虚拟仪器的特点

传统技术与虚拟技术的对比何森信息科学与技术学院 09自动化系 23220092204372 内容摘要：虚拟仪器技术发展非常迅速，所有测量测试仪器的主要功能可由①数据采集②数据测试和分析③结果输出显示等三大部分组成，其中数据分析和结果输出完全可由基于计算机的软件系统来完成，因此只要另外提供一定的数据采集硬件，就可构成基于计算机组成的测量测试仪器。

当虚拟仪器出现后，人们称以前的仪器为传统仪器。

对比虚拟仪器和传统仪器间的特点，我们会发现它们之间的差别的确是很大的。

本文将从仪器的灵敏性、硬件性能、兼容性、测量输入信号特性、测量方法等方面将传统技术与虚拟技术对比，得出传统技术与虚拟技术的不同。

关键词：虚拟仪器；传统仪器；对比；灵敏性；兼容性；测量方法；测量输入信号特性所谓虚拟仪器是基于计算机的软硬件测试平台，它可代替传统的测量仪器.虚拟仪器通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合为一体，从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量，控制能力结合在一起，大大缩小了仪器硬件的成本和体积，并通过软件实现对数据的显示、存储以及分析处理。

从发展史看，电子测量仪器经历了由模拟仪器、智能仪器到虚拟仪器，由于计算机性能以摩尔定律（每半年提高一倍）飞速发展，已把传统仪器远远抛到后面，并给虚拟仪器生产厂家不断带来较高的技术更新速率。

比起传统仪器,虚拟仪器有着不可比拟的优势。

（一）灵敏性虚拟仪器概念的提出是针对于传统仪器而言的，它们之间的最大区别是由虚拟仪器提供的是完成测量或控制任务所需的所有软件和硬件设备，而功能是由用户定义。

而传统仪器则功能固定且由厂商定义，把所有软件和测量电路封装在一起利用仪器前面板为用户提供一组有限的功能。

而虚拟仪器则非常灵活，使用高效且功能强大的软件来自定义采集、分析、存储、共享和显示功能。

每一个虚拟仪器系统都由两部分组成——软件和硬件。

对于当前的测量任务，虚拟仪器系统的价格可能与具有相似功能的传统仪器相差无几，也可能比它少很多倍。

班级:工艺3092班姓名:黄威学号:1307093104虚拟仪器课程设计一:虚拟仪器概述及其特点虚拟仪器（Virtual Instrument——VI）——计算机化的测量仪器；是计算机与相关面向仪器的软、硬件产品的有机结合。

使用者通过友好的图形界面即虚拟仪器的前面板操作计算机，就像在操控自己定义、设计的测量仪器一样，并可以方便地组合、更新和扩展它，从而更快捷、更经济、更灵活地解决各个领域的测量和自动控制等应用问题。

由计算机、应用软件和仪器硬件三大要素构成，共同完成传统仪器的功能1-1 虚拟仪器的主要特点：1.尽可能采用通用的硬件，各种虚拟仪器之间的差异主要是软件。

2.充分发挥计算机的能力，具有强大的数据分析和处理功能，可以创造出功能更多、更强的测量或测控仪器及系统。

3.用户可根据自己的实际需求，很便利地自主构建新的虚拟仪器。

虚拟仪器的特点总概括为:▪丰富和增强了传统仪器的功能▪突出“软件即仪器”的概念▪仪器由用户自己定义▪开放的工业表准▪便于构成复杂的测试系统，经济性好▪1-2虚拟仪器在各领域中的应用由于虚拟仪器技术的强有力支持，科学家和工程师们可以方便地建立适合自己需要的测控系统，再也不必将自己封闭在固定传统仪器的狭窄天地中。

在电子测量、电力工程、物矿勘探、医疗、振动分析、声学分析、故障诊断及教学科研等诸多领域中都有极为广泛的应用。

在电子和通信工程中，虚拟仪器可用于电子测量和信号分析；在自动化检测领域内，虚拟仪器可用于数据采集和控制；在航天航空学科里，虚拟仪器可用于监测和分析火箭或卫星传递来的复杂数据，已被美国航天航空局（NASA）用于火星探险；在基础学科的研究中，虚拟仪器可用于设计实验系统，例如用于生化领域中监测薄膜分子的相互作用，以及医学领域中研究嗅觉和视觉。

