算機(jī)USB串行通信儀器測(cè)控對(duì)象INTERNET基于計(jì)算機(jī)的儀器系統(tǒng)

虛擬儀器概念最早是由美國(guó)國(guó)家儀器公司（NationalInstrument）在1986年提出的，但其雛形可以追溯到1981年由美國(guó)西北儀器系統(tǒng)公司推出的AppleII為基礎(chǔ)的數(shù)字存儲(chǔ)示波器。這種儀器和個(gè)人計(jì)算機(jī)的概念相適應(yīng)，當(dāng)時(shí)被稱(chēng)為個(gè)人儀器。（PersonalInstrument）。虛擬儀器概念的提出

1986年，NI公司推出了圖形化的虛擬儀器編程環(huán)境LabVIEW，標(biāo)志著虛擬儀器軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)基本成型，虛擬儀器從概念構(gòu)思變?yōu)楣こ處熆蓪?shí)現(xiàn)的具體對(duì)象。VI定義虛擬儀器(VI-VirtualInstrumentation)是指通過(guò)應(yīng)用程序?qū)⑼ㄓ糜?jì)算機(jī)與功能化硬件結(jié)合起來(lái)，用戶(hù)可通過(guò)友好的圖形界面來(lái)操作這臺(tái)計(jì)算機(jī)，就像在操作自己定義、自己設(shè)計(jì)的一臺(tái)單個(gè)儀器一樣，從而完成對(duì)被測(cè)試量的采集、分析、判斷、顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等。與傳統(tǒng)儀器一樣，如果忽略它的跨網(wǎng)絡(luò)的位置透明性，它同樣劃分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析處理、顯示結(jié)果三大功能模塊。插入式DAQ卡VXI儀器GPIB儀器RS232信號(hào)處理統(tǒng)計(jì)數(shù)字濾波分析網(wǎng)絡(luò)傳輸文件I/O硬復(fù)制圖形用戶(hù)接口虛擬儀器功能模塊劃分二、虛擬儀器的特點(diǎn)儀器=A/D+CPU+軟件TheSoftwareIsInstruments傳統(tǒng)儀器虛擬儀器關(guān)鍵是硬件關(guān)鍵是軟件開(kāi)發(fā)與維護(hù)費(fèi)用高開(kāi)發(fā)與維護(hù)費(fèi)用低技術(shù)更新周期長(zhǎng)技術(shù)更新周期短價(jià)格高價(jià)格低，并且可重用性與可配置性強(qiáng)廠商定義儀器功能用戶(hù)定義儀器功能系統(tǒng)封閉、固定系統(tǒng)開(kāi)放、靈活，與計(jì)算機(jī)的進(jìn)步同不易與其他設(shè)備連接容易與其他設(shè)備連接

VI與傳統(tǒng)儀器的比較虛擬儀器的優(yōu)勢(shì)：豐富和增強(qiáng)了傳統(tǒng)儀器的功能。虛擬儀器將信號(hào)分析、顯示、存儲(chǔ)、打印和其他管理集中交由計(jì)算機(jī)來(lái)處理。儀器由用戶(hù)自己定義。開(kāi)放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。虛擬儀器硬件和軟件都制定了開(kāi)放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使資源的可重復(fù)利用率提高，功能易于擴(kuò)展，管理規(guī)范，生產(chǎn)、維護(hù)和開(kāi)發(fā)費(fèi)用降低。便于構(gòu)成復(fù)雜的測(cè)試系統(tǒng)?？赏ㄟ^(guò)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成復(fù)雜的分布式測(cè)試系統(tǒng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)試、監(jiān)控、和診斷。可節(jié)約儀器購(gòu)買(mǎi)和維護(hù)費(fèi)用。三、虛擬儀器的體系虛擬儀器典型的體系結(jié)構(gòu)虛擬儀器的分類(lèi)

按接口總線類(lèi)型不同劃分?jǐn)?shù)據(jù)采集卡式DAQRS232/RS485虛擬儀器并行接口虛擬儀器USB虛擬儀器GPIB虛擬儀器VXI虛擬儀器PXI虛擬儀器IEEE1394接口虛擬儀器四、虛擬儀器的硬件自行研制的基于USB總線的數(shù)據(jù)采集卡自行研制的Seed-2000PCI總線數(shù)據(jù)采集卡自行研制的基于USB的信號(hào)發(fā)生卡及LCR測(cè)試儀自行研制的嵌入式TCP/IP模塊NI的PCI-GPIB卡操作系統(tǒng)：DOS,Windows2000/9x/NT最大I/0速度：1.5Mbytes/s（IEEE488.1)

7.7Mbytes/s(HS488)尺寸：133x107mmGPIB產(chǎn)品示例屏蔽的24芯GPIBcable及定義NI的DAQ及VXI產(chǎn)品示例PXI產(chǎn)品MXIGPIBVXIorVMEStand-aloneInstrumentPXISystemModulesModulesCompactPCIPXIModulesLinktoOtherStandardsMXI-3五、虛擬儀器的軟件用LabVIEW開(kāi)發(fā)的虛擬儀器的軟面板示例虛擬數(shù)字示波器的軟面板虛擬儀器軟件分層結(jié)構(gòu)軟件平臺(tái)LabVIEW美國(guó)的NI（NationalInstrument）公司開(kāi)發(fā)。LabScene吉林大學(xué)智能儀器與測(cè)控技術(shù)研究所研制開(kāi)發(fā)。其他：LabWindows，VEE等

基于圖形的程序每一個(gè)前面板都有一個(gè)框圖程序與之相對(duì)應(yīng)，它用G語(yǔ)言編寫(xiě)，由節(jié)點(diǎn)(Node)、端口和數(shù)據(jù)連線(Wire)組成。節(jié)點(diǎn)：類(lèi)似硬件中的芯片，執(zhí)行某些功能的單元，它有四類(lèi)：功能函數(shù)、結(jié)構(gòu)、代碼及文本接口節(jié)點(diǎn)(CIN)、子VI(SubVI)。端口：類(lèi)似硬件中的管腳，是數(shù)據(jù)在前后面板、節(jié)點(diǎn)之間傳遞的通道。有兩類(lèi)端口：控制和指示端口、節(jié)點(diǎn)端口。數(shù)據(jù)連線：它是數(shù)據(jù)端口之間的數(shù)據(jù)通道，在線中數(shù)據(jù)是單向樹(shù)狀流動(dòng)。六、虛擬儀器的應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域航空航天教學(xué)核工業(yè)軍工通信測(cè)試鐵道…….虛擬儀器的實(shí)際應(yīng)用