第3章 虚拟仪器软件标准

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。

虚拟仪器定义：虚拟仪器是指在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户自己设计定义，具有虚拟的操作面板，测试功能由测试软件来实现的一种计算机仪器系统。

特点：（1）突出“软件就是仪器”的概念（2）丰富和增强了传统仪器的功能（3）仪器由用户自己定义（4）开放的工业标准（5）便于构成复杂的测试系统，经济性好。

发展趋势：1.网络化2.标准化 3.不断吸收新技术给虚拟仪器带来生机开放式数据采集标准将使虚拟仪器走上标准化、通用化、系列化和模块化的道路。

高性能计算机的发展推动着仪器发展，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虚拟仪器软件环境将朝着为广大用户提供简单易用的图形化开发环境，用于测试、测量与控制应用系统的开发，帮助工程师和科学家们实现更高的开发效率方向前进。

数据采集产品的性能的不断提高，为测试技术水平的提高提供了可靠保证。

随着网络技术的发展，”网络即仪器”将成为新的概念，网络化仪器必将在新世纪推动仪器界新的革命。

GPIB器件：执行IEEE488.2协议的各种设备统称为“GPIB器件”职能：1.控者职能2.讲者职能3.听者职能Gpib三线挂钩过程：（源方（讲者与控者）与受方（听者））①听者置NRFD为高，表示已做好接收数据准备；听者是线或连接至nrfd②讲者发现NRFD呈高后，讲者发送数据至DIO线上，并令DAV为低电平；表示dio上数据已经稳定且有效③听者发现DAV为低后，就令NRFD为低，表示准备接收数据；④听者接收数据时，ndac一直保持低电平，直至每个听者都收完数据后，置NDAC为高；⑤当讲者检出NDAC为高后，就令DAV为高，表示总线上数据不再有效。

⑥听者检出DAV为高，就令NDAC为低，准备下一个循环。

VXI总线标准是在VME总线标准在仪器领域的扩展。

VXI总线以其开放的系统结构、模块化的设计、紧凑的机械结构、良好的电磁兼容性，以及可靠性高、小型便携和灵活通信能力等一系列优点满足了工业领域需求，被公认为21世纪仪器总线系统和自动测试系统的优秀平台。

EzDSO系列多功能示波器用户手册Ver 1.12006.8目录首页：目录： (1)示波器篇第一章：系统介绍 (3)1.1特点介绍 (4)1.2性能参数 (4)1.3应用领域介绍 (6)1.4开箱检查 (6)第二章：仪器的安装、连接2.1检查电源电压 (7)2.2操作环境 (7)2.3电脑系统要求 (7)2.4仪器的接口 (7)2.5仪器与电脑、测试线的连接 (8)第三章：软件的安装3.1安装驱动程序 (9)3.2安装应用软件 (10)3.3拷贝仪器调整参数文件到安装目录 (12)第四章：软件与仪器的使用4.1为仪器上电 (13)4.2启动程序 (13)4.3主程序界面 (14)4.3.1菜单区域介绍 (14)4.3.2快捷键区域介绍 (18)4.3.3显示区域介绍 (19)4.3.4仪器控制面板区域介绍 (22)第五章：快速操作指南 (25)逻辑分析仪篇第六章：逻辑分析仪介绍６．１ ezLA逻辑分析仪外观 (26)６．２ ezLA逻辑分析仪性能参数 (26)６．３ ezLA逻辑分析仪对系统要求 (27)第七章：软件介绍７．１ 软件的安装 (28)７．２ 软件功能介绍 (30)第八章：操作向导８．１ 时钟信号测量 (37)８．２ 总线测量 (38)８．３ 逻辑电平测量 (39)信号发生器篇第九章：信号发生器介绍 (40)附录一：如何校准仪器 (45)附录二：技术支持 (47)第一章：系统介绍承蒙您选购ezDSO系列多功能示波器！其功能强大、结构小巧，一定会成为您研发、查错、维修中的最佳助手！该仪器包含两个测量通道，支持多种触发方式以及测量模式。

