虚拟仪器技术及其应用
虚拟仪器技术及其应用
1.虚拟仪器的概念
虚拟仪器(Virtual Instruments，简称VI) 的概念，最早是由美国国家仪器公司(National InstrumentsCorp. 简称NI) 于1986 年提出来的，这是对传统仪器概念上的重大突破。其基本原理是以计算机为硬件平台，使原来需要硬件实现的各种仪器功能尽可能地软件化，利用高效灵活的软件控制高性能的硬件来完成各种测试、测量和自动化的应用，以便最大限度地降低系统成本，增强系统功能与灵活性。用形象语言来概括虚拟仪器的原理，即“软件就是仪器”。
与传统仪器相比，虚拟仪器在智能化程序、处理能力、性能价格比、可操作性等方面都与有明显的技术优势，具体表现为：
智能化程度高，处理能力强。虚拟仪器的处理能力和智能化程度主要取决于仪器软件水平。用户完全可以根据实际应用需求，将现金的信号处理算法、人工智能技术和专家系统应用于仪器设计与集成，从而将智能仪器水平提高到一个新的层次。
复用性强，系统费用低。应用虚拟仪器思想，用相同的基本硬件可构造多种不同功能的测试分析仪器，如同一个高速数字采样器，可设计出数字示波器、逻辑分析仪、计数器等多种仪器。这样形成的测试仪器系统功能更灵活、系统费用更低。通过与计算机网络连接，还可实现虚拟仪器的分布式共享，更好地发挥仪器的使用价值。
可操作性强。虚拟仪器面板可由用户定义，针对不同应用可以设计不同的操作显示界面。使用计算机的多媒体处理能力可以使仪器操作变得更加直观、简便、易于理解，测量结果可以直接进入数据库系统或通过网络发送。测量完后还可以打印，显示所需的报表或区县，这些都使得仪器的可操作性大大提高。
2.虚拟仪器的历史、现状、发展
2.1历史
测量仪器是科学技术发展的基础，而科学技术的发展又推动着测量仪器的发展进程。测量仪器仪表技术发展至今，主要经历了以下几个阶段：
1)以电磁技术为基础的指针式仪表阶段
2)以模拟电子技术为基础的模拟式仪表阶段
3)以数字电子技术为基础，引入了锁相技术、频率合成技术、数字取样技术等的数字
化仪表阶段
4)以大规模、超大规模集成电路为基础的智能化仪器仪表阶段。这一阶段是电子仪器
领域取得重大发展的标志性联阶段，在一定时期内曾开创了现代电子测量、测试技
术的先河
5)以电子测量技术、自动控制技术和计算机技术的发展相融合为基础的自动测试系统
阶段。这是电子测量技术的又一次飞跃，它真正实现了高速度、高准确度、多参数
和多功能的测试，甚至在一定程度上实现了不同地域上的网络化测试功能。自动测
试系统阶段是基于传统仪器仪表技术的测量测试技术发展的高级阶段，它是当今科
学技术高度发展的必然结果，同时也为科学技术的进一步发展提供了基础性的保障。
上述不同阶段的仪器仪表技术，还同属于具有一定的物理形态、主要靠自身硬件来实现其功能的仪器仪表，即传统观念上的具有物理实体的仪器仪表，其共同特征都是不脱离物质基础的实体仪器，也具有形状规格、功能特性不易更改和消耗物质资源等共同的物质特征。
2.2现状
国外虚拟仪器技术自上世纪80 年代由美国NI 公司提出以来，一直成为发达国家自动测控领域的研究热点和应用前沿。近年来，世界各国的许多大型自动测控和仪器公司均相继研制了为数不少的虚拟仪器开发平台，但最早和最具影响力的还是NI 公司的图形化开发平台LabVIEW（NI 也推出了基于C 语言模式的了Labwindows /CVI 等交互式开发平台）。虚拟仪器在国外已发展成为一种新的产业。美国是虚拟仪器的诞生地，目前也是全球最大的虚拟仪器制造国。
国内虚拟仪器最早的研究也是从引进消化NI 的产品开始。国家自然科学基金委员会也曾将虚拟仪器研究作为现代机械工程科学前沿学科之一，列入过为“十五”期间优先资助领域。目前有些研究已取得可喜成绩，如由重庆大学测试中心秦树人教授承担的国家863 项目“虚拟仪器关键技术的研究及其产业化”，所研发的“一体化虚拟仪器”就是一种不同于欧美虚拟仪器的新技术。这项成果表明我国在虚拟式仪器方面走出一条与欧美技术线路完全不同的自主创新路子，并成为国际上嵌入式一体化虚拟仪器研发的先行者。
2.3发展趋势
随着计算机技术、仪器技术和网络通信技术的不断完善，虚拟仪器将向以下五个方向发展。
与计算机的结合更加紧密，集成化程度更高仪器的发展经历了由模拟仪器、数字化仪器、智能仪器到可编程的虚拟仪器的发展历程。其中每一次飞跃无不以高性能计算机的发展为动力。近年来，计算机的处理能力一直按指数率提高，发展之快已把传统仪器远远抛在了后面。计算机具有仪器所需要的、最先进及性能价格比最好的显示与存储能力，尤其是计算机总线技术的发展，在提高总线速度和推广标准化等方面都取得了很大的成就，计算机生产厂商之间的激烈竞争保证了计算机在显示、存储能力与处理性能等方面仍将继续高速发展。
仪器接口更加灵活，可组建不同接口总线的系统虚拟仪器的突出成就是不仅可以利用PC机组建成为灵活的虚拟仪器，更重要的是它可以通过各种不同的接口总线，组建不同规模的系统。如GPIB仪器通过GPIB接口卡与计算机组成GPIB系统，并行总线仪器组成并行总线系统等。一般来说GPIB、VXI、PXI适合大型高精度集成测试系统；PCDAQ、并行口式、
串行口式系统适合普及型的廉价系统；现场总线系统主要用于大规模的网络测试。有时，可以根据不同需要组建不同规模的自动测试系统，也可以将上述几种方案结合起来组成混合测试系统。
网络化将是虚拟仪器发展的趋势基于Internet的网络仪器是计算机技术、虚拟技术、网络技术的完美结合，代表了当前和今后仪器仪表领域的发展潮流，已在测量与测控领域内显现。如网络化流量计、网络化分析仪、网络化计量表等，都成为人们的新宠。网络化仪器可实现任意时间、任何地点对系统的远程访问，实时获得仪器的工作状态；通过友好的用户界面，不仅可对远程仪器进行功能控制和状态检测，还能将远程仪器测得的数据快速传递给本地计算机。与传统的仪器相比，网络仪器具有无可比拟的优势，如功能分散、危险分散、地理分散、管理集中、通信功能强、网络隔离度高、分布广泛;系统操作简单，人机界面友好，便于扩展和维护等。
组件化趋势—硬件和软件“软件就是仪器”，表明软件是构成虚拟仪器的核心，是虚拟仪器的灵魂。随着测量和控制应用领域对系统性能和灵活性要求的不断提高，软件的设计功能也逐渐重要。用灵活强大的计算机软件代替传统仪器的某些硬件，功能强大、现成即用的软件使整个过程自动进行。为了便于用户使用，仪器制造商同时对硬件和软件标准化，将虚拟仪器、虚拟仪器测试系统细分为硬件模块、驱动程序和软件开发平台等若干层，对各层与相邻层之间的接口都加以规范;软硬件厂商都按标准的规范开发各自的软硬件产品，使其具有最佳的互换性能。
合成仪器将大量出现虚拟仪器技术经过20多年的发展，而今正沿着总线与驱动程序标准化、硬/软件模块化、编程平台的图形化和硬件模块的即插即用方向进步。以开放式模块化仪器标准为基础的虚拟仪器标准正日趋完善，建立在虚拟仪器技术上的各种先进仪器将会层出不穷。
3.虚拟仪器的计算机模拟信号输入输出的工作原理
模拟量输入输出通道是微型计算机与控制对象之间的一个重要接口，也是实现工业过程控制的重要组成部分。
