虚拟仪器发展历程与未来趋势、特点、硬件、软件教学文稿.doc

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1、虚拟仪器发展历程与未来趋势、特点、硬件、软件虚拟仪器的性能特点A、利用标准的商业技术虚拟仪器工具的持续发展依靠的是标准商业技术不断进步，如个人电脑的快速发展和因特网崛起。这些突飞猛进的商业技术必然带来性能的改进和大批量市场运作的成本降低。虚拟仪器产品使用这些技术，确保以更低的价恪为用户提供更为出色的性能。比如说：LabVIEW图形化开发软件与最新的Windows、Linux和其他操作系统兼容，为使用者带来既可与简便易用图形化功能结合，同时又具有高性能多线程执行功能的开发环境仪器硬件设备，可以充分利用PC1

2、和USB计算机总线的性能，以高速将数据传送到内存。总之，无论是软件还是硬件产品，它们都是建立在个人或嵌入式计算机系统的内存芯片、处理器和显示技术快速发展的基础上。B、测量速度快且精确测量输入信号的几个性能参数(如电压、频率、上升时间)只需要一个量化的数据块，要测量的信号参数就能被数据处理器计算出来。这种将多种测试结合在一起的办法缩短了测试时间。而在传统的系统中，必须把信号连接到每一台仪器上以便测量各个参数，这样测量值就受电缆长度、阻抗、仪器校准和修正因子的差异的影响。C、具有更好的测量精度和可重复性嵌入式

3、数据处理器可以建立一些特定功能的数据模型。如FFT和数据滤波器．这就不再需要随时间可能发生漂移并需要定期标定的分立式模拟硬件了。D、减少开关和电缆由于所有信号具有一个公用的量化通道，故允许各种测量使用同一校准和修正因子，这样复杂的开关矩阵和信号电缆就能减少，信号将不必切换到多个仪器上。E、用户定义测量功能出于仪器功能可由用户级产生，故它不再是固定在硬件中而不可改变的，当需要时可加入新的测量功能而不用再去买一台新的仪器。F、可扩展性强为提高测试系统的性能，可加入一个通用模块或更换一个模块，而不用购买一套全新

4、的系统。G、缩短系统组建时间所有通用模块支持相同的公用硬件平台。各软件驱动程序或仪器处理程序不必单独产生，当测试系统要增加一个新的测量功能时，只需增加软件来执行新的功能或增加一个通用模块来扩展系统的测量范围，固而系统组建时间短。虚拟仪器的优点一般的传统仪器基本上都是由三大功能块组成：信号的采集与控制、信号的分析与处理、结果的表达与输出。由于这些功能块全是以硬件(或固化的软件)的形式存在的，从而决定了传统仪器只能由仪器厂家来定义、制造，而用户无法改变。而且传统仪器一般都是独立使用、手动操作，对于较为复杂、测

5、试参数较多的场合．使用起来就很不方便，其局限性非常明显。而虚拟仪器则克服了传统仪器的这些缺点，它把仪器的三大功能块全部放到计算机上来实现，在计算机上插数据采集卡，用软件在屏幕上生成仪器面板．用软件来进行信号的分析与处理、以各种形式输出检测结果。总之，虚拟仪器的出现，打破了传统仪器由厂家定义、用户无法改变的模式，它利用计算机丰富的软硬件资源大大突破了传统仪器在数据的处理、表达、传送、显示和贮存等方面的限制，有极好的性能／价格比。虚拟仪器的硬件与软件结构硬件在虚拟仪器中完成数据采集提供信号源、控制信号以及与计

6、算机相连都需要一些必不可少的硬件。目前NI为用户提供了丰富的硬件有：插入式数据采集产品、信号调理产品、GPIB控制产品、VXI控制产品、Fidd现场总线产品等等。其中较为常用的虚拟仪器是由数据采集系统、GPIB仪器控制系统、VXI仪器系统以及这三者之间的任意组合。下面介绍硬件构成的最基本的三种方案。A、基于数据采集系统上的虚拟仪器系统组建方案通过A/D转换将模拟、数字信号采集到计算机进行分析、处理、显示等，并可通过D/A转换实现反馈控制。它还可以根据需要加入信号调理等硬件模块，这是现在比较常用的一种方案。

7、B、由GPIB仪器控制的虚拟仪器系统组建方案一个典型的GPIB测量系统由一台PC机、一块GPIB接口板和若干台GPIB仪器通过标准GPIB电缆连接起来组成大型的自动化仪器测量系统。在标准情况下，一块GPIB接口板卡可带多述l4台仪器，电缆长度可达20米。利用GPIB扩展技术，一个GPIB自动测量系统的规模无论是仪器数量还是距离都可以进一步扩展。C、由VXI仪器控制的虚拟仪器系统组建方案VXI总线是一种高速计算机总线。由于它的标准开放、结构紧凑、具有数据吞吐能力强、定时和同步精确、模块可重复利用、众多仪器厂

8、商支持等优点，VXI系统的组建和使用越来越方便，应用面越来越广，尤其是在组建大中规模自动测量测试系统以及对速度精度要求较高的场台，有着其它仪器无法比拟的优势。因此VXI是虚拟仪器发展的一个热门方向。软件软件是虚拟仪器的关键。目前软件编程方法已从原来的BASIC、C语言、VisualBASIC和LabWindows向可视图形化编程语言发展。所谓可视图形化编程语言是指把复杂、烦琐、费时的语言编程简化成用菜单式图标提示的方法选择功能