科技写作作业
——虚拟仪器技术文献综述
姓名：
学号：201198501
专业：电气工程及其自动化
2013.12
虚拟仪器技术综述
引言：现代计算机技术和信息技术的迅猛发展，冲击着国民经济的各个领域，也引起了测量仪器和测试技术的巨大变革。人们曾为测量仪器从模拟化、数字化到智能化的进步而欣喜，也为自动测试技术的日新月异的发展所鼓舞，当今虚拟仪器技术的出现又使得测量仪器进步入了高科技的殿堂。
与传统的仪器不同，虚拟仪器（virtual instrument）是基于计算机和标准总线技术的模块化系统，通常它是由控制模块、仪器模块和软件组成，在虚拟仪器中软件是至关重要的，仪器的功能都要通过它来实现，因此软件是虚拟仪器的核心，“软件就是仪器”，从本质上反映了虚拟仪器的特征。
从构成方式上讲，虚拟仪器可分为四大类：gpib体系结构、pc-daq 体系结构、vxi体系结构和pxi体系结构。虚拟仪器应用程序的开发环境主要有两种=一种是基于传统的文本语言的软件开发环境，常用的有lab windows/cvi、.visual basidc=vc++等：一种是基于图形化语言的软件开发环境，常用的有lab view和hp vee。其中图形化软件开发系统是用工程人员所熟悉的术语和图形化符号代替常规的文本语言编程，界面友好，操作简便，可大大缩短系统开发周期，深受专业人员的青睐。
摘要：仪器是智能仪器和计算机技术发展的结果，是一类重要的仪器仪表和测试系统，得到广泛的应用。本文系统地介绍了虚拟仪器枝
术的概念，分析了虚拟仪器的组成，通过与传统仪器相比，得到虚拟仪器所具有的优点，分析出虚拟仪器的发展方向，并指出在实际组建虚拟仪器系统时需解决的枝术问题。
关键词：虚拟仪器技术问题 GPIB VXI
一、虚拟仪器的介绍
1．1 虚拟仪器的概念
虚拟仪器这个概念是在20世纪80年代中期由美国国家仪器公司(NI)首先提出来的。当时该公司提出“软件就是仪器”，这对传统仪器概念有着重大突破。其概念可具体描述为“虚拟仪器是利用现有的PC计算机、加上特殊设计的仪器硬件和专用软件，形成既有普通仪器的基本功能，又有一般仪器所没有的特殊功能的新型仪器。在今天，虚拟仪器被定义为信号的输入和输出基于计算机硬件平台，其余的部分都是通过计算机软件，按已知的数学模型和时序实现对数据的显示、控制、变换、分析和显示等全部或部分功能的智能化仪器系统。1．2 虚拟仪器技术的起源和发展历程
在个人计算机技术出现之前，工程技术人员主要使用传统仪器进行数据采集和处理，或者依赖于某些高端传统仪器自身所具有的功能，或者使用手工进行数据处理。个人电脑技术出现之后．人们开始考虑使用电脑来处理传统仪器所得到的数据。在20世纪70年代发展的GPIB技术，也就是IEEE488及后来的IEEE488.2标准由于受GPIB总线带宽的限制1M bytes／s，无法实现数据向计算机的实时传输．所以大量的数据处理工作仍然依靠仪器自身所带有的功能。在80年代随着计
算机技术的进一步发展，个人电脑可以附带多个扩展槽，进而出现了插在计算机里的数据采集卡，它可以进行一些简单的数据采集。数据的后处理由计算机软件完成，这就是虚拟仪器技术的初步形式。受当时技术发展的制约．人们在工作中仍然要较多地依赖于传统仪器去完成复杂的测量任务。直至90年代计算机总线速度进一步加快，如PCI 总线的数据传输速度达到了132M bytes／s。1996年底美国NI公司在PCI数据总线的基础上提出了第一代PXI系统的技术规范，现在已经有接近60家成员公司为这一平台开发产品。PXI系统是由模块化的仪器根据需要组合成的系统，模块仪器可以是采集卡、示波器、数字万用表、信号源、开关，甚至射频信号分析仪。数据的分析可以运行在PXI 控制器上的软件来完成，PXI的内嵌式控制器实际上就是一台结构紧凑的计算机。未来的虚拟仪器技术还将进一步延伸列嵌入式系统和便携式系统中。
二、虚拟仪器的特点及其优点
2．1 虚拟仪器的性能特点
A、利用标准的商业技术
虚拟仪器工具的持续发展依靠的是标准商业技术不断进步，如个人电脑的快速发展和因特网崛起。这些突飞猛进的商业技术必然带来性能的改进和大批量市场运作的成本降低。虚拟仪器产品使用这些技术，确保以更低的价恪为用户提供更为出色的性能。比如说：LabVIEW 图形化开发软件与最新的Windows、Linux和其他操作系统兼容，为使用者带来既可与简便易用图形化功能结合，同时又具有高性能多线程
执行功能的开发环境仪器硬件设备，可以充分利用PC1和USB计算机总线的性能，以高速将数据传送到内存。总之，无论是软件还是硬件产品，它们都是建立在个人或嵌入式计算机系统的内存芯片、处理器和显示技术快速发展的基础上。
B、测量速度快且精确
测量输入信号的几个性能参数(如电压、频率、上升时间)只需要一个量化的数据块，要测量的信号参数就能被数据处理器计算出来。这种将多种测试结合在一起的办法缩短了测试时间。而在传统的系统中，必须把信号连接到每一台仪器上以便测量各个参数，这样测量值就受电缆长度、阻抗、仪器校准和修正因子的差异的影响。
C、具有更好的测量精度和可重复性
嵌入式数据处理器可以建立一些特定功能的数据模型。如FFT和数据滤波器．这就不再需要随时间可能发生漂移并需要定期标定的分立式模拟硬件了。
D、减少开关和电缆
由于所有信号具有一个公用的量化通道，故允许各种测量使用同一校准和修正因子，这样复杂的开关矩阵和信号电缆就能减少，信号将不必切换到多个仪器上。