工业生产中，需要测量和控制的物理量往往是连续变化的电流、电压、温度、压力、位移、流量等。利用计算机实现对工业生产过程的自动监测和控制：①必须能够将生产过程中监测设备输出的连续变化的模拟量转变为计算机能够识别和接受的数字量。②能够将计算机发出的控制命令转换为相应的模拟信号，去驱动模拟调节执行机构。这样两个过程，都需要模拟量的输入和输出通道来完成。
3.1模拟量的输入通道
模拟量输入通道由以下几个部分组成：
1.传感器：是用于将工业生产现场的某些非电物理量转换为电量的器件。例如：
2. 变送器：将传感器的输出信号转换成0~10mA 、4~20mA 的统一电流信号或者0~5V
的电压信号。
传感器输出的电信号都比较微弱，有些传感器的输出甚至是电阻值、电容值等非电量。为了易于与信号处理环节衔接，需要将这些微弱电信号及电阻值等非电量转换成统一的电信号，变送器就是实现这一功能的器件。
3. 信号处理环节：将变送器输出的信号进行放大或处理成与A ／D 转换器所要求的输入相适应的电压水平。 信号处理环节主要包括信号的放大及干扰信号的去除
4. 多路转换开关：在数据采集系统中，需要采集的模拟量一般比较多，且不少模拟量是缓慢变化的信号。对这类模拟信号的采集，可采用多路模拟开关，使多个模拟信号共用一个A/D 转换器进行采样和转换，以降低成本。
5. 采样保持电路：在数据采样期间，保持输入信号不变的电路称为采样保持电路。由输入模拟信号连续变化，A/D 转换器完成一次转换需要一定转换时间。对变化较快的模拟输入信号，如果在转换期间输入信号变化，引起转换误差。所以增加一级采样保持电路，保证在转换过程中输入信号保持在其采样时的值。
6. 模数A/D 转换器：将输入的模拟信号转换成计算机能够识别的数字信号，以便计算机进行分析和处理。 3.2模拟量的输出通道
计算机的输出信号是数字信号，而有的控制执行元件要求提供模拟的输入电流或电压信号，需要将计算机输出的数字量转换为模拟量，由模拟量的输出通道来完成。模拟量的输出主要通过模数转换器（D/A ）来完成， D/A 转换器的作用是将数字量转换为模拟量，数字量由二进制位组成，每个二进制位的权为2i ，要把数字量转换为模拟电压，需要先把数字量的每一位上的代码按权转换成对应的模拟电流，再把模拟电流相加，最后由运算放大器将其转换成模拟电压。
V o V ref f n n
o R 2V =)R 2
f ref n n o
输出电压Vo 正比于输入数字量Dn ，幅度大小由Vref 和Rf/R 的比值决定。
如果用二进制编码来控制每一路的Sj ，当第i 路的二进制码为1时，使第j 位的Sj 闭合；第j 路的二进制码为0时，使对应的Sj 断开，则数字量的变化就转换成了模拟量的变化。
D/A 转换器的转换精度与基准电压Vref 和权电阻Rj 的精度以及数字量的位数j 有关。位数越多，转换精度越高，同时所需的权电阻的种类就越多。在集成电路中制造高阻值的精密电阻比较困难，因此常用T 形电阻网络代替权电阻网络。
4.虚拟仪器应用实例分析
由以上介绍可以知道虚拟仪器主要通过计算机检测到被测系统的信息，并且对系统的执行机构发出相应的指令，以满足系统的需求。
例如面向切削加工过程中的虚拟测试系统的设计中，切削力与切削温度是金属切削过程中的重要状态参量采用虚拟仪器测量切削参数，能完全替代传统仪器并扩展其功能，并且虚拟仪器能最大限度地降低系统成本，增强系统的功能和灵活性。利用通用计算机的硬件资源，集仪器的控制、存储、显示于计算机本身，利用相应的软件在计算机屏幕上构成一个虚拟仪器的仪器面板，通过键盘或鼠标代替现实仪器的面板按钮及旋钮，而人手不必触及仪器本身，从而实现硬件软化的结果，并在足够硬件的支持下，对金属切削过程的切削力、切削温度等参数进行采集，再经软件处理，从而反映刀具磨损或破损、切削用量的合理性、机床故障等切削状态，以及实时控制切削过程，尽可能提高切削效率，并减少零件废品的产生。
面向切削加工的虚拟仪器设计主要包括了以下几方面的内容：硬件系统分析、设计软件系统分析和设计系统基本功能的实验与测试几个部分。
其中硬件系统主要就包括上文中提到的包括模拟量的输入输出通道及其组成部分，而虚拟仪器的基础平台就源自这个硬件系统的搭建，也只有这个输入输出系统的原理正确了，才能保证整个虚拟仪器的可靠性。
其次当然不能忽略软件的构成，软件的编辑是虚拟仪器系统的核心部分，也是开发人员研究的关键部分。虚拟仪器的软件部分包括硬件驱动程序、应用程序以及软面板程序等。
最后，也是虚拟仪器可靠性的实验验证了，也就是对虚拟仪器硬件和软件的调试过程，包括对硬件的调零设置和软件的初始化之类的。为了扩大虚拟仪器在切削加工测量中的功能，利用实验方法验证测试系统各个功能的可行性，并利用经验公式对实验数据进行相似性判定，
N 位数字量输入D 0 D n
找出目前加工过程中存在的问题和不合理因素，改善切削过程的加工参数，提高加工效率。
参考文献
[1]黄进文虚拟仪器新技术及其在我国的发展现状与展望《科技创新导报》2008年
[2]伍星华、王旭国内虚拟仪器技术的应用研究现状及展望《现代科学仪器》2011年
8月第4期
[3]付聪虚拟仪器发展及应用研究《福建电脑》2011年第3期
[4]崔伟清、闫明虚拟仪器技术及其在切削加工过程中的应用《机械》2008年增刊总
第35卷
虚拟仪器技术的现状及发展前景
labview的现状及发展前景
一、概述 随着计算机技术、大规模集成电路技术和通讯技术的飞速发展，仪器技术领域发生了巨大的变化，美商国家仪器公司(National Instruments)于八十年代中期首先提出基于计算机技术的虚拟仪器的概念，把labview技术带入新的发展时期，随后研制和推出了基于多种总线系统的labview。 labview就是在通用计算机上加上软件和（或）硬件，使得使用者在操作这台计算机时，就象是在操作一台他自己设计的专用的传统电子仪器。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。虚拟仪器技术的出现，彻底打破了传统仪器由厂家定义，用户无法改变的模式，虚拟仪器技术给用户一个充分发挥自己的才能、想象力的空间。用户（而不是厂家）可以随心所欲地根据自己的需求，设计自己的仪器系统，满足多种多样的应用需求。 labview系统概念是对传统仪器概念的重大突破，是计算机系统与仪器系统技术相结合的产物。它利用计算机系统的强大功能，结合相应的硬件，大大突破传统仪器在数据处理、显示、传送、处理等方面的限制，使用户可以方便地对其进行维护、扩展、升级等。 labview系统可以广泛地应用在通讯、自动化、半导体、航空、电子、电力、生化制药、和工业生产等各种领域。 二、构成与特点 现有的labview系统按硬件工作平台主要可分为基于PC总线的虚拟仪器、基于VXI的虚拟仪器、基于PXI的虚拟仪器，所应用场合不同各有其特点。 虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。这也正是NI近30年来始终引领测试测量行业发展趋势的原因所在。只有同时拥有高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台这三大组成部分，才能充分发挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强、
