虚拟仪器的现状与发展趋势

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1、第14卷第3期邯郸师专学报2004年9月Vol.14No.3JournalofHandanTeachersCollegeSept.2004虚拟仪器的现状与发展趋势周群，王旭辉，张志刚(邯郸学院计算机系，河北邯郸056005)摘要：虚拟仪器是微电子领域与计算机技术的飞速发展及测量技术与计算机深层次相结合的一种革命性的产物.它是现代计算机技术、通信技术和测量技术相结合的产物，是传统仪器概念的一次巨大变革，是仪器产业发展的一个重要方向.它的出现使得人类的测试技术进入了一个新的发展纪元.关键词：虚拟仪器；VXI总线；电子测量中图分类号：TP39文献标识码：A文章编号：1008-33

2、32(2004)03-0029-041引言1.1电子测量仪器的分类电子测量仪器发展至今，大体可以分为四代：模拟仪器、分立元件仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器.(1)第一代模拟仪器．这类仪器在某些实验室仍然能看到，是以电磁感应基本定律为基础的指针时一起，如指针式万用表、指针式电压表、指针式电流表等，这类指针式仪器借助指针来显示最终结果.(2)第二代分立元件式仪器．当20世纪50年代出现电子管、60年代出现晶体管时，便产生了以电子管或晶体管电子电路为基础的第二代测试仪器——分立元件式仪表.(3)第三代数字化仪器．20世纪70年代，随着集成电路的出现，诞生了以集成电路芯片为基

3、础的第三代仪器——数字式仪器.这类仪器目前相当普及，如数字电压表、数字频率计等.这类仪器将模拟信号的测量转化为数字信号测量，并以数字方式输出最终结果，适用于快速响应和较高准确度的测量.(4)第四代智能仪器．随着微电子技术的发展和微处理器的普及，以微处理器为核心的第四代仪器——智能式仪表迅速普及.这类仪表内置微处理器，既能进行自动测试，又具有一定的数据处理功能，可取代部分脑力劳动，习惯上称为智能仪器.其缺点是它的功能块全部都是以硬件(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.目前，微电子领域和计算机技术的飞速发展，测试技术与计算机深层次的结合正引起测试仪器领

4、域里一场新的革命，一种全新的仪器结构概念导致了新一代仪器——虚拟仪器的出现，它是现代计算机技术、通信技术和测量技术相结合的产物，是传统仪器概念的一次巨大变革，是仪器产业发展的一个重要方向.它的出现使得人类的测试技术进入了一个新的发展纪元.讲到虚拟仪器，不能不提革命先锋美国国家仪器公司(NationalInstruments，以下简称————————————收稿日期：2004-03-20作者简介：周群(1981—)，女，河北张家口人，邯郸学院计算机系助教.292004年邯郸师专学报第3期———————————————————————————————————————NI)，NI

5、提出“软件就是仪器”的口号，彻底打破了传统仪器由厂家定义，用户无法改变的模式，该公司已研究及制作数以百计的综合软件与硬件产品，在配合标准电脑使用时，即可取代传统仪器(或与之连接通讯)，及监控工序流程.NI目前正致力于发扬新的解决方案，协助工程师、科学家以更快、更好、更低于预算达到他们的目标.1.2虚拟仪器的概念1986年美国国家仪器公司(NationalInstrumentsCorp.简称NI)推出虚拟仪器(VirtualInstruments，简称VI)的概念，虚拟仪器(VirtualInstrument，简称VI)是现代计算机技术和仪器技术深层次结合的产物，是当今计算机

6、辅助测试(CAT)领域的一项重要技术.所谓虚拟仪器，就是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义，具有虚拟面板，测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统.使用者用鼠标或键盘操作虚拟面板，就如同使用一台专用测量仪器.即是将现有的计算机主流技术与革新的灵活易用的软件和高性能模块化硬件结合在一起，建立起功能强大又灵活易变的基于计算机的测试测量与控制系统来替代传统仪器的功能.这种方式不但能享用到普通PC机不断发展的性能，还可体会到完全自定义的测量和自动化系统功能的灵活性，最终构建起满足特定需求的系统.在虚拟仪器系统中，硬件仅仅是为了解决信号的输入输出，软件才是整个仪器系统

7、的关键，任何一个使用者都可以通过修改软件的方法，很方便地改变、增减仪器系统的功能与规模，所以有“软件就是仪器”之说.虚拟仪器的实质是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出检测结果，利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理，利用I/O接口设备完成信号的采集、测量与调理，从而完成各种测试功能的一种计算机仪器系统.“虚拟”主要包含以下两方面的含义:(1)虚拟的虚拟仪器的面板．虚拟仪器面板上的各种“控件”与传统仪器面板上的各种“器件”所完成的功能是相同的.如由各种开关、按键、显