E、用户定义测量功能
出于仪器功能可由用户级产生，故它不再是固定在硬件中而不可改变的，当需要时可加入新的测量功能而不用再去买一台新的仪器。
F、可扩展性强
为提高测试系统的性能，可加入一个通用模块或更换一个模块，而不用购买一套全新的系统。
G、缩短系统组建时间
所有通用模块支持相同的公用硬件平台。各软件驱动程序或仪器处理程序不必单独产生，当测试系统要增加一个新的测量功能时，只需增加软件来执行新的功能或增加一个通用模块来扩展系统的测量范围，固而系统组建时间短。
2．2 虚拟仪器的优点
一般的传统仪器基本上都是由三大功能块组成：信号的采集与控制、信号的分析与处理、结果的表达与输出。由于这些功能块全是以硬件(或固化的软件)的形式存在的，从而决定了传统仪器只能由仪器厂家来定义、制造，而用户无法改变。而且传统仪器一般都是独立使用、手动操作，对于较为复杂、测试参数较多的场合．使用起来就很不方便，其局限性非常明显。而虚拟仪器则克服了传统仪器的这些缺点，它把仪器的三大功能块全部放到计算机上来实现，在计算机上插数据采集卡，用软件在屏幕上生成仪器面板．用软件来进行信号的分析与处理、以各种形式输出检测结果。
总之，虚拟仪器的出现，打破了传统仪器由厂家定义、用户无法改变的模式，它利用计算机丰富的软硬件资源大大突破了传统仪器在数据的处理、表达、传送、显示和贮存等方面的限制，有极好的性能／价格比。具体比较见下表：
项目传统仪器虚拟仪器
虚拟仪器与传统仪器的比较
三、虚拟仪器的组成
虚拟仪器是具有虚拟仪器面板的个人算机仪器。它是由个人计算机、硬件和应用软件三大部分组成。
3．1 个人计算机
一台PC 机或工作站。
3．2 硬件
在虚拟仪器中完成数据采集 提供信号源、控制信号以及与计算机相连都需要一些必不可少的硬件。目前NI 为用户提供了丰富的硬件仪器定义 厂家 用户
功能设定
功能特定，与其它设备连接受
到限制 面向应用的系统结构、可方便的
与网络、外设以及其它应用设备连接 中心环节 硬件
软件
开放性
封闭式系统、功
能固定,不能更
改 基于计算机拄术的开放、灵活的功能模块 性/价格比 低
高、可重复使用 拄术更新 慢(周期5～10
年)
快(周期1～2年) 开发维护 开发维护费用
高 软件结构节省费用
有：插入式数据采集产品、信号调理产品、GPIB控制产品、VXI控制产品、Fidd现场总线产品等等。其中较为常用的虚拟仪器是由数据采集系统、GPIB仪器控制系统、VXI仪器系统以及这三者之间的任意组合。下面介绍硬件构成的最基本的三种方案。
A、基于数据采集系统上的虚拟仪器系统组建方案
通过A/D转换将模拟、数字信号采集到计算机进行分析、处理、显示等，并可通过D/A转换实现反馈控制。它还可以根据需要加入信号调理等硬件模块，这是现在比较常用的一种方案。
B、由GPIB仪器控制的虚拟仪器系统组建方案
一个典型的GPIB测量系统由一台PC机、一块GPIB接口板和若干台GPIB仪器通过标准GPIB电缆连接起来组成大型的自动化仪器测量系统。在标准情况下，一块GPIB接口板卡可带多述l4台仪器，电缆长度可达20米。利用GPIB扩展技术，一个GPIB自动测量系统的规模无论是仪器数量还是距离都可以进一步扩展。
C、由VXI仪器控制的虚拟仪器系统组建方案
VXI总线是一种高速计算机总线。由于它的标准开放、结构紧凑、具有数据吞吐能力强、定时和同步精确、模块可重复利用、众多仪器厂商支持等优点，VXI系统的组建和使用越来越方便，应用面越来越广，尤其是在组建大中规模自动测量测试系统以及对速度精度要求较高的场台，有着其它仪器无法比拟的优势。因此VXI是虚拟仪器发展的一个热门方向。
3．3 软件
软件是虚拟仪器的关键。目前软件编程方法已从原来的BASIC、C 语言、Visual BASIC和LabWindows向可视图形化编程语言发展。
所谓可视图形化编程语言是指把复杂、烦琐、费时的语言编程简化成用菜单式图标提示的方法选择功能，并用线条把各种功能(图形)连接起来的简单图形编程方式。它的优点有：易于集成；具有高效率；可快速建立操作者界面；具有多种显示和控制；易于使用者理解维护；查错方便；节省80％的开发时间等。特别对于其他相关专业知识掌握不多的人，不需要掌握其内部细节就可以使用。目前使用较多的软件是NI公司的LabVIEW 、LabWindows／CVI和HP公司的VEE软件开发平台。在1996年中国VXI应用技术大会上，对于“开发软件是选择LabVIEW，还是选择VEE好?”的问题,回答几乎是一样的：都可以。实际上，几乎每个用户都仍然要花费大量人力、物力、财力四处调研．总想搞清楚自己究竟该选哪一种。为什么要选这一种?所以，在如何选择软件开发平台上希望专家们进一步探讨研究，尽早给用户一个准确的答案。通过对别人的研究和实际应用中得到一个结论：软件的选择应与硬件相对应。如果系统所用模块仪器是HP公司的．一般用VEE；如果系统用多厂家产品集成，且是单机箱，一般用LahVIEW；如果系统用多厂家产品集成，且是多机箱．则一般用LahWindows／CVl。四、虚拟仪器分析
虚拟仪器和其他的测试系统一样，都包括信号检测、信号输入、信号输出、信号存储、信号处理、信号显示和人机交互几个部分。作为仪器，信号检测的精度是其灵敏度的决定性因素。
模块化的I／O硬件及各种标准接口是信号检测、信号输入、信号输出的基础，是虚拟仪器的一个关键技术。