虚拟仪器的发展及应用
虚拟仪器的发展及应用 摘要：虚拟仪器在各个领域中的应用越来越广泛，主要介绍虚拟仪器的发展过程，虚拟仪器的软件与硬件的基本构成原理，并介绍了一些虚拟仪器的应用。通过介绍，可以断定虚拟仪器有广泛的应用前景，是今后一段时间的发展方向。 关键词：虚拟仪器；测试；采集硬件；算法软件 0引言 由于微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术的高度发展及其在电子 工业测量技术与仪器上的应用，新的测试理论、新的测试方法、新的测试领域以及新的仪器结构不断涌现，在许多方面已经冲破了传统仪器的概念。虚拟仪器就 是其中的一种，虚拟仪器是基于通用PC建立的可编程仪器及仪器系统，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、具有虚拟前面板、测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。在虚拟仪器中，硬件仅仅是为了解决 信号的输入与输出，软件才是整个仪器的关键。用户可以通过软件构造几乎任意 功能的仪器。现在虚拟仪器已得到了广泛应用，并成为当前国内外测试技术领域十分关注的技术热点。 1测量技术的发展过程 1.1传统测试仪器仪表的发展历程 测量仪器是科学技术发展的基础，而科学技术的发展又推动着测量仪器的发 展进程。测量仪器仪表技术发展至今，主要经历了以下几个阶段： (2)以模拟电子技术为基础的模拟式仪表阶段； (3)以数字电子技术为基础，引入了锁相技术、频 (4)以大规模、超大规模集成电路为基础的智能化 仪器仪表阶段。这一阶段是电子仪器领域取得 重大发展的标志性联阶段，在一定时期内曾开 创了现代电子测量、测试技术的先河； (5)以电子测量技术、自动控制技术和计算机技术 的发展相融合为基础的自动测试系统阶段。这是 电子测量技术的又一次飞跃，它真正实现了 高速度、高准确度、多参数和多功能的图1传统仪器仪表的发展进程
LabVIEW软件应用实例
图象处理方法在车灯配光检测系统中的应用研究 Image Processing T echnique’s Application and Research in the Automobile Lamp Quality Measurement System 作者：金晅宏 戴曙光 穆平安 单位：上海理工大学光电学院 应用领域：汽车工业 使用的产品：LabVIEW ； NI-IMAQ ；NI-DAQ ； 挑战：将成熟的计算机视觉技术 引入车灯配光检测系统中，应用多种图象处理方法同时实现汽车车灯光轴交点检测和车灯零件检测。 应用方案：使用National Instruments 公司的IMAQ 可视化软件、LabVIEW 图片控制工具包、执行程序生成器和LabVIEW 来开发一个经济、灵活的基于PC 的车灯配光检测系统。 介绍： 车灯配光检测系统原为两套系统：车灯光轴交点检测系统和车灯零件检测系统，其通过人工目测检测车灯光轴交点，应用物位传感器精确定位来检测零件的缺损。本车灯配光检测系统将两系统二合为一，根据测量对象的特征，应用图象卷积、边缘特征提取、图象模式匹配等多种图象处理的方法，实现对不同型号的车灯进行车灯零件缺损检测和车灯光轴交点的自动检测。 系统组成： 整个系统包括硬件部分和软件部分。其系统组成简图如图1所示： 图1：系统组成简图 硬件部分主要运用黑白的CCD 摄取图象，图象通过美国NI 公司的1407图象采集卡传送入PC 机进行处理及数据显示，应用NI_DAQ6023卡控制摄像头间的切换及系统的启动和停止。本系统采用NI 公司的LabVIEW5.1及其图象处理软件包IMAQ Vision5.0作为软件操作平台。其系统的主界面如下图（图2）所示： 图2：系统主界面 系统运行中的一个检测报错界面如下图（图3）所示： 图3：检测报错界面 运用NI （美国国家仪器公司）的这套虚拟开发平台软件，是因为其使用图形化编程语言编写，并提供丰富的库函数和功能模块，具有功能强大及运用灵活等特点，极大的节约了程序开发时间。 光轴交点检测中的图象预处 理方法 （1） 光轴特征分析 本车灯配光检测系统实现计 算机自动检测车灯前照灯光路所成的交点。若为一右侧行驶前照灯, 则其光路图如图4所示： 图4：前照灯光路图 h-h ：通过前照灯焦点的水平面; H-H2：道路中心线； v-v ：通过前照灯的垂直面； 根据前照灯光路标准H —H2与h —h 的夹角为15°，且ZONE1 为暗区，而ZONE2为亮区，两个区域分界明显，有较大的亮度对比度。H-H2与h-h 的交点位置是车灯光轴检测的一个重要参数。 （2） 图象的原始LUT 变 换 LUT （Look_up Table ）变换是一种 很基本的图象处理技术，其对图象象素的灰度值进行特定计算及转换，可以达到突出图象的有用信息，增加图象的光对比度，对要进行边缘检测的图象尤佳，可以使边缘明显。本系统的车灯光轴原始图如图5所示： 图5：光轴原始图
虚拟仪器的发展与应用
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 The Development and Application of Virtural Instrumental Abstract: The virtual instrument is an advanced technique of electronic menasurement and computer measure and control. With computers being introduced into electronic measurement field, digital and software technology enhance the flexibility and expansibility of measurtment. The development, generl construction and applications of virtual instruments are presented. The development of vitual instrumental technology is also prospected in the end. Keyword: virtual instruments;intelligent instrument; networked 0 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
虚拟仪器及其应用文献综述
