虚拟仪器介绍

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虚拟仪器技术是当前测控领域的技术热点，它代表了未来仪器技术的发展方向。工业发达国家已经将虚拟仪器技术广泛应用于航天、通讯、生物医学、地球物理、电子、机械等各个领域，进行工程技术工作和科学研究。国内对于虚拟仪器的研究与工程应用也取得了很多成果，在机械参数测试，机械故障诊断，机械生产过程控制中得到普遍应用。
由于虚拟仪器正在日新月异的发展，对于虚拟仪器的定义也正在逐步形成的过程之中。虚拟仪器领域的著名厂商，美国NI（National Instrument Corporation）公司对虚拟仪器（Virtual Instrument）的定义为：（1）一种通常运行在个人计算机上，具有传统的独立仪器功能的硬件与软件的组合；（2）一个LabVIEW程序，由一个做用户接口的前面板和一个图形程序组成。国内一般所说虚拟仪器指的就是前者。以前也曾经有过灵境仪器、卡式仪器、计算机仪器等许多叫法。这里我们建议将虚拟仪器定义为：以计算机及网络为基础，以软件为核心的自然科学信息测试、分析、存储、传输与控制系统。这样既能够突出软件技术在虚拟仪器体系中的作用了，又体现了网络环境中虚拟仪器技术的最新进展。
目前常用的虚拟仪器硬件结构形式主要有以下几种：
（1）基本的虚拟仪器硬件结构


（2）VXI——VME总线的仪器扩展。这是一种在世界上得到广泛公认与采纳的仪器标准。这种结构的特点是将信号采集、信号调理等各种模块装入标准机箱，机箱通过插入计算机的通讯卡与计算机通讯，或将计算机嵌入机箱零插槽。通讯卡和电缆主要有GPIB、1394、MXI三种标准。
（3）PXI——PCI总线的仪器扩展。它的结构形式与VXI基本相同，区别在于总线不同和价格更容易接受。当控制器嵌入PXI机箱，就成为一种测试专用的计算机。
（4）GPIB（HP-IB或IEEE488）——通用接口总线。这是计算机与传统仪器的接口，将GPIB通讯卡插入计算机，再通过GPIB电缆，实现将计算机对传统仪器的控制和访问。
（5）串口仪器。这也是计算机与传统仪器的接口，实现对满足一定协议（例如RS232）的传统仪器与计算机的连接。
常用的虚拟仪器软件开发平台包括目前非常流行的LabVIEW（Virtual Instrument Engineering Workbench）以及LabWindows/CVI、HP-VEE、VB和VC等。
采用虚拟仪器技术构建测试仪器，开发效率高，可维护性强；测试精度、稳定性和可靠性能够得到充分保证；具有很高的性能价格比，节省投资，便于设备更新和功能转换与扩充。本书介绍目前虚拟仪器的主流开发工具LabVIEW6.1，该软件提供了非常丰富的数据采集和数学分析函数和工具，具有创造力的图形语言（G语言）开发环境，使得程序的编辑、调试等都非常方便，快捷，高效。从而摆脱了基于文本编程语言的繁杂的变量命名，文本编辑与修改及复杂的程序调试过程，使非计算机专业的测试技术或仪器的开发人员也可以开发出一流的测试系统或测量仪器。