软件是虚拟仪器技术中最重要的部份。软件不仅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。因此，软件技术是虚拟仪器的最关键技术。软件技术包括了软件系统的开发、运行和维护的技术。其核心内容是高效的运行模型及其支撑机制，有效的开发方法学及其支撑机制。虚拟仪器的软件设计主要包括仪器面板软件设计和仪器功能软件设计。
随着网络技术的发展与应用，网络化的虚拟仪器也应运而生。人们可以通过Intemet进行远程测量、控制和现场监视功能，虚拟仪器可以通过网络构成自动测试系统。因此，网络技术和网络化虚拟仪器也是虚拟仪器的一个关键技术。
为了实现测试系统的互连互换和标准化，NI等著名仪器厂商发起的VXI plug&play(VPP)联盟提出了一系列VPP技术标准，包括测试系统框架、仪器驱动器(Instrument Driver，或译为仪器驱动程序)、软面板、VISA(virtual Instrument Software Architecture，虚拟仪器软件结构)、部件知识库等规范。IVI基金会(Interchangeable Virtual Instrument Foundation)将VPP规范中的虚拟仪器软件结构(VISA)中的标准I／O接口的概念扩展到仪器级的互操作性上，提出了标准化的仪器类驱动器(Class Driver)概念。NI引入了属性、类等面向对象的概念。按仪器类划分、抽取和规范同类仪器具有共性的功能
作为仪器类驱动函数。
五、虚拟仪器技术展望
虚拟仪器技术的发展紧跟时代主流，其随着PC机飞速发展的步伐而前进，其发展方向及重点主要有以下几个方面：
A、速度越来越快
虚拟仪器的主控器不断更新换代，其运行速度也在飞速提高，目前最流行的主控器是奔腾MMX型。
B、结构越来越紧凑
由主控器内嵌式组建的虚拟仪器系统比以往其他的结构紧凑，而由PXI机箱组建的则比VXI机箱组建的虚拟仪器结构更为紧凑。
C、性能／价格比越来越高
由VXlpc一740组建的虚拟仪器系统与由VXlpe一850组建的虚拟仪器系统相比，其功能相当，而前者的价格只有后者的三分之一；
D、接口功能越来越完善
虚拟仪器系统主控器的接口从提供完备的高性能外围接口．到目前已能够提供完备的网络接口功能，这项功能的不断完善必将在未来的虚拟仪器系统网络中起主要作用。
E、系统的配置方案更加经济、实用
虚拟仪器系统可以从仪器情况、要求的传输速率、运用的具体场合、价格等诸多方面考虑选择合适的配置方案。
总之，从NI公司提出虚拟仪器的概念到如今，虚拟仪器技术一直在向更快、更紧凑、更经济、更方便、更实用的方向发展。
六、虚拟仪器技术在实际应用中需解决的技术问题
在实际组建一套虚拟仪器系统时有很大的技术难度，主要有以下几个方面：
A、首先必须研究消化虚拟仪器系统设计的标准或规范。
B、在理解有关的标准和规范之后，要解决VXI总线接口设计的技术问题。
C、要解决虚拟仪器系统中若干种专用模块接口及测量电路的软硬件设计关键技术。
D、要榔决虚拟仪器系统中各种虚拟面板的设计难题。
E、要依照实际工作的测试流程，解决复杂的系统应用测控软件设计难题。
七、结束语
PC机和VXI是目前虚拟仪器硬件平台的两种主要结构形式。软件是虚拟仪器的核心，是集成系仪器的基础。虚拟仪器统作为电子测量仪器发展过程中出现的最新高峰，有着极其广阔的发展前景。它的出现为国家各个行业科研的发展提供了更新式的测试手段，尤其在国防建设领域中，它更有其得天独厚的优势，是目前任何仪器都不能替代的先进的自动测试系统。所以，虚拟仪器将以其卓越的性能在我国的测试行业得到广泛应用。虚拟仪器是智能仪器和计算机技术发展的结果。其充分利用计算机的资源，利用显示器和GUI作为测试系统操作控制和显示面板，提供强大而灵活的测试分析和控制功能。利用虚拟仪器技术可以完成各种测试、测量和自动化控制的应用。虚拟仪器是
测试系统的重要发展方向。本文系统地介绍了虚拟仪器枝术，分析了虚拟仪器的组成、优点及发展方向，并指出在实际组建虚拟仪器系统时需解决的枝术问题。
八、参考文献
【1】宋国明.虚拟仪器测试技术应用综述[J].航空计测技术,2002,22(5). 【2】廖开俊,刘志飞.虚拟仪器技术综述[J].国外电子测量技术,2006,25(2) 【3】高向东.虚拟仪器技术综述[J].中国计量,2004
【4】黄剑.虚拟仪器技术及应用综述[J].计量与测试技术,2010,37(4)
【5】刘金宁,孟晨. 虚拟仪器驱动器综述[J].电子技术应用,2005,(7)
【6】周继勇,刘斌.虚拟仪器的网络化技术综述[J]. 通信与信息技术,2003,(6) 【7】韩钢,郗莹. 虚拟仪器技术综述[J]. 火控雷达技术,2000,(4)
【9】李青霞,任焱晞. 虚拟仪器综述[J]. 现代科学仪器,1999,(4)
【10】朱欣华，姚天忠，邹丽新．智能仪器原理与设计．中国计量出版社，2002 【11】周泓．虚拟仪器系统软件结构与接口技术的研究．浙江大学， 1999 【12】徐小良．自动测试系统的面向对象框架开发方法研究．浙江大学，2003 【13】肖明清．基于VXI总线的苏二七飞机自动测试系统研究．西北工业大学,2000
【14】杨乐平等.LabVIEW程序设计与应用电子版[M]．电子工业出版社，2005 【15】侯国平等.LabVIEW 8.2编程与虚拟仪器的设计[M]．北京：清华大学出版社，2005