虚拟仪器及其应用文献综述 摘要 随着当前经济和互联网的快速发展，虚拟仪器与人类生活的关系越来越紧密。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、过程通讯及图形用户界面显示的软件组成的测控系统，具有用户定义测量功能、便于组成自动测试系统强大的数据处理功能、系统组建时间短、便于扩展等特点，被广泛应用于测量、监控、工程处理、远程教育、报表生成技术等方面。 关键词：虚拟仪器，测试系统，特点，应用，互联网
引言 从十九世纪初到二十世纪末，测量仪器经历了模拟仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器这四个阶段。相较于前面三代的测量仪器，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、过程通讯及图形用户界面显示的软件组成的测控系统，是一种由计算机操纵的模块化仪器系统[1]。计算机管理着虚拟仪器的硬软件资源，是虚拟仪器的硬件基础。此外，还有基于计算机总线和模块化仪器总线的各种主要用于完成被测输入信号的采集、放大、模/数转换功能的测控功能硬件，如：利用PCI计算机总线的数据采集卡（DAQ）、GPIB总线仪器、VXI总线仪器模块、串口总线仪器等。虚拟仪器的软件系统主要包括I/O接口软件、仪器驱动程序、仪器开发软件、应用软件。 1虚拟仪器系统构成 虚拟仪器由硬件系统和软件系统两部分组成，其中硬件系统一般分为计算机硬件平台和测控功能硬件；软件系统从底层到顶层，包括三部分：VISA 库、仪器驱动程序和应用软件，如图1、2。 图1-1虚拟仪器的基本构成
图1-2虚拟仪器的构成框图 1.1 硬件构成 （1）计算机硬件平台 计算机硬件平台可以是各种类型的计算机，如普通台式计算机、便携式计算机、工作站、嵌入式计算机等。[2] （2）测试功能硬件 通过A/D转换将模拟信号转化成数字信号，送入计算机进行分析、处理、显示等；再通过D/A转换把数字控制量转化成模拟控制量，送到执行器，从而实现反馈控制，如数据采集卡系统、GPIB仪器控制系统、VXI仪器系统以及它们之间的任意组合。所涉及到的硬件接口模块包括：插入式数据采集卡(DAQ)、串/并口、IEEE488接口(GPIB)卡、VXI控制器以及其它接口卡。 1.2软件系统 计算机硬件平台可以是各种类型的计算机，如普通台式计算机、便携式计算机、工作站、嵌入式计算机等。虚拟仪器是一种主要靠软件实现的仪器,软件才
虚拟仪器技术现状及发展趋势
虚拟仪器技术现状及发展趋势 摘要 随着计算机技术、大规模集成电路技术和通讯技术的飞速发展，仪器技术领域发生了巨大的变化，美商国家仪器公司(Ni公司)于八十年代中期首先提出基于计算机技术的虚拟仪器的概念，把虚拟测试技术带入新的发展时期，随后研制和推出了基于多种总线系统的虚拟仪器。 虚拟仪器在各个领域中的应用越来越广泛，虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。自1986年问世以来，世界各国的工程师和科学家们都已将NI LabVIEW图形化开发工具用于产品设计周期的各个环节，从而改善了产品质量、缩短了产品投放市场的时间，并提高了产品开发和生产效率。使用集成化的虚拟仪器环境与现实世界的信号相连，分析数据以获取实用信息，共享信息成果，有助于在较大范围内提高生产效率。虚拟仪器提供的各种工具能满足我们任何项目需要。 通过本文的论述，我们可以预见虚拟仪器在未来的测试领域中必然会有很好的发展前景。 关键词：虚拟仪器；测试；采集硬件。
目录 引言 (1) 第一章虚拟仪器概述 (2) 1.1仪器的发展 (2) 1.1.1仪器的发展 (2) 1.1.2 虚拟仪器的发展 (2) 1.2虚拟仪器的分类 (2) 1.3与传统仪器的比较 (3) 第二章虚拟仪器硬件 (4) 2.1传感器及信号调理 (4) 2.1.1放大 (4) 2.1.2 滤波与平滑 (4) 2.1.3 隔离 (4) 2.2DAQ板卡 (5) 2.2.1模拟量输入 (5) 2.2.2 模拟量输出 (5) 2.2.3 数字I/O (5) 2.2.4 定时I/O (5) 第三章虚拟仪器组成 (6) 3.1高效的软件 (6) 3.1.1 概述 (6) 3.1.2 LabVIEW简介 (6) 3.2模块化的I/O硬件 (6) 3.2.1 概述 (6) 3.2.2 DAQ板卡 (7) 3.3用于集成的软硬件平台 (7) 第四章虚拟仪器特点 (8) 4.1 (8) 4.2 (8) 4.3 (8) 4.4 (8) 第五章虚拟仪器的现状及发展趋势 (9) 5.1国外发展情况 (9) 5.2国内发展情况 (9) 5.3虚拟仪器的展望 (9) 结束语 (10) 致谢 (10)
虚拟仪器的应用及发展前景
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/ff430560.html, 虚拟仪器的应用及发展前景 作者：王新 来源：《科技与企业》2013年第13期 【摘要】虚拟仪器技术是电子测量技术和计算机技术集成发展的结晶，虚拟仪器代表了现代仪器和测试技术发展的最新方向。本文着重介绍虚拟仪器的发展和应用，并对虚拟仪器的未来做出理性的分析。 【关键词】虚拟仪器；发展；应用 1.引言 随着计算机技术、大规模集成电路技术和通信技术的飞速发展，电子测量技术领域发生了巨大的变化；仪器结构的日趋复杂，仪器性能的不断提高，仪器的测试技术已成为测量领域的研究重点。美国国家仪器公司于20世纪80年代中期首先提出基于计算机技术的虚拟仪器的概念，把虚拟测试技术带入了新的发展时期，随后研制和推出了多种总线系统的虚拟仪器。虚拟仪器技术的提出与发展，标志着21世纪测试技术与仪器技术发展的一个重要方向。虚拟仪器代表着从传统的以硬件为主的测量系统到以软件为中心的测量系统的根本性改变。 2.仪器发展过程 到目前为止，电子测量仪器的发展大致分为4代，第1代为模拟仪器，如指针式万用表；第2代为数字化仪器，如数字频率计，此类仪器目前应用甚为广泛；第3代是智能仪器，不但可以自动检测，还能处理数据；第4代就是虚拟仪器，完全由计算机控制。 一台独立的装置是传统仪器的特征，传统仪器由操作面板、信号输入端口、检测结果输出等几部分组成。传统仪器用硬件电路或固化软件实现其功能。这种只能由仪器厂家来定义、制造的框架式结构决定了传统仪器的用户无法随意更改其结构和功能。从而也推动了虚拟仪器的面世。 所谓虚拟仪器，就是用户在通用计算机上加上软件和硬件，根据自己的需求定义和设计仪器的测试功能，使得使用者在操作这台计算机时，就像在操作一台他本人设计的专用传统仪器一样。 虚拟仪器由计算机、应用软件和仪器硬件组成。其核心思想就是利用计算机的软、硬件资源，将原本需要硬件完成的任务软件化，所以应用软件是虚拟仪器的核心。其硬件系统又分为仪器硬件和计算机硬件。 3.虚拟仪器的应用
虚拟仪器的应用
实验报告 实验题目 基于虚拟仪器技术的 涡流传感器位移测量实验 专业测控技术与仪器班级仪112班 学号3110241032 学生王金利 同组人王俊俊，王琦 指导教师晏克俊 2014 年