最高采样频率可以达到100Msps,存储深度最大可到256K。

部分型号还包含任意信号发生器，逻辑分析仪器。

相对于普通的模拟示波器，其功能更加强大、多样，结构更加简洁、小巧，方便携带。

适用于一般的电子产品\设备的研发、维修、测试等领域。

同时也非常适合应用在教育以及职业培训中，比如建设信号与处理实验室、EDA实验室、单片机实验室等等。

虚拟仪器的概念及其系统软硬件结构虚拟仪器是指利用计算机技术与虚拟现实技术相结合，用软件模拟实现各种实验仪器的功能，从而实现具备仪器特点和功能的虚拟环境的系统。

其核心思想是将实际仪器与计算机技术相结合，利用虚拟环境模拟实际的仪器操作和实验过程。

虚拟仪器的系统软件结构主要包括控制软件、数据处理软件、用户界面软件等。

其中，控制软件负责模拟实际仪器的控制和操作，包括仪器的开机、校准、调试、数据采集和数据输出等功能；数据处理软件用于对采集到的数据进行处理、分析和计算，提供更直观的数据结果；用户界面软件用于与用户进行交互，界面通常模拟实际仪器的外观和控制面板，用户通过界面进行操作和监控。

虚拟仪器的系统硬件结构则由多种硬件设备组成。

首先是计算机硬件，包括主机、显示器、鼠标、键盘等，在虚拟仪器系统中主要负责运行和控制虚拟仪器的软件。

其次是数据采集设备，通常包括传感器、数据采集卡等，用于采集实际环境中的物理参数，并将其转换为计算机可以识别的电信号。

另外还包括运动控制设备，如机械臂、执行器等，用于模拟实际仪器的运动和操作。

虚拟仪器的软硬件结构在实现虚拟化过程中互为依赖、相辅相成。

软件通过对硬件设备进行控制和操作，实现了对虚拟仪器的模拟；硬件设备通过传感器、执行器等与实际世界进行交互，为软件提供输入和输出的接口。

软硬件结构的集成和协同工作使得虚拟仪器在模拟实际仪器的功能和操作过程方面更加精细和真实。

虚拟仪器的应用领域非常广泛，涵盖了物理、化学、生物、医学等多个学科领域。

虚拟仪器的优势在于可以提供安全、高效、低成本的实验环境，消除了传统实验仪器的限制，使得学生和研究人员可以在虚拟环境中进行实验和模拟，加深对实验原理和操作过程的理解。

总之，虚拟仪器是一种将计算机技术与虚拟现实技术相结合的系统软硬件结构，通过软件模拟实现各种实验仪器的功能，为用户提供具备仪器特点和功能的虚拟环境。

其软硬件结构互为依赖，通过控制、采集和交互等功能，实现了对实际仪器的模拟和操作。

目录第一章：简介1.系统需求---------------------------------32.产品内容---------------------------------33.产品特性---------------------------------3第二章：软件安装---------------------------4第三章：软件使用-------------------------91.软件界面说明-----------------------------92.示波器界面说明---------------------------103.频谱仪界面说明---------------------------164.失真度仪界面说明--------------------------19第四章：常见问题解答--------------------------21第一章简介非常感谢您使用本虚拟仪器软件，本软件是V8.0虚拟仪器软件的升级版本，在保留V8.0软件各项优点的基础上进行了改进，使其安装步骤更加方便、软件界面更加简洁、软件运行效率更加快速、通讯波特率更高。

整个软件界面美观、形象化，并且接近实际仪器界面，使用方便。

在安装和使用V9.0虚拟仪器软件之前，建议先阅读本手册，以便了解如何安装和正确地使用该软件。

本软件是一个虚拟平台,其中功能包括虚拟示波器、虚拟频谱分析仪和虚拟失真度仪。

该软件是和CSY-V9.0采集卡配套使用，是串行口通讯，采用RS232标准协议，是一个高效、实时的数据采集系统。

该采集系统可单独对外部信号进行采集，也可和CSY-V9.0传感器实验仪软件配合在我们公司的CSY系列传感器实验台上进行实验操作。

注意：本软件在正版的Windows系统下正常运行，请安装和使用正版的Windows系统软件，对由于使用盗版Windows系统软件引起的软件操作和使用不正确或者不正常，本公司概不负责！另外，为了使您能更方便、更安全地使用本软件，建议在安装和使用本软件前，用杀毒软件对系统进行全面杀毒检查，确保系统的稳定性和安全性！软件制作、测试中已力求软件的稳定性和使用性能，但并不保证软件没有任何的错误！希望用户在发现错误或者对软件有什么操作不便时，请及时与本公司联系，我们会在最快的时间内给您满意的答复。

虚拟仪器虚拟仪器技术是20世纪90年代发展并兴起的一项新技术，主要应用于自动测试、过程控制、仪器设计和资料分析等领域，其基本思想就是在测试系统或仪器设计中尽可能地用软件代替硬件。

虚拟仪器（VI）的出现是仪器测试测量领域的一个突破，代表着仪器测试测量发展的最新方向和潮流实现了测试测量技术和计算机技术的真正融合，是计算机技术和现代测量技术高速发展共同孕育出的一项新技术。