【16】王剑.基于LabVIEW的数据采集及分析系统的开发[D]．哈尔滨：哈尔滨理工大学，2004
【17】汪敏生等.LabVIEW基础教程.北京：电子工业出版社，2007
【18】雷振山等.LabVIEW高级编程与虚拟仪器工程应用.中国铁道出版社，2009 【19】吴志锋.基于Web的虚拟仪器技术[J].仪表技术,2001
【20】邓振杰,齐建玲.基于LabVIEW构建虚拟仪器系统[J].华北航天工业学院学报,2001
【21】王磊,陶梅.精通LabVIEW8.0[M].北京:电子工业出版社,2007
【22】金维香.图形化程序设计G语言—LabVIEW与虚拟仪器[J].长沙电力学院学报,2002
【23】LabVIEW User Manual. National Instruments Corporation, 2003
【24】毕试皓.智能车建模和仿真软件设计[D].西安理工大学硕士论文,2007 【25】董秀成.控制算法的计算机仿真及比较研究[J].电讯技术, 2000
毕业设计开题报告 电子信息工程 基于LABVIEW的虚拟示波器设计 [前言] 虚拟仪器[1]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。 20年来，无论是初学乍用的新手还是经验丰富的程序开发人员，虚拟仪器在各种不同的工程应用和行业的测量及控制的用户中广受欢迎，这都归功于其直观化的图形编程语言。虚拟仪器的图形化数据流语言和程序框图能自然地显示您的数据流，同时地图化的用户界面直观地显示数据，使我们能够轻松地查看、修改数据或控制输入。 虚拟仪器的出现使测量仪器领域的一个突破，它彻底改变了传统的仪器观，从根本上更新了测量仪器的概念，带给了人们一个全新的仪器观念。虚拟仪器代表着测量仪器发展的最新方向和潮流，是未来仪器产业发展的一大趋势[2][3]。[主题] 1.仪器发展过程 1.1 传统硬件仪器 20世纪30年代初，HP公司创始人、斯坦福大学的Hewlett和Packard在现今的硅谷研制出了第一台信号产生器。传统硬件仪器经历了大半个世纪的发展，经历了从模拟式到数字式，到现今智能化仪器的发展历程。传统硬件仪器由决定仪器功能、性能和技术指标的电子板卡、带有插槽的底盘、装有各类控件的面板、
显示器和机箱等五部分构成。传统硬件仪器是硬件或以硬件为主的仪器，即使是智能仪器，其中固化的软件也只是辅助性的。传统硬件仪器是一个封闭系统，一经厂家制造完毕，不能随意改动，灵活性较低。无论是对技术的进步还是对市场的需求，其响应速度都比较慢，这在很大程度上阻碍了仪器科学和仪器。[4] [5] 1.2虚拟仪器 虚拟仪器技术是随着现代计算机技术、信息技术、现代测量技术的发展而出现的新技术。它是通过应用程序将计算机资源（微处理器、存储器、显示器）和仪器硬件（A/D、D/A、数字I/O、定时器、信号调理器）的测量功能结合起来，形成的测量装置或测试系统。用户通过友好的图形界面（称为虚拟面板）操作计算机，就像操作传统仪器一样，通过库函数实现仪器模块间的通信、定时、触发，以及数据分析、数据表达，并形成图形化接口。行业的快速发展。 2.虚拟仪器国内外研究现状 虚拟仪器概念最早是由美国国家仪器公司在1986年提出的，但其雏形可以追溯到1981年由美国西北仪器系统公司推出的APPLE II为基础的数字存储示波器，但是由于当时计算机软件开发水平的限制，编写个人仪器的驱动程序和人机交互接口是一项专门的技术工作，必须由专业厂商才能完成，这种状况使得个人仪器的推广和应用没有形成工业标准。从20世纪80年代中期开始，微软公司WINDOWS操作系统的出现，使得计算机操作系统的图形支持功能得到很大提高。1986年，美国国家仪器公司推出了图形化的虚拟仪器编程环境LABVIEW，标志着虚拟仪器设计软件平台基本成型。国际上，从1988年陆续有虚拟仪器产品面市，当时有五家制造厂已达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73亿的4%。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，生产虚拟仪器的主要厂家有HP公司目前生产100多种型号的虚拟仪器，TEKTRONIX公司目前生产约80多种型号的虚拟仪器，此外还有NI 公司、KEITHELY公司等。 LABVIEW作为虚拟仪器开发系统的杰出代表，在我国虽然引进的时间不长，但是现在已经被认识和推广、应用，它促进了中国测试领域的技术革命，在研究及教育领域都得到了迅速推广。它在许多企业、科研单位被用于产品测试和测控系统，另外，包括一些著名高校在内的许多学校不仅建立了基于虚拟仪器的实验
科技写作作业 ——虚拟仪器技术文献综述 姓名： 学号：201198501 专业：电气工程及其自动化 2013.12