一、实验内容 本实验是利用所学虚拟仪器编程实现涡流传感器位移特性的测量，涡流传感器的基本工作系统由探头，前置器以及被测体构成，当前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈时由电磁感应定律可知，交变电流会在探头头部的线圈中产生交变磁场。当有被测金属体靠近这一磁场时在金属表面会产生感应电流，由于其呈漩涡状故称之为电涡流。与此同时该电涡流场也会产生一个与头部线圈方向相反的交变磁场与其反作用，以使得头部线圈的高频电流幅度和相位得到改变，这一改变与金属导体的磁导率、电导率、线圈的几何形状、几何尺寸、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。 当控制金属导体的磁导率、电导率等参数相同时，电涡流的强度大小就只与头部线圈到金属导体表面的距离有关，通过前置器电子线路的处理，即可将头部线圈与金属导体之间距离的变化转换成电压的变化，输出信号的大小岁探头到被测体便面之间的间距而变化，电涡流传感器根据这一原理实现对金属物体位移的测量。 虚拟仪器是在以计算机为核心的硬件平台上配备相应的板卡，由用户设计定义，具有虚拟面板，其测试功能由软件实现的一种计算机仪器系统。本次实验通过对被测的电涡流相应电压强度的变化量信号的采集和分析利用波形图、波形图表和数字表格形象生动的描述出涡流传感器的位移特性。并利用虚拟仪器所编程序完成对电涡流传感器的灵敏度、非线性度、最大偏差、最大位移等参数的测量。 二、实验仪器 1：带虚拟仪器软件的计算机一台； 2：NI6014数据采集卡； 3：数字万用表； 4：涡流传感器实验平台。
虚拟仪器论文虚拟仪器技术发展论文
虚拟仪器论文虚拟仪器技术发展论文 摘要：本文介绍了虚拟仪器的产生、虚拟仪器组成及结构，分析了虚拟仪器的优势，并对虚拟仪器的现状及展望进行简述。 关键词：虚拟仪器；信号；展望 overview of the 30-102 virtual instrument technology development deng songqing,wang yao (91913 troop,dalian116041,china) abstract:this paper describes the emergence of virtual instruments,virtual instrument composition and structure,analysis of the advantages of virtual instruments,and the current situation and prospect of virtual instruments briefly. keywords:virtual instrument;signal;prospect 一、虚拟仪器的产生 虚拟仪器（virtual instrument，简称vi）是利用计算机来管理仪器，组织仪器系统，利用计算机建立的可编程仪器系统。美国国家仪器公司ni（national instruments）于20世纪八十年代中期首先提出基于计算机技术的虚拟仪器 概念。由于没有传统仪器专用的前面板、显示器，所有仪器
面板都在监视器上模拟显示，所以称为虚拟仪器。虚拟仪器的出现引发了传统仪器领域的一场变革，利用人的智力资源替代物质资源，虚拟仪器实现了传统仪器、计算机和网络技术融为一体，产生了虚拟测试技术，随后研制和推出了基于多种总线，各个领域应用的虚拟仪器。 二、虚拟仪器组成及结构 虚拟仪器主要由硬件和软件组成。系统硬件组成如下图，硬件主要包括模块化的信号采集与处理，信号转换与测试和集成的硬件平台。模块化的信号采集与处理，信号转换与测试主要将信号转变成利于计算机处理的数字信号。集成的硬件平台是以gpib、vxi、pxi总线为代表的模块化仪器平台，内建有定时和触发总线，不但可适应简单的数据采集应用，还可适用高端混合信号同步采集。系统软件包括开发平台、总线接口卡驱动程序等。开发平台是虚拟仪器的核心，最典型的有ni公司提供的行业标准图形化编程软件 ----labview等，不仅能轻松方便地完成与各种硬件的连接，更能提供强大的数据处理能力，并将处理结果显示出来。 三、虚拟仪器的特点 （一）虚拟仪器技术性能高 虚拟仪器是利用计算机来分析、处理数据，借助计算机计算速率高、处理数据快、存贮容量大的特点，虚拟仪器测
虚拟仪器课程论文-labview的发展历史、研究现状及其展望大学论文
课程名称: 虚拟仪器 学院: 机电工程学院专业: 仪器仪表工程姓名: 刘@ 学号: 4 2
论文介绍：经过一学期的虚拟仪器学习，对LabVIEW的使用有了更深入的了解，有很多思维和方法在今后的学习中值得借用，在此感谢万老师的辛勤付出。本论文主要论点：LabVIEW的发展历史、研究现状及其展望，并分析与其它平台的比较优势，本人测控专业且目前研究方向主要涉及到FPGA的应用，所以文章分析了LabVIEW与MATLAB和FPGA(现场可编程门阵列)等平台的融合，并在此基础上分析LabVIEW最新的应用实例，最后做出总结与展望。 0.引言 随着计算机技术、大规模集成电路技术和通讯技术的飞速发展，仪器技术领域发生了巨人的变化，美国于1986 年首先提出基于计算机技术的虚拟仪器(Virtual lnstruments 简称Ⅵ)的概念，把虚拟测试技术带入新的发展时期，随后研制和推出了基于多种总线系统的虚拟仪器。虚拟仪器就是在通用计算机上加上软件和硬件，使得使用者在操作这台计算机时，就好象在操作一台自己设计的专用的传统电子仪器。它可代替传统的测量仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、频谱分析仪等；可集成于自动控制、工业控制系统；可自由构建成专有仪器系统。它由计算机、应用软件和仪器硬件组成。无论哪种虚拟仪器系统, 都是将仪器硬件搭载到笔记本电脑、台式PC或工作站等各种计算机平台(甚至可以是掌上电脑) 上，加上应用软件而构成的[1]。 虚拟仪器通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合为一体，从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起，大大缩小了仪器硬件的成本和体积，并通过软件实现对数据的显示、存储以及分析处理。 1.虚拟仪器发展历史及现状 LabVIEW( Laboratory Virtual Instrument Engineering Work bench，实验室虚拟仪器工程平台) 是由美国NI公司( National Instruments ，国家仪器公司) 创立的一个功能强大而又灵活的仪器和分析软件应用开发工具，在实验测量、工业自动化和数据分析领域有着重要作用。
采用虚拟仪器技术 加快测控系统发展
