第1章 认识虚拟仪器.doc

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1、第1章认识虚拟仪器虚拟仪器（VirtualInstruments，简称VI）是一种对现实中的各类仪器用计算机进行模拟的软件。它能完成现实中的仪器所能完成的大部功能。本章先对虚拟仪器作入门性介绍，也是对以后所学知识的总体介绍，然后引出LabVIEW。通过本章的学习，力求使读者对LabVIEW有一个初步的认识。1.1什么是虚拟仪器所谓虚拟仪器是指现实中并不存在的仪器。它主要是通过计算机来进行一些仪器的功能模拟，完成仪器的功能。本节将对虚拟仪器进行介绍和说明。1.1.1虚拟仪器简介图1.1虚拟仪器功能虚拟仪器是个全新的概念，

2、是计算机和仪器技术的结晶。同样，它也是测试技术和计算机深层次结合的产物。从计算机和仪器两者的结合粗略地讲，虚拟仪器可以分为智能仪器和虚拟仪器。它们的区别是，前者把计算机装入仪器，后者把仪器装入计算机。虚拟仪器把计算机的处理器、存储器、显示器和仪器的数模变换器、模数变换器、数字输入输出等结合到一起，用于数据的分析处理、传输、显示等，如图1.1所示。它充分利用了计算机的优势，可对数据进行大量计算和存储。虚拟仪器是在传统仪器的基础上发展而来的，完全继承了传统仪器的所有优点，并超越了传统仪器。其把传统仪器的显示和硬件数据处理引

3、入到计算机中来显示并进行软件处理。这也是近年来计算机迅速发展的结果。虚拟仪器配置了多种相应的I/O接口设备进行数据采集，用不同功能的测试软件对数据信号进行分析处理及显示，构成一整套的虚拟测试系统。虚拟仪器具有强大的信号分析、数据处理功能，也具有友好的人机界面。其各个功能和面板可以由编程用户根据需要进行扩展和自定义。因而用户不用花昂贵的价钱购买多台不同功能的仪器，只需要在最基本的虚拟单位上自行开发。在不同时期的不同场合下，用户可以修改程序来实现对不同环境的测量，达到资源节省。随着网络技术的发展和完善，还可以通过网络实现仪

4、器的远程调试和控制。虚拟仪器的产生，彻底改变了多年来传统仪器的观念，开辟了测试及控制领域的新纪元。虚拟仪器实现了仪器的智能化、多样化和模块化等功能，体现出多功能、低成本等操作优点。与传统仪器相比，虚拟仪器具有更大的应用范围，因此它成为仪器行业发展的一个重要方向，并受到许多国家仪器行业的重视。虚拟仪器系统是由计算机、应用软件和仪器硬件3大要素构成的。计算机与仪器硬件又称为VI的通用仪器硬件平台。1.1.2虚拟仪器的特征虚拟仪器从出现到现在的广泛应用，经历了几十年，可以说它的发展速度是相当快的，尤其是近年来各行各业中大量应

5、用此技术。它的迅速发展，主要依托以下几个方面。1．性能高虚拟仪器是建立在计算机平台基础之上的。随着计算机运行速度的快速发展、数据传输的不断加强及与PC总线的结合，数据高速导入磁盘的同时就能适时地进行复杂的分析计算并保存。同时越来越快的计算机网络使得虚拟仪器技术展现出其更强大的优势，使数据分享进入了一个全新的阶段。将因特网和虚拟仪器技术相结合，就能够轻松地发布测量结果。2．扩展性强、灵活性好虚拟仪器的提出是针对于传统仪器而言的，它们之间的最大区别是虚拟仪器完成的测量或控制任务中所需的软件和硬件设备是由用户定义的。虚拟仪器

6、具有开放的模块化设计，用户可按自己的要求对其开发使用。其软件适应性强，只需要修改程序和部分硬件就能开发出不同的测试系统。3．智能化程度高虚拟仪器相关的软件应用简单，功能强大，集成了大量常用的工具。它具有强大的数据分析、计算、和图形显示等功能。虚拟仪器软件平台为所有的I/O设备提供了标准的接口，如数据采集﹑视觉﹑运动和分布式I/O等，帮助用户轻松地将多个测量设备集成到单个系统，减少了任务的复杂性。4．界面友好虚拟仪器采用图形化界面，在屏幕上可以直接构建出仪器面板。这些操作过程简单、快捷，仪器的功能选择、参数设置和显示等都

7、可以通过很好的人机对话来实现。5．开发时间少高效的软件构架与计算机、仪器仪表和通信方面的最新技术结合在一起，使开发过程相当快。它提供了充分发挥个人才能和想象空间的平台，可编写适合自己的仪器仪表。虚拟仪器软件构架的初衷就是为了方便用户的灵活操作，同时提供了强大的功能，让用户能轻松地配置、创建、发布和维护一个系统。6．兼容性虚拟仪器和传统仪器会并存一段时间，有一些场合必然要将两者结合使用，它们之间的兼容性问题已成为关注的焦点。现在的虚拟仪器可与传统仪器兼容，也就是说虚拟仪器可以和传统仪器搭配工作。虚拟仪器提供了与常用传统仪

8、器连接的总线，例如USB、GPIB、串行总线和以太网等，同时也提供了大量相互连接的函数库，方便它们之间的连接。1.1.3虚拟仪器的发展过程虚拟仪器产生的关键是测试技术的发展和计算机水平的提高。随着计算机技术的飞速发展，使许多行业发生了巨大变化，各行业之间的联系更加密切。世界上最早开发和应用虚拟仪器的公司是NationalInstr