智能仪器-虚拟仪器-虚拟仪器技术(1).docx

第九章智能仪器的新发展

虚拟仪器技术

VirtualInstrumentation-

ComputerBasedInstruments

林君lin_jun@

吉林大学仪器科学与电气工程学院

主要内容

主要内容

1.从智能仪器到虚拟仪器

2.虚拟仪器的定义

3.虚拟仪器的分类

4.虚拟仪器的特点

5.虚拟仪器的应用

6.国内外虚拟仪器发展现状

7.虚拟仪器开发相关资源

8.自主研发的虚拟仪器实验平台

9.1.1从智能仪器到虚拟仪器

VirtualInstrumentation

i!

FullyProgrammable

FullyProgrammableSystem

VXIChassis

GUI

DAQBoardswithRTSlIEEE488Rackand

DAQBoardswithRTSl

AnalogInstrumentation

系统FLEXIBLITY

系统

模

电子仪器的发展历程

主机电路

主机电路

回顾智能仪器

数据存储器(RAM)

数据存储器(RAM)

微处理器(MPU)

(ROM)

内部总线

键盘、显示接口I/O接

键盘、显示接口

I/O接口

D/A转换器A/D转换器键盘

D/A转换器

A/D

转换器

外部仪用标准总线

被测量输入输出

电路电路

一模拟量输入/输出人-机接口通信接口

智能仪器结构框图

动态信号分析仪器

典型智能仪器一动态信号分析仪

从智能仪器到虚拟仪器一信号发生器

(1)台式仪器(2)虚拟仪器软面板

从智能仪器到虚拟仪器-示波器

从智能仪器到虚拟仪器-示波器

(1)台式仪器(2)虚拟仪器软面板

从智能仪器到虚拟仪器-数字多用表

Ⅱ4072

EileEditHelp

NATIONAL

案Am

案Am类

V

VDC

000.1251

*FsVT

*Fs

Range

Hz

ΩCL

(1)台式仪器(2)虚拟仪器软面板

虚拟仪器

虚拟信号发生器

软件

和硬件

虚拟数字存储示波器

虚拟数字多用表

9.1.2

9.1.2什么是虚拟仪器技术?

1986年，美国N公司(NationalInstruments)提出了“软件

即仪器”的口号，将日益普及的计算机技术与仪器仪表技术完

美地结合起来，使用户在操作计算机时，如同在操作自己定义的仪器，方便灵活，不仅减少了单个传统仪器的成本，更是提高了用户的工作效率，从而为现代仪器测控技术掀起了崭新的

一页。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，引起了测控领域的一场革命。

NI定义：

7NATIONAL

INSTRUMENTS|

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

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。

虚拟仪器一词中“虚拟”有以下两方面含义

(1)虚拟仪器面板(人机交互)软件化

传统仪器中，操作人员通过操作仪器物理面板上安装的各种开关、旋钮等来实现诸如电源的通断、通道选择、量程切换、放大倍数等参数的设置，并通过面板上的LED、CRT等来显示仪器状态和测量结果。

虚拟仪器通过基于计算机平台的软件操作界面替代物理面板，操作人员通过鼠标或键盘操纵软件界面中的控件实现

对仪器的控制。

传统仪器面板虚拟的仪器面板

传统仪器面板

(2)仪器功能的软件化

在虚拟仪器系统中，仪器功能是由软件编程来实现，测量所需的各种激励信号可由软件产生波形数据，再通过D/A转换实现；系统硬件很难实现的一些强大数据处理功能，如FFT分析、小波分析、数字滤波、回归分析、统计分析等，

可以由软件编程来实现。通过不同软件模块的组合，可以

实现多种自动测试功能。

采集卡+软件=示波器/频谱分析仪/……

仪器功能自定义

基于相同硬件设备实现不

同仪器功能。也就是所谓

“软件即仪器”说法由来

“SoftwareisInstrument”的认识

这句话说明了软件就是仪器，但并没有说仪器就是软件。它只是突出软件在虚拟仪器中的地位，因为虚拟仪器的功能基于一定硬件平台之上的用户自定义的软件。基于相同的硬件平台，开发不同的软件，可以实现不同的仪器功能。从这一点上来说，软件在虚拟仪器中占核心主导地位。但是，不同的应用，有不同的信号获取方法、不同的指标要求，除了共性之外，还存在个性差异。因此，虚拟仪器不仅离不开硬件，而且