虚拟仪器技术整理.pdf

虚拟仪器简介 虚拟仪器的相关介绍 2.1 虚拟仪器技术 虚拟仪器技术是以计算机软硬件技术为核心，以自动控制技术、传感器 技术、 现代信号处理技术、现代网络技术、数值分析技术为支撑， 以各专业学科为应用背景 的现代测试技术。 它利用高性能的模块化集成概念和方法， 结合软件设计平台高效、 简便的 程序编译功能， 依据用户各类特殊需求创建出人机对话界面， 实现并取代各类特殊、 昂贵的 测试仪器的功能，目前已经成为测试理论和应用实验研究的重要支撑。 传统电子仪器存在 的诸多弱点使传统仪器已渐渐不能满足工业自动化和测量领域的需要。 随着计算机技术日新 月异的飞速发展，计算机强大的数据处理能力使得它的应用范围越来越广。 1986 年，美国 NI 公司（ National Instruments ）提出虚拟仪器的概念，以 软件即仪器“ ”为口号，彻底打破了 传统电子仪器只能由生产厂家定义， 用户无法改变的局面， 从而引起仪器和自动化工业的一 场革命。 简单地说，虚拟仪器技术就是利用计算机技术实现的对测控系统的抽象。平常使 用的示波器、数字万用表、信号发生器、数据记录仪，以及传感器等传统仪器，都可使用通 用计算机和专用的控制器和显示器来模拟， 实现向虚拟仪器的转变。 用户在计算机屏幕 上用鼠标和键盘就可设置参数、 观察波形， 取代以往的在传统仪器面板上调节旋钮、 观察曲 线等操作，更为快捷方便。可见虚拟仪器反映的是一种 “硬件软件化 ”的思想和趋势。 虚拟 仪器是当前测控领域的技术热点， 它代表了未来仪器的发展方向。 而 Labview 是世界上最优 秀的虚拟软件开发平台。 使用 Labview 的最开发虚拟仪器最大的好处是提高开发的效率。 据 统计使用 Labview 开发虚拟仪器比使用基于文本的语言开发效率可以提高 10— 15 倍，程序 的执行速度去几乎不受影响； 时时在信号处理等方面的强大功能方面是组态软件不可以比拟 的。 2.2 虚拟仪器的组成与分类 虚拟仪器包括硬件和软件两大部分。硬件主要是获取现实 世界的被测信号 , 提供信号传输的通道。而软件是控制要实现的数据采集、分析、处理、显 示等功能 , 并将其集成为仪器操作与运行的命令环境。 1.硬件获取测试对象的被测信号。 虚 拟仪器的硬件主体是电子计算机。 为计算机配置的电子测量仪器硬件模块是各种传感器、 信 号调理器、模拟数字 /转换器 (ADC) 、数字 /模拟转换器 (DAC) 、数据采集器 (DAQ) 等。电子计 算机及其配置的电子测量仪器硬件模块组成了虚拟仪器测试硬件平台的基础。 2.测试软件 控制实现数据采集、分析、处理、显示等功能，并将其集成为仪器操作与运行的命令环境。 软件开发平台为支撑。仪器驱动、接口软件和应用程序。 图 2 －1 虚拟仪器组成框图 虚 拟仪器的软件在基本硬件确定以后 , 就可以通过不同的软件实现不同的虚拟仪器系统功能。 软件是虚拟仪器系统的关键 , 没有一个优秀的控制分析软件 , 很难想象可以构成一台理想的 虚拟仪器系统。虚拟仪器通常按虚拟仪器的接口总线不同 , 分为数据采集插卡式