虚拟仪器诞生以来的爆炸性发展令人惊叹，许多最新的大规模高精尖工程中都有它的用武之地。

太空光谱有限公司（Spectrum Astro, Inc.）的Roger Jellum 和Tom Arnold开发的AstroRT，是一种基于LabVIEW的数据采集和控制系统，用于航天器的制造测试和轨道姿态控制，可收集、处理和分配从航天器传来的遥感探测信息。

第1章虚拟仪器概述1．测试测量仪器发展至今经过了那些阶段？答：经历了4个阶段，即：第一代模拟式仪器（或指针式仪器）、第二代数字式仪器、第三代智能仪器、第四代虚拟仪器。

2．什么是虚拟仪器，它有哪些特点?答：虚拟仪器是指在以计算机为核心的硬件平台上，其功能由用户设计和定义，具有虚拟仪器面板，其测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。

特点：虚拟含义主要有两点：1、仪器面板是虚拟的，通过调用控件选板中的控件实现3．简述虚拟仪器的系统组成？答：虚拟仪器系统由硬件平台和软件平台两大部分完成：硬件平台：计算机、I/O接口设备；软件平台：4．简述虚拟仪器的软件层次结构？答：测试管理层：用户及仪器设备等管理。

应用程序开发层：用户根据仪器功能需求开发设计的虚拟仪器程序。

仪器驱动层：完成对特定仪器的控制和通信的程序集合。

I/O总线驱动层：完成对仪器寄存器进行直接存储数据操作，并为仪器设备与仪器驱动程序提供信息传递的底层软件。

第2章一个简单VI的设计1．输入两个数，求两个数的和差运算，并显示结果。

2．程序运行中，用旋钮控件改变图形曲线的颜色。

建立波形图表的属性节点，改为可写，并指定为曲线Plot的颜色Color属性。

第3章几种常用的程序结构1.创建一个VI产生100个随机数，求其最小值和平均值。

2.创建一个VI，每秒显示一个0到1之间的随机数。

同时，计算并显示产生的最后四个随机数的平均值。

只有产生4个数以后才显示平均值，否则显示0。

每次随机数大于0.5时，使用Beep.vi产生蜂鸣声。

3.求X的立方和（使用For和While循环）。

4.编程求1000内的“完数”。

“完数”指一个数恰好等于它本身的因子之和。

例如28＝14+7+4+2+1。

5.创建一个VI ，实现加、减、乘、除四种运算方式。

6.编写一个程序测试输入以下字符所用的时间：LabVIEW is a graphical programming language.7.使用公式节点创建VI ，完成下面公式计算，并将结果显示在同一个屏幕上。

