虚拟仪器的发展与应用

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1、虚拟仪器的发展与应用摘要：虚拟仪器是电子测量技术和计算机测控的前沿技术，虚拟仪器将计算机采集测试分析引入到电子测量领域，用数字化和软件技术极大地提高了测试的灵活性和可扩充性。介绍了虚拟仪器的发展、构成和应用，并对虚拟仪器技术的发展作出展望和预测。关键词：虚拟仪器；智能仪器；网络化TheDevelopmentandApplicationofVirturalInstrumentalAbstract:Thevirtualinstrumentisanadvancedtechniqueofelectronicmen

2、asurementandcomputermeasureandcontrol.Withcomputersbeingintroducedintoelectronicmeasurementfield,digitalandsoftwaretechnologyenhancetheflexibilityandexpansibilityofmeasurtment.Thedevelopment,generlconstructionandapplicationsofvirtualinstrumentsarepresente

3、d.Thedevelopmentofvitualinstrumentaltechnologyisalsoprospectedintheend.Keyword:virtualinstruments;intelligentinstrument;networked0引言虚拟仪器技术发展非常迅速,是目前国内外测试技术和仪器制造界十分关注的热门话题。虚拟仪器技术其实质是将传统仪器硬件与最新计算机软件技术充分结合起来，以实现并扩展传统仪器的功能。与传统仪器相比，虚拟仪器在智能化程度、处理能力、性能价格比、可操作性等方

4、面都具有明显的技术优势。1虚拟仪器的发展历程在电工电子测量技术的应用先后出现了了数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器，同时也由单台仪器逐步发展到叠加式仪器系统、虚拟仪器系统等等。传统仪器的三大功能块，即数据的采集与控制、数据的分析与处理、结果的输出与显示，均以硬件形式存在，开发、维护的费用高，技术更新周期长。是后来出现的数字化仪器、智能仪器，使传统仪器的准确度提高、功能增强，仍未改变传统仪器那种独立使用、手动操作、任务单一的模式。为此，人们研制出多种通信接口，用于将多台智能仪器连在一起，构成功能更强、适应面更广

5、的测试系统，这就是总线式仪器。将仪器所需的键盘、CRT和存储器等借助于PC资源，构成微机化仪器，简称PC仪器。与总线式仪器系统相比，PC仪器的硬件大为减少。随着技术的发展与广泛的应用，用户对各种仪器的互操作性迫使微机化仪器的硬件和软件标准化，因而产生了VXI仪器系统。VXI仪器的标准基于开放原则，又具有定时与同步精确，模块可重复利用，传送数据快等优点。由于PC机的普及，虚拟仪器的开发为了更好的兼容PC机，开发出以PCI总线内核为基础而设计的PXI总线标准。为使不同厂家生产的PC机数据采集软件、硬件具有广泛

6、的互换性，在PXI总线标准发布的第二年，开放式数据采集协会公布了“开放式数据采集标准”。基于此标准而生产的仪器称为VXI仪器。VXI仪器解决了交换性问题，使到在不改动软件的情况下更换测试仪器成为可能。2虚拟仪器的优点“软件就是仪器”的是虚拟仪器核心概念，充分体现出软件在虚拟仪器中的作用是极其重要的。它彻底打破了传统仪器由厂家设计，用户无法改变的模式，使用户可以根据自己的应用需求，设计自己的仪器系统。虚拟仪器与传统仪器相比的优缺点如表1。虚拟仪器传统仪器开放性、灵活，可与计算机技术保持同步发展封闭性、仪器问

7、相互配合较差关键是软件，系统性能升级方便，通过网络下载升级程序既可关键是硬件，升级成本较高，且升级必须上门服务价格低廉，仪器间资源可重复利用率高价格昂贵，仪器间一般无法相互利用用户可定义仪器功能只有厂家能定义仪器功能可以与网络及周边设备方便连接功能单一，只能连接有限的独立设备开发与维护费用降至最低开发与维护开销高技术更新周期短（1~2年）技术更新周期长（5~10年）表1虚拟仪器与传统仪器1虚拟仪器的分类虚拟仪器可以按工作领域分，也可以按测量功能分但最常用的还是按照构成虚拟仪器的接口总线不同，分为插卡式数据

8、采集卡（DAQ）虚拟仪器、串行接口虚拟仪器、并行接口虚拟仪器、USB虚拟仪器、GPIB虚拟仪器、VXI虚拟仪器、PXI虚拟仪器、现场总线虚拟仪器等。3.1插卡式数据采集卡（DAQ）虚拟仪器它是以信号调理电路、数据采集卡及PC机为仪器硬件平台，采用PCI或ISA计算机本身的总线，将DAQ直接插入PC机的相应标准的总线扩展插槽即可，因此这种虚拟仪器又叫PC-DAQ/PCI插卡式虚拟仪器。3.2串行接口虚拟仪器串行接口虚拟仪器是由S