采用虚拟仪器技术加快测控系统发展摘要：采用虚拟仪器技术，可避开传统仪器复杂的专用电路的设计，从而提高仪器设计与使用的快速性和方便性。由于使用软件来实现各种仪器功能，大大提高了仪器的灵活性，需要什么样的功能只需修改相应程序即可，节省了大量购买特定仪器的费用。本文描述了基于虚拟仪器思想在实际测控系统中的应用。 关键词：虚拟仪器；lab windows/cvi；数据采集 abstract: by using the virtual instrument technology, can avoid the traditional instrument complex special circuit design, thus improving the instrument design and use of the fast and convenience. due to the use of software to realize all kinds of functions of the instrument, greatly improves the flexibility of the instrument, need what kind of function, only need to modify the corresponding procedures, saves a large amount of purchase specific instrumentation costs. this paper describes the idea based on virtual instrument measurement and control system in practical application. key words: virtual instrument; lab windows/cvi; data acquisition 中图分类号：k826.16文献标识码： a 文章编号：2095-2104（2012）06-0020-02 1、引言虚拟仪器是随着计算机技术、现代测量技术、电子仪
LabVIEW虚拟仪器程序设计及应用
《LabVIEW虚拟仪器程序设计及应用》learning with labview 8.5 吴成东人民邮电 16k 第1章 LabVIEW概述 1.1 LabVIEW的起源与发展 LabVIEW的全称为Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench（实验室虚拟仪器集成环境），是由美国国家仪器公司（National Instruments，NI）创立的一种功能强大而又灵活的仪器和分析软件应用开发工具。它是一种基于图形化的、用图标来代替文本行创建应用程序的计算机编程语言。在以PC为基础的测量和工控软件中，LabVIEW的市场普及率仅次于 C++/C语言。LabVIEW已经广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，被公认为是标准的数据采集和仪器控制软件。 LabVIEW使用的编程语言通常称为G语言。G语言与传统文本编程语言的主要区别在于：传统文本编程语言是根据语句和指令的先后顺序执行，而LabVIEW则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了程序的执行顺序。G语言用图标表示函数，用连线表示数据流向。 1.2.1 LabVIEW的优势选择LabVIEW进行开发测试和测量应用程序的一个决定性因素是它的开发速度。LabVIEW的优势主要体现在以下几个方面：（1）提供了丰富的图形控件，采用了图形化的编程方法，把工程师从复杂枯涩的文件编程工作中解放出来；（2）采用数据流模型，实现了自动的多线程，从而能充分利用处理器（尤其是多处理器）的处理能力；（3）内建有编译器，能在用户编写程序的同时自动完成编译，因此如果用户在编写程序的过程中有语法错误，就能立即在显示器上显示出来；（4）通过DLL、CIN节点、ActiveX、.NET或MATLAB脚本节点等技术，能够轻松实现LabVIEW与其他编程语言的混合编程；（5）内建了600多个分析函数用于数据分析和信号处理；（6）通过应用程序生成器可以轻松地发布可执行程序、动态链接库或安装包；（7）提供了大量的驱动和专用工具，几乎能够与任何接口的硬件轻松连接；（8）NI同时提供了丰富的附加模块，用于扩展LabVIEW在不同领域的应用，如实时模块、PDA模块、数据记录与监控（DSC）模块、机器视觉模块与触摸屏模块。 第2章 LabVIEW程序对象的基本操作 第3章 LabVIEW的数据类型LabVIEW作为一种通用的编程语言，与其他文本编程语言一样，它的数据操作是最基本的操作。LabVIEW是用“数据流”的运行方式来控制VI程序。 数据流是LabVIEW的生命，运行程序就是将所有输入端口上的数据通过一系列节点送到目的端口。LabVIEW主要的数据类型包括标量类型（单元素），如数值型、字符型和布尔型；还包括了结构类型（包括一个以上的元素），如数组和群集。LabVIEW数据控件模板将各种类似的数据类型集中在一个子模板上以便于使用。 数据类型主要有数值量、逻辑量、字符串、文件路径等几类。相同的数据类型可能有不同的表现形式，所以一个数据类型子模板有相当多的项目，如一个数值类型可以显示为一个简单的数字、一个条图、一个滑块、一个模拟计量器或者显示在一个图表中。LabVIEW作为一个完整的编程语言，基本可以支持所有的数据类型。还拥有特殊的一些数据类型。 数值型数值型是LabVIEW的一种基本的数据类型，可以分为浮点型、整型数和复数型3种基本形式 布尔型的值为1或者0，即真（True）或者假（False），通常情况下布尔型即为逻辑型。 LabVIEW提供了功能丰富的数组函数供用户在编程时调用。LabVIEW中的数组是数值型、布尔型、字符串型等多种数据类型中的同类数据集合。 3.3 数组型数据 LabVIEW提供了功能丰富的数组函数供用户在编程时调用。LabVIEW中的数组是数值型、布尔型、字符串型等多种数据类型中的同类数据集合。 数组由元素和维度组成。数组中的每一个元素都有其唯一的索引数值，对每个数组成员的访问都是通过索引数值来进行的。索引值从0开始，一直到n?1。n是数组成员的个数。 3.4 簇型数据 与数组类似，簇也是LabVIEW中一种集合型的数据结构，它对应于C语言等文本编程语言中的结构体变量。 3.5 字符串型数据字符串与路径字符串是LabVIEW中一种基本的数据类型。路径也是一种特殊的字符串，专门用于对文件路径的处理。字符串型与路径子选板中共有三种对象供用户选择：字符串输入/显示、组合框和文件路径输入/显示。 第4章 LabVIEW的循环与结构 本章主要介绍了LabVIEW的2循环（For循环、While循环）和3结构（条件结构、顺序结构、事件结构）。For循环和While循环主要用于重复执行位于循环内部的程序。条件结构和顺序结构主要用于控件数据流。事件结构主要用于对来自于用户界面、外部I/O或其他方式事件的异步通知。 本章还介绍了在程序框图中如何设置局部变量和全局变量、属性节点，如何直接使用公式节点、MathScript节点、MATLAB节点。通过这些循环与结构、节点的使用，在很多情况下可以大大简化程序框图。