随着科技的飞速发展，虚拟仪器技术作为一种新型的测试测量手段，已经在各个领域得到了广泛应用。

我有幸参与了虚拟仪器实践项目，通过这次实践，我对虚拟仪器技术有了更深入的了解，也收获了许多宝贵的经验和体会。

以下是我对虚拟仪器实践的一些心得体会。

一、虚拟仪器的概念及特点虚拟仪器（Virtual Instrument）是利用计算机技术，结合硬件和软件，实现对传统仪器的功能和性能的拓展和提升。

虚拟仪器具有以下特点：1. 高度集成化：虚拟仪器将传统的测试、测量、控制等功能集成在一个计算机平台上，大大提高了系统的集成度和可靠性。

2. 高度智能化：虚拟仪器通过软件编程，实现对测试数据的采集、处理、分析和显示等功能，提高了系统的智能化水平。

3. 高度灵活性：虚拟仪器可以根据用户需求进行定制，实现不同功能的测试、测量和控制。

4. 高度开放性：虚拟仪器采用开放性标准，便于与其他系统和设备进行连接和交互。

二、虚拟仪器实践过程1. 硬件平台搭建在虚拟仪器实践中，首先需要搭建硬件平台。

我们选择了基于PCI总线的数据采集卡作为硬件核心，配合各种传感器和执行器，实现了对被测对象的实时监测和控制。

2. 软件开发软件开发是虚拟仪器实践的核心环节。

我们采用LabVIEW作为软件开发平台，利用其图形化编程语言和丰富的库函数，实现了对硬件平台的控制、数据采集、处理和分析等功能。

3. 系统调试与优化在软件开发过程中，我们遇到了许多问题，如数据采集不稳定、信号处理不准确等。

通过不断调试和优化，我们逐步解决了这些问题，提高了系统的稳定性和准确性。

4. 系统测试与应用完成软件开发后，我们对虚拟仪器系统进行了全面测试，验证了系统的功能、性能和可靠性。

在实际应用中，虚拟仪器系统表现出了良好的性能，满足了用户的需求。

三、虚拟仪器实践心得体会1. 虚拟仪器技术具有广泛的应用前景通过虚拟仪器实践，我深刻认识到虚拟仪器技术在各个领域的广泛应用。

在科研、工业、医疗等领域，虚拟仪器都可以发挥重要作用，提高测试、测量和控制水平。

虚拟仪器的特点虚拟仪器的特点：
1、丰富和增加了传统仪器的功能。

虚拟仪器将信号分析、显示、存储、打印和其他管理集中交由计算机来处理，充分利用了计算机强大的数据处理、传输和发布能力，使得组建系统变得更加灵活简单。

2、突出“软件即仪器”的新概念。

传统仪器的某些硬件在虚拟仪器中被软件所代替,由于减少了随时间可能产生漂移,需要定期校准的分立式模拟硬件，加上标准化总线的使用，大大提高了测量精度、测量速度和可重复性。

3、仪器由用户定义.虚拟仪器通过提供给用户组建自己仪器的可重用的源代码库，可以方便地修改仪器功能和面板，设计仪器的通信、定时和触发功能，实现与外设、网络及其他应用的连接，给了用户充分发挥自己能力和想象力的空间.
4、开放的工业标准.虚拟仪器硬件和软件都制定了开放的工业标准，用户可以将仪器的设计、使用和管理统一到虚拟仪器标准，使资源的重复利用率提高，功能易于扩展，管理规范，生产维护和开发费用降低。

5、便于构成复杂的测试系统，经济性好。

虚拟仪器既可以作为测试仪器独立使用，又可以通过高速计算机网络构成复杂的分布式测试系统，进行远程测试、监控与故障诊断.此外，用基于软件体系结构的虚拟仪器代替硬件体系结构的传统仪器，还可以大大节约仪器购买和维护费用.。

虚拟仪器技术的技术特点及发展前景探讨摘要：现代工业生产中，一个操作区域内大量具备不同功能的仪器设备分散在不同的地理位置上，不易于操作与维护，因而迫切需要一种能对一个操作区域内仪器设备集中监控的系统。

论文的思想是建立一种通用的基于虚拟仪器开发的自动控制系统，它可以满足同时控制多台设备并从设备中取值到电脑中进行相应的处理的功能。

从而使得大量的人力物力得到节省，并且容易实现实时数据采集和监测。

关键词：仪器仪表；虚拟仪器技术；智能仪表；灵活性；可扩展性；智能系统；网络技术1引言现代生活中，随着科学技术的不断发展，计算机技术的迅速普及，通信技术、仪器技术水平的不断提高，社会生产高度自动化已经成为现实中越来越迫切的需要。

在这种情况下，传统仪器的测量方法已经远远不能满足现实生活的需求，在工程上越来越需要将测试用的电子仪器设备与计算机相连接，从而组成一个由计算机控制的智能系统，即自动测试系统。

其中最重要的一项技术就是虚拟仪器技术。

这种新的测试仪器理念推动传统的测量仪器朝着数字化、智能化、模块化的方向发展。

虚拟仪器将计算机资源与仪器硬件、数字信号处理技术结合，把厂家定义仪器功能的方式转变为由用户自己定义仪器功能。

用户可根据测试的需要，自己设计所需要的仪器系统，利用一种或多种功能的通用模块，调用不同功能的软件模块，组成不同的仪器功能。

在虚拟仪器中，计算机成为仪器的一部分，使得计算机的作用可以得到充分发挥。

2虚拟仪器的基本内涵电子测量仪器发展到今天，其发展过程大致上可以分为四代:模拟仪表、数字化仪表、智能仪表和虚拟仪器。

这4次技术革新具有里程碑式的意义，这4次革新解决了当时的需求和挑战的同时，也孕育着下一次的技术飞跃。

第一代模拟仪表，即磁机械式仪表，相对于数字式仪表而言。

其基本结构是电磁机械式的，借助指针来显示最终结果。

如模拟电压表、模拟电流表、模拟转速表等。

这类仪器仪表常用在要求精度不高、定性指示的场合。

第二代数字化仪表，主要是借助于单片机设计的专用化仪器仪表。