虚拟仪器技术综述 引言：现代计算机技术和信息技术的迅猛发展，冲击着国民经济的各个领域，也引起了测量仪器和测试技术的巨大变革。人们曾为测量仪器从模拟化、数字化到智能化的进步而欣喜，也为自动测试技术的日新月异的发展所鼓舞，当今虚拟仪器技术的出现又使得测量仪器进步入了高科技的殿堂。 与传统的仪器不同，虚拟仪器（virtual instrument）是基于计算机和标准总线技术的模块化系统，通常它是由控制模块、仪器模块和软件组成，在虚拟仪器中软件是至关重要的，仪器的功能都要通过它来实现，因此软件是虚拟仪器的核心，“软件就是仪器”，从本质上反映了虚拟仪器的特征。 从构成方式上讲，虚拟仪器可分为四大类：gpib体系结构、pc-daq 体系结构、vxi体系结构和pxi体系结构。虚拟仪器应用程序的开发环境主要有两种=一种是基于传统的文本语言的软件开发环境，常用的有lab windows/cvi、.visual basidc=vc++等：一种是基于图形化语言的软件开发环境，常用的有lab view和hp vee。其中图形化软件开发系统是用工程人员所熟悉的术语和图形化符号代替常规的文本语言编程，界面友好，操作简便，可大大缩短系统开发周期，深受专业人员的青睐。 摘要：仪器是智能仪器和计算机技术发展的结果，是一类重要的仪器仪表和测试系统，得到广泛的应用。本文系统地介绍了虚拟仪器枝
术的概念，分析了虚拟仪器的组成，通过与传统仪器相比，得到虚拟仪器所具有的优点，分析出虚拟仪器的发展方向，并指出在实际组建虚拟仪器系统时需解决的枝术问题。 关键词：虚拟仪器技术问题 GPIB VXI 一、虚拟仪器的介绍 1．1 虚拟仪器的概念 虚拟仪器这个概念是在20世纪80年代中期由美国国家仪器公司(NI)首先提出来的。当时该公司提出“软件就是仪器”，这对传统仪器概念有着重大突破。其概念可具体描述为“虚拟仪器是利用现有的PC计算机、加上特殊设计的仪器硬件和专用软件，形成既有普通仪器的基本功能，又有一般仪器所没有的特殊功能的新型仪器。在今天，虚拟仪器被定义为信号的输入和输出基于计算机硬件平台，其余的部分都是通过计算机软件，按已知的数学模型和时序实现对数据的显示、控制、变换、分析和显示等全部或部分功能的智能化仪器系统。1．2 虚拟仪器技术的起源和发展历程 在个人计算机技术出现之前，工程技术人员主要使用传统仪器进行数据采集和处理，或者依赖于某些高端传统仪器自身所具有的功能，或者使用手工进行数据处理。个人电脑技术出现之后．人们开始考虑使用电脑来处理传统仪器所得到的数据。在20世纪70年代发展的GPIB技术，也就是IEEE488及后来的IEEE488.2标准由于受GPIB总线带宽的限制1M bytes／s，无法实现数据向计算机的实时传输．所以大量的数据处理工作仍然依靠仪器自身所带有的功能。在80年代随着计
一、虚拟仪器 1.1虚拟仪器的发展 近年来，虚拟仪器技术在国际上发展非常迅速。这要归功于虚拟现实技术的发展，该技术虚拟化仪器模式——虚拟仪器，特别适用于当今越来越复杂的测试需求。虚拟仪器技术突破了传统电子仪器以硬件为主体的模式，将日益普及的计算机技术与传统的仪器仪表技术结合起来，使用户利用计算机、一组软件和极少的必需硬件，就可在屏幕上虚拟出与传统仪器相似的显示面板，使用者通过鼠标和键盘操纵面板上的虚拟按钮、开关、旋钮来实现传统仪器的各种功能操作，通过面板上的虚拟显示屏、数码显示器和指示灯了解仪器的状态读取或打印测量结果，方便灵活地完成对被测试测量的采集、分析、判断、显示及数据存储等。 1.2虚拟仪器的概述 虚拟仪器就是以计算机作为仪器统一的硬件平台，充分利用计算机的运算、存储、回放、调用、显示及文件管理等智能化功能，同时把传统仪器的专业化功能和面板控件软件化，使之与计算机结合构成一台从外观到功能都完全与传统硬件仪器相同，同时又充分享用了计算机智能资源的全新仪器系统。。 1.3虚拟仪器的特点 （1）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，将先进的信号处理算法、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。 （2）．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、更高效、更开放、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。（3）. 可操作性强，易用灵活 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
虚拟仪器技术综述 1引言 随着微电子技术、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出现，在许多方面已经突破传统仪器的概念，电子测量仪器的功能和作用已经发生了质的变化。在这种背景下，美国国家仪器公司(National Instruments Corporation，简称NI)在20世纪80年代最早提出虚拟仪器(Virtual Instrument，简称VI)的概念。其核心的思想是利用计算机的强大资源使本来需要硬件实现的技术软件化，以便最大限度地降低系统成本，增强系统功能与灵活性[1]。 2虚拟仪器的概念和特点 虚拟仪器是模拟仪器、数字化仪器、智能仪器后的新一代仪器技术。目前虚拟仪器技术已应用于各个行业，在医学、航空等行业已开发出DAQ仪器、VXI 及PXI等标准体系结构的虚拟仪器，这些仪器应用方便，成本低廉，从而导致了虚拟仪器技术在其他行业的迅猛发展。虚拟仪器利用现有的个人计算机, 加上特殊设计的仪器硬件和专用软件, 形成既有普通仪器的基本功能又有一般仪器所没有的特殊功能的高档低价的新型仪器它对实验水平和生产效率的提高产生不可佑里的影响其特点如下[2] （1）功能由用户自己定义； （2）面向应用的系统结构，可方便地与网络外设、应用等连接； （3）展现全汉化图形界面、计算机直接读数； （4）数据可编辑、存储、打印； （5）软件是关键部分； （6）价格低廉, 可重复利用； （7）基于计算机技术开放的功能模块可构成多种仪器； （8）技术更新快(周期为1——2 年)； （9）基于软件体系的结构, 大大节省开发维护费用。 3虚拟仪器的构成
