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1、第18卷第4期2003年12月安徽工程科技学院学报JournalofAnhuiUniversityofTechnologyandScienceVol.18.No.4Dec.,2003文章编号:1672-2477(2003)04-0001-04虚拟仪器的发展历史、研究现状与展望李震,柯旭贵,汪云祥(安徽工程科技学院机械工程系,安徽芜湖241000)摘要:虚拟仪器是20世纪80年代兴起的一项新技术,是现代仪器仪表发展的重要方向.回顾了虚拟仪器技术的发展历史,分析了虚拟仪器技术在国民经济中的重要作用,评述了国内外虚拟仪器技术的研究现状,展望了虚拟仪器研究的发展趋势.关键词:虚拟仪器;研究现状;发展
2、趋势文献标识码:A中图分类号:TP311.5,TP3911虚拟仪器技术的发展及其在国民经济发展中的重要作用现代仪器仪表技术是计算机技术和多种基础学科紧密结合的产物.随着微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术的飞速发展,新的测试理论、测试方法、测试领域以及新的仪器结构不断出现,在许多方面已经冲破了传统仪器的概念,电子测量仪器的功能和作用发生了质的变化.在此背景下,1986年美国国家仪器公司(NationalInstruments,NI)提出了虚拟仪器(VirtualInstrument,VI)的概念[1].尽管迄今为止虚拟仪器还没有一个统一的定义,但是一般认为:虚拟仪器是在PC基础上通过增
3、加相关硬件和软件构建而成的、具有可视化界面的可重用测试仪器系统.和传统仪器相比,虚拟仪器具有巨大的优越性:(1)融合计算机强大的硬件资源,突破了传统仪器在数据处理、显示、存储等方面的限制,大大增强了传统仪器的功能;(2)利用计算机丰富的软件资源,实现了部分仪器硬件的软件化,节省了物质资源,增加了系统灵活性;通过软件技术和相应数值算法,实时、直接地对测试数据进行各种分析与处理;通过图形用户界面技术,真正做到界面友好、人机交互;(3)虚拟仪器的硬、软件都具有开放性、模块化、可重复使用及互换性等特点.因此,用户可根据自己的需要,选用不同厂家的产品,使仪器系统的开发更为灵活,效率更高,缩短了系统组建
4、时间.作为现代仪器仪表发展的方向,虚拟仪器已迅速发展成为一种新的产业.美国是虚拟仪器的诞生地,也是全球最大的虚拟仪器制造国.到1994年底,虚拟仪器制造厂已达95家,共生产1000多种虚拟仪器产品,销售额达2.93亿美元,占整个仪器销售额73亿美元的4%[3].到1996年,虚拟仪器已在仪器仪表市场中占有10%的份额[4].生产虚拟仪器的主要厂家NI、等公司,目前都生产数百个型号的虚拟仪器HP产品.这些产品在国际市场上有较强的竞争力,已进入中国市场.国内虚拟仪器研究的起步较晚,最早的研究也是从引进消化NI的产品开始.但经过多年研究,我国已经在虚拟仪器开发方面形成了自己的特色[5].国家自然科
5、学基金委员会已将虚拟仪器研究作为现代机械工程科学前沿学科之一,并被列为/十五0期间优先资助领域[6].我国国民经济的持续快速发展,加快了企业的技术升级步伐,先进仪器设备的需求更加强劲;虚拟仪器赖以生存的个人计算机最近几年以极高的速度在中国发展,这些都为虚拟仪器在我国的普及奠定了良好的基础.因此,我国的虚拟仪器存在巨大的发展潜力.据专家预测,到/十五0末我国虚拟仪器行业的产值将达到仪器仪表行业总产值的50%收稿日期:2003-10-10基金项目:安徽省自然科学基金资助项目(03042306);安徽省教育厅自然科学基金重点资助项目(2002kj070ZD)作者简介:李震(1963-),男,安徽六
6、安人,副教授.[7][2].#2#安徽工程科技学院学报2003年但是,国内虚拟仪器行业至今还没有形成具有自主知识产权的虚拟仪器核心开发技术,也没有相关的行业标准.虚拟仪器产业无论在规模还是在质量上都难以与国外同行匹敌,国外虚拟仪器产品几乎垄断了国内的市场.加入WTO以后,我国虚拟仪器行业面临的形势更加严峻.2国内外虚拟仪器研究的现状从虚拟仪器概念提出至今,有关虚拟仪器技术的研究方兴未艾.研究人员在虚拟仪器硬件接口、虚拟仪器软件及其设计方法等方面做了许多有意义的研究工作,并已开发了许多实用的虚拟仪器系统.2.1各种虚拟仪器开发平台为虚拟仪器的推广应用奠定了基础美国NI公司在虚拟仪器概念出现以后
7、,推出了图形化虚拟仪器专用开发平台LabVIEW.这种平台采用独特的图形化编程方式,编程过程简单方便,是目前最受欢迎的虚拟仪器主流开发平台.为了兼顾其他高级语言软件开发者的习惯,NI还推出了LabWindows/CVI、Componentworks等交互式开发平台[1].美国HP公司的HPVEE、Tektronis公司的EzTest和TekTNS以及美国HEMData公司的Snap-Marter平台软件,也是
