对虚拟仪器的认识

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1、对虚拟仪器的认识院系：级别：班级：姓名：学号：日期：通过对本学期的虚拟仪器课程的学习，下面是我对虚拟仪器方面的认识。一.虚拟仪器概述1.1仪器的发展随着电子技术的发展，仪器的发展经历了四个时期：（1）第一代仪器：模拟仪器如指针式万用表、晶体管电压表，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。（2）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。（3）第三代仪器：智能仪器智能仪器内置微处理器

2、，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。（4）第四代仪器：虚拟仪器虚拟仪器是现代计算机技术和测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。从1988年开始，陆续有虚拟仪器产品面市。此后，虚拟仪器产品飞速增加。1.2虚拟仪器的概念及特点虚拟仪器是由计算机硬件资源、模块化仪器硬件和用于数据分析、过程通信及图形用户界面的软件组成的测控系统，是一种计算机操纵的

3、模块化仪器系统，以通用的计算机硬件系统及操作系统来实现各种仪器功能。与传统的仪器相比，虚拟仪器具有以下特点：（1）虚拟仪器的软件和硬件具有开放性、模块化、互换化以及可重复使用等特点。例如，为了提高仪器的性能，可加入一个通用的仪器模块或者更换一个仪器模块，而不必重新购买整个仪器。（2）在通用硬件平台搭建后，有软件来实现仪器的具体功能，即软件在仪器中具有重要的作用。（3）虚拟仪器的功能是由用户根据实际需要通过软件来定义的，而不是事先由仪器厂商定义的。（4）虚拟仪器研制的周期较传统仪器大为缩短。（5）

4、虚拟仪器的性价比较高。（6）虚拟仪器技术更新较快、成本较低、测试自动化程度较高，而且可与网络及其他设备互联。（7）虚拟仪器具有友好、灵活的人机界面。1.3虚拟仪器的硬件系统虚拟仪器的硬件系统主要由传感器、数据采集设备以及计算机组成。其中计算机是虚拟仪器硬件平台的核心；传感器是虚拟仪器系统中的前置部件，将被测的非电量转化为电量；信号调理电路的主要功能是对传感器输出的模拟信号进行放大、滤波、隔离等；数据采集设备的主要作用是对被测信号进行采样、放大、模数转换等。虚拟仪器的硬件系统一般分为基础硬件平台和

5、外围硬件设备。基础硬件平台可以选择各种类型的计算机，虚拟仪器充分利用了计算机的图形用户界面，所开发的具体应用程序都是基于Windows运行环境。而外围硬件设备则包括各种计算机内置插卡和外置程控测试设备。根据所使用的仪器硬件不同，虚拟仪器硬件系统可以分为PC-DAQ系统、GPIB系统、VXI/PXI/LXI系统、现场总线系统等。1.4虚拟仪器的软件系统虚拟仪器的软件系统主要包含两个层次：用户应用程序和设备驱动程序。其中设备驱动程序是联系用户应用程序与底层硬件设备的基础。每一种设备驱动程序都是为增加

6、编程灵活性和提高数据吞吐量而设计的。每个设备驱动程序都具有一个共同的应用程序编程接口，所以最终编写的用户编写程序都是可移植的。根据VPP系统规范的定义，虚拟仪器的软件结构从底层到顶层分别为：输入输出接口层、仪器驱动程序层和应用软件层。其中输入输出接口层位于仪器与仪器驱动程序层之间，是实现开放的、统一的虚拟仪器系统的基础与核心；仪器驱动程序的实质是为用户提供能用于仪器操作的、较抽象的操作函数集；应用软件层通过提供直观友好的仪器操作界面、丰富的数据分析与处理功能等来实现自动测试任务。虚拟仪器应用软件

7、的编写，大致可以分为两种方式：①用通用编程软件进行编写。主要有Microsoft公司的VisualBasic与VisualC++、Borland公司的Delphi、Sybase公司的PowerBuilder;②用专业图形化编程软件进行开发。如HP公司的VEE、NI公司的LabVIEW和Labwindows/CVI等。1.5虚拟仪器的发展趋势及其应用正是随着虚拟仪器技术的功能和性能不断提高，如今在许多应用中它为用户提供了另外一种选择。目前，虚拟仪器产品已经实现在航空、航天、通信、医疗、电力、石油勘

8、探、铁路等行业普及应用。在电子和通信工程中，虚拟仪器可用于电子测量和信号分析；在自动化检测领域内，虚拟仪器可用于数据采集和控制；在航天航空学科里，虚拟仪器可用于监测和分析火箭或卫星传递来的复杂数据，已被美国航天航空局（NASA）用于火星探险；在基础学科的研究中，虚拟仪器可用于设计实验系统，例如用于生化领域中监测薄膜分子的相互作用，以及医学领域中研究嗅觉和视觉。二.LabVIEW介绍2.1LabVIEW的相关概念LabVIEW是一个基于G语言的图形编程开发环境，在工业界和学术界中广泛用作开发数据采