虚 拟 仪 器 概 述 学号：090611127 姓名：马逢莉
目录 一、引言 二、虚拟仪器的概念 1.虚拟仪器的基本概念 2.虚拟仪器的构成 3.虚拟仪器发展概况 4.虚拟仪器与传统仪器相比所具有的优越性 三、虚拟仪器的硬件 四、虚拟仪器的软件 1.概述 https://www.doczj.com/doc/521247469.html,bVIEW 简介 2．1 LabVIEW软件介绍 2．2 LabVIEW应用程序的构成 2．3 LabVIEW的基本模块 2．4 程序调试技术 五、虚拟仪器的发展及应用 六、小结
引言 仪器是人类认识世界的基本工具，也是信息社会人们获取信息的主要手段之一。随着信息时代和网络时代的来临，传统仪器已不能满足科技以及社会生产的需要。仪器已不再是简单的机械或电子设备，而是融合了机械、电子、光学、计算机、材料化学、物理学、化学、生物学、系统工程等学科和先进制造技术的一门综合性技术。 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。 一.虚拟仪器的概念 虚拟仪器（Virtual Instrument,简称VI）是现代计算机技术和仪器技术和仪器技术深层次结合的产物，是当今计算机辅助测试（CAT）领域的一项重要技术。 1.虚拟仪器的基本概念 虚拟仪器，就是在通用的计算机平台上定义和设计仪器的测试功能，使用者操作这台计算机，就像是在使用一台专门设计的电子仪器[7]。它突破了传统仪器的特点，将传统仪器由硬件实现的数据分析功能与显示功能，改由功能强大的计算机及其显示器来完成，并配置以相应的I/O 接口设备进行数据采集，再编制不同测试功能的软件对获得的信号数据进行分析处理及显示，就可以构成一套完整的测试系统，并具备数据处理的功能和友好的人机界面。同时，仪器的功能和面板可以由用户根据需要自行定义或扩展，而不是由厂家事先定义且固定不变[4]。这样，用户不必购买多台不同功能的仪器，不必购买昂贵的集多功能于一身的传统仪器，也不必不断的购买新的仪器。而且因为有网络的存在，可以应用网络实现仪器共享或远程控制。 2.虚拟仪器的构成 虚拟仪器系统是由计算机、应用软件和仪器硬件组成的。硬件是指获得测试数据的各种硬件I/O 接口设备，大致可分为4 类：DAQ、GPIB、VXI、PXI，因此组成了4 种虚拟仪器体系结构。无论哪种结构，都是将硬件仪器嵌入到笔记本电脑、台式计算机或工作站等各种计算机平台上，再加上应用软件而构成的[3]。因而，虚拟仪器的发展已经与计算机技术的发展步伐完全同步。由于虚拟仪器更注重软件的应用和开发，所以虚拟仪器使用更方便，更新更快捷，修改更容易，并且功能比一般仪器系统更强大。只要具备必备的硬件，在加上丰富而且日新月异的软件系统，虚拟仪器将不断完善和进步，会逐渐融入现代生活生产中。
毕业设计(论文)开题报告 课题：基于Labview虚拟 示波器的设计 院系：电气信息学院 专业：测控技术与仪器 学生姓名：彭成和学号：200801200106指导教师：李亚 2012年1月16日
开题报告填写要求 1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。 2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从电气系网页或各教研室FTB上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。 3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料。 4．统一用A4纸，并装订单独成册，随《毕业设计论文》等资料装入文件袋中。
毕业设计（论文）开题报告1．文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。 文献综述 一、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（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。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。 虚拟仪器技术已成为测试、工业I/O和控制和产品设计的主流技术，随着虚拟仪器技术的功能和性能已被不断地提高，如今在许多应用中它已成为传统仪器的主要替代方式。随着PC、半导体和软件功能的进一步更新，未来虚拟仪器技术的发展将为测试系统的设计提供一个极佳的模式，并且使工程师们在测量和控制方面得到强大功能和灵活性。 基于此本次毕业设计就是通过虚拟仪器来完成的，以下是对该软件的一些介绍。
毕业设计(论文)开题报告 课 题： 基于Labview 虚拟 示波器的设计 院 系： 电气信息学院 专 业： 测控技术与仪器 学生姓名： 彭成和 学 号： 200801200106 指导教师： 李 亚 2012年 1月 16 日
