虚拟仪器(哈工大)第一章 自动测试技术与虚拟仪器概述

第1章主要内容机 械 学 院 王 见 vi@ 机 械 学 院 王 见 vi@ 机 械 学 院 王 见 vi@     虚拟仪器系统基础1.1仪器仪表的发展进程虚拟仪器(Virtual Instrument，简称VI)是日益发展的计算机硬 、软件和总线技术在向其它相关技术领域密集渗透的过程中，与测 试技术、仪器仪表技术密切结合共同孕育出的一项全新的成果。

20 世纪中期，美国国家仪器公司（National Instruments Corporation 简称NI）首先提出了虚拟仪器的概念，认为虚拟仪器是由计算机硬 件资源、模块化仪器硬件和用于数据分析、过程通讯及图形用户界 面的软件组成的测控系统，是一种由计算机操纵的模块化仪器系统 。

如果再作进一步说明，那么虚拟仪器是一种以计算机作为仪器统 一硬件平台，充分利用计算机独具的运算、存储、回放、调用、显 示以及文件管理等基本智能化功能，与传统仪器的专业化功能和软 件化的面板控件结合起来融为一体，这样便构成了一台从外观到功 能都完全与传统硬件仪器一致，同时又充分享用计算机智能资源的 全新的仪器系统。

由于仪器的专业化功能和面板控件都是由软件形 成，因此国际上把这类新型的仪器称为“虚拟仪器”。

有的资料上甚 至直接将虚拟仪器这种形式称为“软件即仪器”。

仪器仪表的发展进程与虚拟仪器机 械 学 院 王 见虚拟仪器的概念 虚拟仪器的软件系统 虚拟仪器的开发系统 虚拟仪器总线系统vi@1.2 虚拟仪器基本概念虚拟仪器的实质是利用I/O接口设备完成信 号的采集与传输，利用计算机强大的软件功能机 械 学 院 王 见 vi@1.2.1 虚拟仪器基本概念“虚拟”二字主要包括以下两方面的含义。

 完成信号的运算、分析与存储，利用计算机显 示器模拟传统仪器的控制面板，并以多种形式 表达输出测试结果。

仪器面板是虚拟的 仪器功能由软件编程来实现1.2.2虚拟仪器的构成1.2.2.1 基于PC机平台的虚拟仪器 基于PC机的虚拟仪器的基本构成如下图所示。

对虚拟仪器的认识院系：电子信息工程学院级别：2010级班级：测控技术与仪器1班姓名：刘旻学号：20101527121日期：2013年12月15日1．测量测试技术与虚拟仪器测试与测量是人类认识客观世界的最基本方法。

仪器是实现测试与测量的工具。

种类繁多的各种仪器仪表, 已经历了传统仪器阶段和虚拟仪器阶段。

传统仪器的缺点是灵活性差, 没有摆脱独立使用、手动操作的模式, 难以胜任复杂的多参数、多任务的测试要求。

随着科学技术的发展, 传统的仪器已经不适应快速、复杂的多参数的测试与测量, 迫切要求测试、测量技术不断改进与完善。

由于微型计算机技术、超大规模集成电路的飞速发展, 仪器的功能和组成也发生了质的变化。

计算机处于核心地位, 计算机软件技术和测试仪器更紧密结合成了一个有机整体, 仪器的结构概念和设计观点等都发生了突破性的变化。

在上述的背景下, 20 世纪80年代中期, 美国NI 公司提出了全新概念的仪器——虚拟仪器。

2．虚拟仪器的基本概念虚拟仪器是现代计算机技术和仪器技术深层次结合的产物。

虚拟仪器充分利用了计算机的运算、存储、运算、回放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功能完全与传统硬件仪器相同, 同时又充分享用了计算机软硬件资源的全新的虚拟仪器系统。

虚拟仪器的虚拟二字主要体现在如下两个方面。

(1) 虚拟仪器的面板是虚拟的虚拟仪器的各种面板和面板上的各种控件是由软件来实现的。

用户通过对键盘或鼠标来对控件操作, 从而完成对仪器的操作控制。

(2) 虚拟仪器的测试功能是由软件来控制硬件实现的与传统仪器相比, 虚拟仪器的最大特点是其功能由软件定义, 可以由用户根据应用需要进行软件的编写, 选择不同的应用软件就可以形成不同的虚拟仪器。

虚拟仪器技术从本质上说是一个集成的软硬件概念。

随着产品在功能上不断地趋于复杂，工程师们通常需要集成多个测量设备来满足完整的测试需求，而连接和集成这些不同设备总是要耗费大量的时间。

工程振动测试技术在前面介绍的仪器相对虚拟仪器来说一般称为物理仪器，独立的物理仪器（滤波器、信号发生器等），在出厂时就被厂家限定了功能，其功能对这台仪器来说都是不能更换的。

虚拟仪器主要是通过计算机语言编程在计算机上实现测试仪器功能的软件，它是利用数字信号分析中的基本原理，运用图形化语言编制的软件（虚拟仪器），是目前实验测试手段发展的一个主要方向之一。

有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）虚拟仪器的起源在20世纪70年代，那时就提出了虚拟仪器（Virtual Instrument，简称VI）的概念。

近年来计算机技术高速发展，数据采集和分析处理技术迅速发展，使得计算机数据采集分析变得比较容易。

由于具有价格优势和升级更新优势。

所以在振动测试领域逐步取代物理仪器。

近年来，图形化编程语言得到了迅速发展，使得计算机编程更加简单。

图形化编程语言一般是为虚拟仪器使用的模块化语言。

只需将各个图标连在一起创建各种流程图表，即可完成虚拟仪器程序的开发。

在普通计算机上，即可实现虚拟仪器编程。

虚拟仪器的组成虚拟仪器是在计算机的基础上，增加相关硬件和软件就可构建而成。

虚拟仪器组成框图一、模块化的I/O硬件硬件是虚拟仪器的基础，虚拟仪器的硬件平台主要包括计算机和I/O接口设备两大部分。

I/O设备主要包括数据采集设备、输出控制设备，也包括机械插件、插槽、电缆等。

二、高效的软件软件是虚拟仪器的核心，可实现数据采集、分析、处理、显示等功能，用户可通过虚拟仪器操作面板实现对仪器设备的控制和应用。

计算机编程语言有许多种，近年来，图形化编程语言得到了迅速发展，使得计算机编程更加容易简单。

图形化编程语言就是用计算机编程语言编制的子程序，然后用图形化来表示，就像windows系统面板一样，便于应用时调用。

进入这个开发环境，只要调出几个图标，连上线，就构成一台虚拟仪器。

下面以DasyLab为例进行介绍。

DasyLab是一个Windows操作系统下的数据采集、过程控制和分析系统，它可以利用Windows提供的全部功能和图形接口。

简述虚拟仪器一、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网络发送。