虚拟仪器的特点与应用前景
南阳师范学院 题目：虚拟仪器的特点与应用前景（论文） 摘要 本文从虚拟仪器的起源、发展入手，简单介绍虚拟仪器的功能，比较虚拟仪器与传统仪器的不同之后，全面的介绍了虚拟仪器设计技术,并用软件仿真的方法设计了一台虚拟仪器，实现了从数据采集到数据分析的全过程。
虚拟仪器的设计分成两个方面。硬件方面，本文从最基本的传感器、信号调理开始介绍数据采集过程以及DAQ板卡。除此之外，本文还介绍了虚拟仪器总线技术，重点为专用于虚拟仪器的VXI总线系统以及PXI总线系统。软件方面，主要利用现今最有代表性的图形化编辑软件——Lab VIEW，并用之模拟从DAQ板卡中采集到一路带有均匀白噪声的正弦信号，显示其波形，并分析、显示其幅频特性曲线以及相频特性曲线。 本文还从市场出发对虚拟仪器的配置投资做了具体阐述，指明了构造虚拟仪器平台所需要的投资，为今后的学习工作打下了基础。并对国内外虚拟仪器的部分应用案例作了介绍，指出虚拟仪器是仪器历史的一次革命。
目录 引言 (1) 第一章虚拟仪器概述 1.1概述 (2) 第二章虚拟仪器的特点与分类 2.虚拟仪器的特点 (3) 2.1虚拟仪器的分类 (4) 2.1.1、PC总线——插卡型虚拟仪器 (4) 2.1.2、并行口式虚拟仪器 (4) 2.1.3、GBIB总线方式的虚拟仪器 (4) 2.1.4、VXI总线方式虚拟仪器 (4) 2.1.5、PXI总线方式虚拟仪器 (4) 第三章虚拟仪器的优势与应用前景 2.1虚拟仪器的优势 (5) 2.2虚拟仪器的应用前景 (7) 结束语 (8) 参考文献 (9)
引言 虚拟仪器就是在通用计算机上加上软件和(或)硬件，使得使用者在操作这台计算机时，就象是在操作一台他自己设计的专用的传统电子仪器。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。虚拟仪器技术的出现，彻底打破了传统仪器由厂家定义，用户无法改变的模式，虚拟仪器技术给用户一个充分发挥自己的才能、想象力的空间。用户可以随心所欲地根据自己的需求，设计自己的仪器系统，满足多种多样的应用需求。
虚拟仪器技术的发展现状及特征
虚拟仪器技术的发展现状及特征 虚拟仪器系统概念是对传统仪器概念的重大突破，是计算机系统与仪器系统技术相结合的产物。它利用计算机系统的强大功能，结合相应的硬件，大大突破传统仪器在数据处理、显示、传送、处理等方面的限制，使用户可以方便地对其进行维护、扩展、升级等。虚拟仪器系统可以广泛地应用在通讯、自动化、半导体、航空、电子、电力、生化制药、和工业生产等各种领域。现有的虚拟仪器系统按硬件工作平台主要可分为基于PC总线的虚拟仪器、基于VXI的虚拟仪器、基于PXI的虚拟仪器，所应用场合不同各有其特点。虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。这也正是NI近30年来始终引领测试测量行业发展趋势的原因所在。只有同时拥有高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台这三大组成部分，才能充分发挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强、开发时间少，以及出色的集成这四大优势。虚拟仪器技术的三大组成部分，首先是高效的软件，软件是虚拟仪器技术中最重要的部份。使用正确的软件工具并通过设计或调用特定的程序模块，工程师和科学家们可以高效地创建自己的应用以及友好的人机交互界面。NI公司提供的行业标准图形化编程软件——LabVIEW，不仅能轻松方便地完成与各种软硬件的连接，更能提供强大的后续数据处理能力，设置数据处理、转换、存储的方式，并将结果显示给用户。此外，NI提供了更多交互式的测量工具和更高层的系统管理软件工具，例如连接设计与测试的交互式软件SignalExpress、用于传统C语言的LabWindows/CVI、针对微软VisualStudio的MeasurementStudio等等，均可满足客户对高性能应用的需求。有了功能强大的软件，您就可以在仪器中创建智能性和决策功能，从而发挥虚拟仪器技术在测试应用中的强大优势。其次是模块化的I/O硬件，面对如今日益复杂的测试测量应用，NI提供了全方位的软硬件的解决方案。无论您是使用PCI,PXI,PCMCIA,USB或者是1394总线，NI都能提供相应的模块化的硬件产品，产品种类从数据采集、信号条理、声音和振动测量、视觉、运动、仪器控制、分布式I/O到CAN
虚拟仪器技术在测控系统中的应用
虚拟仪器技术在测控系统中的应用 摘要:本文描述了基于虚拟仪器思想在实际测控系统中的应用。通过选用多功能数据采集卡和信号调理电路组成自动测试系统,软件开发以专业测控工具LabWindows/CVI为平台,实现了数据采集、分析和处理。使整个测控系统既经济又便于操作,同时易于改进和功能扩展。同时,与基于传统的开发平台的测控系统进行了比较。 Abstract: this paper describes the application in the actual measurement and control system based on virtual instrument. By choosing a multi-function data acquisition card and signal conditioning circuit of automatic test system, software development for professional measurement and control tool LabWindows/CVI platform, has realized the data collection, analysis and processing. The whole measurement and control system is easy to operate, economical and easy to improvement and function extension at the same time. At the same time, with development platform based on the traditional measurement and control system are compared. 关键词:虚拟仪器;Labwindows/CVI;数据采集 Key words: virtual instrument; Labwindows/CVI. The data collection 1、引言
虚拟仪器在仪器领域的应用