1.虚拟仪器的概念虚拟仪器是随着计算机技术、现代测量技术、电子仪器技术的发展而产生的一种新型仪器，是现代计算机系统和仪器系统技术相结合的产物，它推动着传统仪器朝着数字化、模块化、虚拟化、网络化的方向发展。

自1986年美国国家仪器公司（National Instruments,简称NI）提出虚拟仪器（Virtual Instrument,简称VI）的概念以来，虚拟仪器这种计算机操作的模块化仪器系统在世界范围内得到了广泛的认同和应用。

通常使用的测量仪器基本上由三部分组成：数据获取、数据处理与分析、数据的显示。

传统仪器是将这三部分装入在一个仪器仪表机箱内，而虚拟仪器则是一种功能意义上的仪器，是具有仪器功能的软硬件组合它并不强调物理上的实现形式，所以虚拟仪器是指通过应用程序将通用计算机与功能模块硬件结合起来，充分利用计算机系统强大的数据处理能力，在基本仪器设备配件的支持下，利用软件完成资料的采集、控制、资料分析和处理以及测试结果显示的测试测量系统。

它大大突破了传统仪器在数据处理、显示、传送、存储等方面的局限性，使用户可以简单、方便地对仪器进行维护、扩展和升级。

众所周知，电子测试自动化是测量仪器发展的主要方向，随着现代科学技术的不断发展，测试项目日益增多，测量范围越来越大，对测试速度精度的要求也越来越高，这些都需要测量仪器和测试方法不断改进和完善，而虚拟仪器系统的特点正适合了这个时代的潮流。

在虚拟仪器系统中，用户使用相同的硬件系统，而只需将具有一种或多种功能的通用模块相互组合，就能设计出不同的仪器系统；同时通过有好的图形接口来操作虚拟仪器的面板就如同操作真实仪器一样方便，而虚拟仪器的“虚拟”在很大程度上也体现在这种模仿真实仪器操作面板的虚拟面板上。

南邮虚拟仪器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解虚拟仪器的概念、原理及其在工程测试中的应用。

2. 学生掌握虚拟仪器的设计流程，包括硬件选择、软件配置和数据采集分析。

3. 学生能够描述至少三种常用的虚拟仪器模块功能及其操作方法。

技能目标：1. 学生能够运用所学的虚拟仪器知识，设计简单的数据采集系统。

2. 学生能够操作相关软件，对采集的数据进行有效的处理和分析。

3. 学生通过小组合作，解决虚拟仪器在使用过程中遇到的技术问题。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对虚拟仪器技术的兴趣，激发其探索精神和创新意识。

2. 培养学生团队协作精神，提高沟通与协作能力。

3. 学生能够认识到虚拟仪器在现代工程技术中的重要性，增强其专业认同感。

本课程针对南邮学生特点，结合虚拟仪器课程性质，注重理论知识与实践操作的相结合。

通过本课程的学习，使学生具备虚拟仪器的基本知识和操作技能，为后续相关课程及工程实践打下坚实基础。

同时，注重培养学生的团队协作能力和创新精神，提高其综合素质。

教学要求明确，课程目标具体可衡量，以便于教学设计和评估的实施。

二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 虚拟仪器概述：介绍虚拟仪器的定义、发展历程、分类及特点，使学生全面了解虚拟仪器的基本概念。

2. 虚拟仪器原理：讲解虚拟仪器的硬件组成、软件架构及工作原理，重点阐述数据采集、处理和显示的过程。

3. 虚拟仪器设计流程：详细讲解虚拟仪器设计的方法和步骤，包括硬件选择、软件配置、数据采集与处理等。

4. 常用虚拟仪器模块：介绍至少三种常用的虚拟仪器模块（如DAQ模块、信号发生器模块、数字万用表模块等）的功能、操作及应用案例。

5. 虚拟仪器软件：讲解虚拟仪器软件（如LabVIEW、MATLAB等）的基本操作、编程方法和数据分析方法。

6. 实践操作：安排学生进行虚拟仪器的设计、搭建和调试，巩固所学知识，提高实际操作能力。

教学内容依据教材章节进行安排，具体如下：第1章 虚拟仪器概述第2章 虚拟仪器原理第3章 虚拟仪器设计流程第4章 常用虚拟仪器模块第5章 虚拟仪器软件第6章 实践操作课程进度安排合理，保证学生在掌握基本理论知识的基础上，有足够的时间进行实践操作，提高教学效果。