开题报告填写要求 1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。 2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从电气系网页或各教研室FTB上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。 3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料。 4．统一用A4纸，并装订单独成册，随《毕业设计论文》等资料装入文件袋中。
毕业设计（论文）开题报告 1．文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。 文献综述 一、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（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。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。 虚拟仪器技术已成为测试、工业I/O和控制和产品设计的主流技术，随着虚拟仪器技术的功能和性能已被不断地提高，如今在许多应用中它已成为传统仪器
实验一LabVIEW入门 1.在前面板创建3个数值控件，分别按上边沿对齐、下边沿对齐、左 边沿对齐、右边沿对齐方式排列这3个数值控件。 答： 设置前按左边沿对齐按右边沿对齐 按上边沿对齐按下边沿对齐 2.创建一个数值控件，将其数据类型分别改为双精度浮点复数、单精 度浮点数和定点数据类型。 答： 设置前双精度浮点复数单精度浮点数定点数据 3.创建一个数值显示控件，将其改为数值输入控件，并关闭“显示为 图标”菜单项，改变其显示方式。 答： 设置前改为“数值输入控件”后关闭“显示为图标”菜单项后 4.列举布尔输入控件的机械动作并对其进行说明。 答：LabVIEW布尔控件有六种状态。每种机械动作与一个按钮、机械动作示意图、指示灯和计数器相对应。每秒读取一次程序框图中的按钮值。按钮值为True时，指示灯将变亮，计数器值将增加。按钮值为False时，指示灯将熄灭，计数器值将保持不变。按钮的默认值为False。有两种布尔机械动作：切换和触
发。处于转换模式时，在用户动作下，按钮会切换至默认状态。处于触发模式时，在用户动作下，按钮会返回至默认值或在LabVIEW读。按钮值后返回默认值。 布尔控件的机械动作 按下按钮时改变状态。按下其它按钮之前保持 当前状态。 按下按钮时改变状态。释放其它按钮之前保持 当前状态。 按下按钮时改变状态。释放按钮时返回原状 态。 按下按钮时改变状态。LabVIEW读取控件值 后返回原状态。 按下按钮时改变状态。LabVIEW读取控件值 后返回原状态。 按下按钮时改变状态。LabVIEW读取控件值 并释放按钮时返回原状态。 5.列举LabVIEW中各种数据类型并写出其特征颜色。 答： LabVIEW中各种数据类型
虚拟仪器技术综述 韩 钢 郗 莹 (西安电子工程研究所 西安 710100) 【摘要】 现代工业产品设计和制造过程中,产品的测试问题已成为决定产品性 能、成本等的重要因素。为了适应这种对测试技术和测试系统不断提高的要求,V I (虚拟仪器)技术应运而生。虚拟仪器技术是现代测试技术发展的重要方向,本文对虚 拟仪器的概念、应用特点及发展作了综合介绍。 关键词:测试系统 V I(虚拟仪器)技术 Review on Virtual Instrument Technology Han Gang Xi Ying (X i'a n Electronic Engineering Researc h Institute,X i'a n,710100) Abstract:Test has beco me a key element which affects the functio n a nd co st o f a product in the design and productio n of modern industry products.V I technolo gy em erg es in respo nse to the g row ing requirem ent of test technique a nd test sy stem.This paper introduces its concept,application fea tures and dev elo pm ent,co ncluding that V I tech nolog y is an im po rtant directio n o f modern test techno logy. Keywords:test sy stem V I technolog y 1 当前测试技术所面临的主要问题 现代科学技术、生产和国防的重要特点之一,就是要进行大量的测试和统计。现代工业大生产,用在测试上的工时和费用约占整个生产成本的20%～30%,提高测试水平、降低测试成本、减少测试误差、提高测试效率,对国民经济的各个领域都是至关重要的。因此,测试手段的现代化,已被公认为是科学技术和生产现代化的重要条件和明显标志。 当前的测试领域所面临的主要问题有:测试成本不断增加、测试系统越来越庞杂以及对测试投资的保护越来越强烈。 产品性能和质量在不断提高,但是这些性能和质量都需要相应的测试来保证,因而随着产品性能、功能和质量的提高,产品复杂程度的增大,测试成本也不断增加。 以往在国内应用的测试系统大多既不兼容,又不能共享软、硬件资源。为了完成较复杂的测试任务,往往需要组建一个相当复杂的测试系统,而这个测试系统中的各个仪器大多都有自 本文于2000年8月7日收到