虚拟仪器在仪器领域的应用 虚拟仪器是虚拟现实技术在仪器领域的应用。虚拟仪器技术是由于计算机、测量和电子技术的高度发展而孕育出的一项革命性新技术。虚拟仪器的硬件、软件都具有开发性、模块化、可重复使用及互换性等特点。因此，虚拟仪器使得用户能够根据自己的需要定义、灵活组合仪器功能，大大提高了使用效率，克服了传统仪器的缺点，系统功能、规模可通过修改软件来增减，价格、开发、维护费用低，技术更新周期短。在现有的虚拟仪器产品中，比较有名的是美国国家仪器公司的LabVIEW系统，但它的技术是不公开的。用微机来实现上述等仪器的功能有着良好的性能价格比，这也是以微机为核心的智能仪器成为当今的发展方向。本文主要提出虚拟仪器中，功能模块及功能模块组合构成的虚拟仪器的数据结构设计，以及仪器运行时的搜索算法设计。 1数据结构设计开发的虚拟仪器主要完成：时域分析、频域分析、幅域分析、数据存储和数据再现。具有25个功能模块来完成上述5大类处理功能，它们是：数据采集、信号发生器、四则运算、数据存储、数据再现、正/逆傅立叶变换、功率谱、倍频程分析、直方图、自相关、示波器、XY记录仪等。 每一功能模块用图标表示，如所示，所有的功能模块都放在模块库中，用户可以将需要的功能模块从模块库中拖出并连接好、组成虚拟仪器，这些功能模块具有可重复使用及互换性等特点。表示的是：用户想用这些功能模块来连接成虚拟仪器完成一组实验，但还未将这些功能模块连接起来。是连接好的功能模块，该虚拟仪器要完成的处理是：数据采集功能模块采集的信号（方波）显示在示波器1上，信号发生器产生的正弦波在示波器2上显示；数据采集功能模块采集的方波与信号发生器产生的正弦波经过叠加显示在示波器3上，叠加的信号经过快速傅立叶变换、功率谱分析，在XY记录仪上显示功率谱。 为了在计算机中实现以上的功能，需要把、的这些功能模块的数据结构要表达出来，也就是表达功能模块以及功能模块之间的数据和数据关系，然后，搜索该数据结构并执行每一功能模块的功能。因此，要表达、数据的逻辑结构。以为例，从该连接好的虚拟仪器看出，每一功能模块由Out输出数据；由In接收数据，而且，一个功能模块节点可以接受多个其他功能模块的输入，显然，这样的
虚拟仪器技术及其应用
虚拟仪器技术及其应用 1.虚拟仪器的概念 虚拟仪器(Virtual Instruments，简称VI) 的概念，最早是由美国国家仪器公司(National InstrumentsCorp. 简称NI) 于1986 年提出来的，这是对传统仪器概念上的重大突破。其基本原理是以计算机为硬件平台，使原来需要硬件实现的各种仪器功能尽可能地软件化，利用高效灵活的软件控制高性能的硬件来完成各种测试、测量和自动化的应用，以便最大限度地降低系统成本，增强系统功能与灵活性。用形象语言来概括虚拟仪器的原理，即“软件就是仪器”。 与传统仪器相比，虚拟仪器在智能化程序、处理能力、性能价格比、可操作性等方面都与有明显的技术优势，具体表现为： 智能化程度高，处理能力强。虚拟仪器的处理能力和智能化程度主要取决于仪器软件水平。用户完全可以根据实际应用需求，将现金的信号处理算法、人工智能技术和专家系统应用于仪器设计与集成，从而将智能仪器水平提高到一个新的层次。 复用性强，系统费用低。应用虚拟仪器思想，用相同的基本硬件可构造多种不同功能的测试分析仪器，如同一个高速数字采样器，可设计出数字示波器、逻辑分析仪、计数器等多种仪器。这样形成的测试仪器系统功能更灵活、系统费用更低。通过与计算机网络连接，还可实现虚拟仪器的分布式共享，更好地发挥仪器的使用价值。 可操作性强。虚拟仪器面板可由用户定义，针对不同应用可以设计不同的操作显示界面。使用计算机的多媒体处理能力可以使仪器操作变得更加直观、简便、易于理解，测量结果可以直接进入数据库系统或通过网络发送。测量完后还可以打印，显示所需的报表或区县，这些都使得仪器的可操作性大大提高。 2.虚拟仪器的历史、现状、发展 2.1历史 测量仪器是科学技术发展的基础，而科学技术的发展又推动着测量仪器的发展进程。测量仪器仪表技术发展至今，主要经历了以下几个阶段： 1)以电磁技术为基础的指针式仪表阶段 2)以模拟电子技术为基础的模拟式仪表阶段 3)以数字电子技术为基础，引入了锁相技术、频率合成技术、数字取样技术等的数字 化仪表阶段 4)以大规模、超大规模集成电路为基础的智能化仪器仪表阶段。这一阶段是电子仪器 领域取得重大发展的标志性联阶段，在一定时期内曾开创了现代电子测量、测试技
虚拟仪器的发展
虚拟仪器的发展及应用0,关于虚拟仪器的引言 1，测量技术的发展过程 1.1传统测试仪器仪表的发展历程 1.2虚拟仪器概念 1.3虚拟仪器与传统仪器的区别 2，虚拟仪器的发展现状 2.1国外发展情况 2.2国内发展情况 2.3虚拟仪器发展过程中要处理好的几项关键性技术 3，虚拟仪器的应用 4，虚拟仪器的展望 6.与传统仪器的区别 7.虚拟仪器技术具有四大优势 7.1性能高 7.2扩展性强 7.3开发时间少 https://www.wendangku.net/doc/ff430560.html,bVIEW的发展和应用 https://www.wendangku.net/doc/ff430560.html,bView优缺点 10.结束语
0．引言 由于微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术的高度发展及其在电子工业测量技术与仪器上的应用，新的测试理论、新的测试方法、新的测试领域以及新的仪器结构不断涌现，在许多方面已经冲破了传统仪器的概念。虚拟仪器就是其中的一种，虚拟仪器是基于通用PC建立的可编程仪器及仪器系统，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、具有虚拟前面板、测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。在虚拟仪器中，硬件仅仅是为了解决信号的输入与输出，软件才是整个仪器的关键。用户可以通过软件构造几乎任意功能的仪器。现在虚拟仪器已得到了广泛应用，并成为当前国内外测试技术领域十分关注的技术热点。 1．测量技术的发展过程 1.1传统测试仪器仪表的发展历程 测量仪器是科学技术发展的基础，而科学技术的发展又推动着测量仪器的发展进程。测量仪器仪表技术发展至今，主要经历了以下几个阶段： (1) 以电磁技术为基础的指针式仪表阶段； (2)以模拟电子技术为基础的模拟式仪表阶段； (3)以数字电子技术为基础，引入了锁相技术、频率合成技术、数字取样技术等的数字化仪表阶段； (4)以大规模、超大规模集成电路为基础的智能化仪器仪表阶段。这一阶段是电子仪器领域取得 重大发展的标志性联阶段，在一定时期内曾开创了现代电子测量、测试技术的先河； (5)以电子测量技术、自动控制技术和计算机技术的发展相融合为基础的自动测试系统阶段。这是电子测量技术的又一次飞跃，它真正实现了高速度、高准确度、多参数和多功能的测试，甚至在一定程度上实现了不同地域上的网络化测试功能。自动测试系统阶段是基于传统仪器仪表技术的测量测试技术发展的高级阶段，它是当今科学技术高度发展的必然结果，同时也为科学技术的进一步发展提供了基础性