测量仪器发展至今，大体可以分为四个阶段：模拟仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器。
模拟仪器：这类仪器是以电磁感应基本定律为基础的指针仪器仪表。基本结构是电磁机械式的，借助指针来显示最终结果，如指针式万用表、三级管电压表等。这类仪器在某些实验室仍能看到。
数字化仪器：这类仪器目前相当普及，如数字电压表、数字频率计等。这类仪器将模拟信号的测量转化为数字信号测量，并以数字方式输出最终结果，适用于快速响应和较高准确度的测量。
智能仪器：这类仪器内置微处理器，既能进行自动测试又具有一定的数据处理功能。智能仪器的功能模块全部是以硬件和固化的软件的形式存在，无论是开发还是应用，都缺乏灵活性。
虚拟仪器：是现代计算机软、硬件技术和测量技术相结合的产物，是传统仪器观念的一次巨大变革，是将来仪器发展的一个重要方向。
虚拟仪器技术是美国国家仪器公司（National Instruments，NI）在1986年提出的一种构成仪器系统的新概念，其基本思想是：用计算机资源取代传统仪器中的输入、处理和输出等部分，实现仪器硬件核心部分的模块化和最小化；用计算机软件和仪器软面板实现仪器测量和控制功能。
所谓虚拟仪器，就是以计算机为核心的硬件平台上，其功能由用户设计和定义，具有虚拟面板，其测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。
虚拟仪器的实质是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出检测结果；利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理；利用I/O接口设备完成信号的采集、测量和调理，从而完成各种测试功能的一种计算机仪器系统。使用者利用鼠标或键盘操作虚拟面板，就如同使用一台专用测量仪器一样。因此，虚拟仪器的出现，使测量仪器和计算机的界限模糊了。
虚拟仪器的“虚拟”两字主要包含以下两方面的含义：
（1）虚拟仪器的面板是虚拟的。虚拟仪器面板上的各种“图标”与传统仪器面板上的各种“器件”所完成的功能是相同的。由各种开关、按钮、显示器等图标实现仪器电源的“通”、“断”，被测信号的“输入通道”、“放大倍数”等参数的设置，及测量结果的“数值显示”、“波形显示”等。
第八章 虚拟仪器设计
8.1 虚拟仪器技术
随着计算机技术的高度发展，传统仪器开始向计算机化的方向发展。虚拟仪器是20世
纪90年代提出的概念，是现代计算机技术、仪器技术及其它新技术完美结合的产物。虚拟
仪器的提出与发展，标志着21世纪自动测试与电子测量仪器技术发展的一个重要方向。
8.1.1 虚拟仪器的概念
传统仪器一般是一台独立的装置，从外观上看，它一般由操作面板、信号输入端口、检
测结果输出这几个部分组成。操作面板上一般有一些开关、按钮、旋钮等。检测结果的输出
方式有数字显示、指针式表头显示、图形显示及打印输出等。
从功能方面分析，传统仪器可分为信号的采集与控制、信号的分析与处理、结果的表达
与输出这几个部分。传统仪器的功能都是通过硬件电路或固化软件实现的，而且由仪器生产
厂家给定，其功能和规模一般都是固定的，用户无法随意改变其结构和功能。传统仪器大都
是一个封闭的系统，与其它设备的连接受到限制。
另外，传统仪器价格昂贵，技术更新慢（周期为5至10年），开发费用高。随着计算机
技术、微电子技术和大规模集成电路技术的发展，出现了数字化仪器和智能仪器。尽管如此，
传统仪器还是没有摆脱独立使用和手动操作的模式，在较为复杂的应用场合或测试参数较多
的情况下，使用起来就不太方便。
由于以上这些原因，使传统仪器很难适应信息时代对仪器的需求。那么如何解决这个问
题呢？可以设想，在必要的数据采集硬件和通用计算机支持下，通过软件来实现仪器的部分
或全部功能，这就是设计虚拟仪器的核心思想。
所谓虚拟仪器，就是在通用的计算机平台上定义和设计仪器的功能，用户操作计算机的
同时就是在使用一台专门的电子仪器。虚拟仪器以计算机为核心，充分利用计算机强大的图
形界面和数据处理能力，提供对测量数据的分析和显示功能。随着计算机技术的快速发展、
CPU处理能力的增强、总线吞吐能力的提高以及显示技术的进步，人们逐渐意识到，可以把
仪器的信号分析和处理、结果的表达与输出功能转移给计算机来完成。这样，可以利用计算
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.
- 1 - 虚拟仪器技术的应用与发展
随着科技的不断发展，虚拟仪器技术成为了当今科技领域的一个重要方向。虚拟仪器技术是指将计算机技术与仪器技术相结合，利用计算机软硬件模拟、控制和测量物理量的过程，使得仪器的功能得到进一步的扩展和提高。虚拟仪器技术具有很高的灵活性、可靠性和实用性，已经广泛应用于各个领域。
一、虚拟仪器技术的应用
1. 电子测量仪器
虚拟仪器技术可以用于电子测量仪器的开发和制造。传统的电子测量仪器需要在硬件上进行改变才能扩展其功能，而虚拟仪器技术可以通过软件的方式实现仪器功能的扩展。例如，可以利用虚拟仪器技术实现数字信号处理、数据采集、信号分析、波形显示等功能。
2. 医疗设备
虚拟仪器技术在医疗设备中的应用也越来越广泛。例如，可以利用虚拟仪器技术实现医学影像的获取、处理和分析，从而提高医疗诊断的准确性和效率。此外，虚拟仪器技术还可以用于生命体征的监测、药物输送的控制等方面，为医疗领域带来了很多便利。
3. 工业自动化
虚拟仪器技术在工业自动化中的应用也非常广泛。例如，可以利用虚拟仪器技术实现生产过程的监测、控制和优化，从而提高生产效率和产品质量。此外，虚拟仪器技术还可以用于工业机器人的控制、自动化装配线的设计等方面，为工业生产带来了很多便利。 - 2 - 4. 教育培训
虚拟仪器技术在教育培训中的应用也非常广泛。例如，可以利用虚拟仪器技术实现实验教学的虚拟化，从而节省实验设备的成本和时间，同时还可以保证学生的安全。此外，虚拟仪器技术还可以用于模拟实际操作过程、提供虚拟实境培训等方面，为教育培训带来了很多便利。
二、虚拟仪器技术的发展
虚拟仪器技术的发展与计算机技术的发展密不可分。随着计算机技术的不断进步，虚拟仪器技术也在不断发展。
1. 软件技术的发展
虚拟仪器技术的核心是软件技术。随着软件技术的不断发展，虚拟仪器技术也得到了很大的提升。例如，计算机图形学、人工智能、机器学习等技术的应用，使得虚拟仪器技术的功能得到了进一步的扩展和提高。此外，虚拟仪器技术的软件开发也变得越来越简单和快捷。