第1章LabVIEW概述 1.1 G语言编程特点 LabVIEW 是一种是用图标代码来代替编程语言创建应用程序的开发工具。在基于文本的编程语言中，程序的执行依赖于文本所描述的指令，而LabVIEW使用数据流编程方法来描述程序的执行。LabVIEW用图形语言（G语言），用图标和连线代替文本的形式编写程序。象VC、VB等高级语言一样，LabVIEW也是一种带有扩展库函数的通用程序开发系统。LabVIEW的库函数包括数据采集，GPIB(General Purpose Interface Bus通用接口总线)和串口仪器控制，数据显示、分析与存储等。为了便于程序调试，LabVIEW还带有传统的程序开发调试工具，例如可以设置断点，可以单步执行，也可以激活程序的执行过程，以动画方式查看数据在程序中的流动。 LabVIEW是一个通用编程系统，它不但能够完成一般的数学运算与逻辑运算和输入输出功能，它还带有专门的用于数据采集和仪器控制的库函数和开发工具，尤其还带有专业的数学分析程序包，基本上可以满足复杂的工程计算和分析要求。LabVIEW环境下开发的程序称为虚拟仪器VI(Virtual Instruments)，因为它的外型与操作方式可以模拟实际的仪器。实际上，VIs类似于传统编程语言的函数或子程序。 VI由一个用户界面、图标代码和一个接口板组成。接口板用于上层的VI调用该VI。VI具有以下特点： 1．用户界面由于类似于仪器的面板也叫做前面板。前面板包括旋钮、按钮、图形和其他控制元件与显示元件以完成用鼠标、键盘向程序输入数据或从计算机显示器上观察结果。2．VI用图标代码和连线来完成算术和逻辑运算。图标代码是对具体编程问题的图形解决方案。图标代码即VI的源代码。 3．VIs具有层次结构和模块化的特点。它们可以作为顶层程序，也可以作为其它程序的子程序。VI代码内含的VI叫子程序subVI。 4.VI程序使用接口板来替代文本编程的函数参数表，每个输入和输出的参数都有自己的连接端口，其它的VIs可以由此向subVI传递数据。 由于这些特色LabVIEW符合模块化的程序设计概念并对这种概念起到了推进作用。我们把一个复杂的应用程序逐步划分为一系列简单的子任务，为每一个子任务创建一个VI，再把它们装配到另一个图标代码中完成一个复杂的任务。最终，顶层的VI包含着一系列VIs，它们分别代表着应用程序的功能。 由于每一个subVI都可以单独执行，使得程序调试非常方便。此外，许多低层subVIs 可以完成不同应用软件的通用功能，所以可以为将要构建的应用软件开发一系列适用的subVIs，这些subVIs作为可重复利用的资源大大的提高了开发效率。 总之，LabVIEW建立在易于使用的图形数据流编程语言G语言上。G语言大大简化了科学计算、过程监控和测试软件的开发，并可以更广泛的范围内得以应用。 1.2 LabVIEW程序开发环境 用LabVIEW编写程序像其它Windows 环境下面向对象的程序开发语言一样，程序的
文献综述 一虚拟仪器前言 虚拟仪器是一种基于计算机的自动化测试仪器系统。虚拟仪器的突出优点在于能够与计算机技术结合，将计算机资源与仪器硬件，数字信号处理技术与不同功能的软件模块结合，组成不同的仪器功能［１］。用户可根据测试的需要，自己设计所需要的仪器系统，即利用数据采集卡及计算机外围硬件进行信号的采集与检测，然后用计算机所编的软件来实现对信号的处理、计算和分析以及对测试结果进行显示。虚拟仪器的出现改变了原有仪器的整体设计思路，用软件代替了硬件。将传统仪器由硬件实现的数据分析与显示功能，改由功能强大的计算机及其显示器来完成，使工程技术人员可以用一部笔记本电脑到现场就可轻松完成信号的采集、处理及频谱分析和波形分析【1】。 LabVIEW(实验室虚拟仪器集成环境)是NI公司(美国国家仪器公司)的创新软件产品，也是目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件集成开发环境，可实现数据采集、仪器控制、过程监控和自动测试等实验室研究和工业自动化领域的实际任务。利用LabVIEW编程软件设计虚拟仪器，不仅能够实现一般测量仪器的功能，还能够根据用户需求，自己设计软件部分，增加普通测量仪器不具备的其它功能【2】。 二示波器原理概述 示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象，便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等【3】。 数字示波器是数据采集，A/D转换，软件编程等一系列的技术制造出来的高性能示波器。数字示波器一般支持多级菜单，能提供给用户多种选择，多种分析功能。还有一些示波器可以提供存储，实现对波形的保存和处理。
LABVIEW 概述 LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器
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