虚拟仪器设计—概论

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1、虚拟仪器设计西安电子科技大学测控工程与仪器系主讲教师：贺华老师联系方式：电话：13709294007虚拟仪器设计课程公共邮箱:vi.xidian@163.com密码:vixidian第一章概论仪器技术的相关概念测量是人类认识客观世界的最基本方法。测量技术也是人类科学技术和改造客观世界能力的重要标志。从广义上讲，测量本身是一种试验方法，也是通过试验，对客观事物取得定量意义（或叫信息）的过程。事实上，这种过程就是把待测量直接或间接的与另一同类的已知量进行比较，用已知量作为计量单位，求得待测量的过程，人们通过测量可以建立对客观事物属性量度的认识，并可通过对测量结果数据进行必要

2、的归纳和演绎，从中找到客观事物的演变规律，提出科学的理论。“测量是科学进步的阶梯”“没有测量，就没有科学”测量：检测一般指现代自动化大生产中为确保产品质量对生产流程中某些物理量值和工艺质量进行的监控性测量过程。检测技术就是要研究那些被监测的非电物理对象如何变换成一般计量测试仪器所能测量到的电量参数，并经过校准换算使之变为被测对象应有的单位量值。在这一过程中工艺规范和质量标准的建立是十分重要的，没有规范和标准的检测是无意义的。检测也可以指那些对成品质量实行抽样检查而进行的测量过程。检测：一般泛指生产和科学实验中经常进行的满足一定准确度要求的试验性测量过程。“测试”与“测量”、

3、“检测”在理解上稍有区别：(1)测试可指那些实验研究性质的测量过程，这种测量一般没有建立正式的计量标准，我们只能用一些有意义的参数和方法去“测评”被测对象的状态、性能或能力。这种“测评”是无法计量的，只能是试验性质的，这种测评过程一般只能称为测试。例如，我们对一个人能力的考查，只能用有某种公认水准的题目或项目来考查他，看他能否应答自如或高质量完成，这就是一种测试过程。测试：(2)测试也可指只着眼于定性而不重定量的测量过程，例如，逻辑电路中对逻辑电平的测量，我们只着重判别测试点逻辑电平的高低，逻辑状态是否正确，而不去追求该电平的精确量值。这种只求定性，不求精确测定量的测量过程

4、也称为测试过程。(3)测试也可以指试验和测量的全过程，这种过程即是定量的，也是定性的。在这种情况下，可以把测试理解为一种手段或过程，其目的在于鉴别被测对象的性质和特征。例如，一般对各种产品的鉴定工作就是一种既定量又定性的测试过程。(4)在生产流程和成品鉴定中的检测过程，从过程的作用和意义来讲实际上也是一种测试过程。一个典型的传统测试系统常由试验装置、测量部分、数据处理和输出设备等几部分组成。测试系统的组成：测试工作：根据不同的测试对象，选择适当的传感器，设计或选择有效而准确的中间变换电路、测量仪器和信号处理部件，以最方便、科学的形式把测试结果显示出来。科学技术的迅速发展使生

5、产效率愈来愈高，科学研究也愈来愈深入和复杂。在大规模的生产和科学研究中，要求测试的项目和研究的问题也愈来愈多和复杂，不但工作量大，而且要求高，还常伴随着大量的数据处理和统计运算的工作。在这种情况下，靠人工或功能简单的仪器测试已经无法适应这种形势的发展了，自然提出了测试技术的自动化问题。计算机技术、实时采样技术、频率合成技术的发展和成熟给自动测验技术奠定了良好的基础。近代检测技术、传感器技术、显示技术、数据传输和处理技术以及大规模集成电路技术的发展，尤其是单片计算机技术和计算机科学的飞速发展和成就，为测试技术的自动化提供了必要的技术条件和手段。测试技术的自动化仪器的发展历史第

6、一代仪器：模拟仪器第二代仪器：数字化仪器第三代仪器：智能仪器第四代仪器：虚拟仪器仪器的发展历史第一代仪器：模拟仪器如指针式万用表，它们的基本特征是采用模拟电子技术实现，采用指针显示结果。第二代仪器：数字化仪器数字化仪器目前相当普及，如数字电压表、频率计等。这类仪器将模拟信号的测量转化为数字信号的测量，并以数字方式输出最终结果。仪器的发展历史第三代仪器：智能仪器智能仪器内置微处理器，能进行自动测量，具有一定的数据处理能力，可取代部分脑力劳动。它的全部功能全部都是以硬件（或固化的软件）的形式存在，无论是开发还是应用，都缺乏灵活性。第四代仪器：虚拟仪器虚拟仪器是现代计算机技术和测

7、量技术相结合的产物，是传统仪器观念的一次巨大变革，是将来仪器发展的一个重要方向。仪器技术革命第一次仪器革命是由于数字电子技术的发展引起的，使仪器形态进入了数字化仪器时代；第二次仪器革命是由于微处理器的大量应用引起的，使仪器形态进入了智能仪器时代；目前，仪器领域正在进行第三次仪器革命，这次革命是由通用计算机硬软件技术的进步引起的，这次仪器革命将使仪器形态进入第四个时期：虚拟仪器时代。仪器的构成元素数据采集信号处理结果表达与仪器控制硬件（电子线路）硬件（电子线路）硬件（显示器与旋钮）硬件（电子线路）计算机软件（算法）计