虚拟仪器技术文献综述

虚拟仪器技术毕业论文1 引言随着计算机和软件技术的发展，虚拟仪器正逐渐成为测试领域的发展方向。

采用虚拟仪器实现振动测试与分析也成为振动测试的发展趋势。

本课题采用的虚拟仪器技术是当今计算机辅助测试(CAT)领域的一项重要的新技术。

它是一种基于图形开发、调试和运行程序的集成化环境。

使得课题的研究更简单快捷。

以PC为硬件平台、以美国国家仪器(NI)公司开发的LabVIEW软件为开发平台，配合必要的传感器、信号调理器和数据采集卡组成的振动测试分析系统。

采用虚拟仪器图形化编程语言LabVIEW组建的振动测试分析系统，减少了测试过程中的硬件设备，同样实现了对振动信号的采集、处理和分析的目的，大大降低了硬件成本。

1．1 课题研究的背景和意义要想紧跟技术的发展，就要不断更新测量设备，以满足越来越高的测量要求，同时测量手段的进步也为技术的进一步发展奠定了基础。

虚拟仪器则是提高测量精度和效率的有效手段。

它改变了传统的测量模式，使测量系统由松散结合的、常常不兼容的独立仪器发展成紧密结合的虚拟测量系统，把计算机技术与仪器技术完美结合起来。

振动是自然界最普遍的现象之一。

这类现象有的是由其本身固有的原因引起，有的是外界干扰引起。

在运转的设备中，振动信号是最重要的信息来源。

旋转机械的振动信号中包含着大量可反映设备运行状态的有用信息或称为信号特征。

振动信号分析是旋转机械状态监测和故障诊断的重要组成部分，并在设备预测维修中发挥着重要作用。

通过振动特征分析可以找出旋转机械设备70％的故障源，而且可以确保机器运转的安全性，避免事故的发生，同时结合较好的维修项目管理还可以显著降低机器的运行成本。

在一些情况下，振动是一种公害，它能损伤人体器官、损害健康、降低劳动效率，甚至产生“振动病’’或“运动病’’，如常见的晕车、晕船现象就是由于小于1Hz的极低频振动引起的。

研究人体各器官的振动传递特性，设计能减振隔振的座椅、驾驶舱、手持工具的把手等也必须依赖于振动测试。

虚拟仪器概况1．电子测量仪器的发展电子测量仪器发展至今，大体可分为四代：模拟仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器。

第一代模拟仪器如指针式万用表、晶体管电压表等。

第二代数字化仪器，如数字电压表、数字频率计等，这类仪器目前相当普及。

这类仪器将模拟信号的测量转化为数字号测量，并以数字方式输出最终结果，适用于快速响应的较高准确率的测量。

第三代智能仪器，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能力，可取代部分脑力劳动，习惯上称为智能仪器。

它的功能模块全部都是以硬件（或固化的软件）的形式存在，相对虚拟仪器而言，无论是开发还是应用，都缺乏灵活性。

第四代虚拟仪器，它是现代计算机技术、通信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，是将来仪器产业发展一个重要方向[1]。

2．传统仪器的缺陷传统的测量仪器是一个自封闭的系统，它作为独立的设备拥有自己的机箱包括各种开关旋钮的操作面板，信号输入输出端，指针式或LED显示表，CRT或LCD波形显示窗口，打印输出端口。

仪器内部包括有传感器、信号处理器、A/D转换器、微处理器、存储器和内部总线等专门化的电路。

通过这些电路来转换、测量、分析实际信号，并将结果以各种方式显示。

但是由于仪器所包含的功能均由仪器厂家定义，所有的功能块全部都是以硬件(或固化了的软件)的形式存在于测量仪器中，单台仪器的功能单一、固定，用户无法根据实际需要改变或扩展仪器功能[2]。

而在实际应用中，电子工程师往往需要用到多种不同的测量功能，在进行野外实地测量的情况下，在测量的信号种类较多的情况下，在需要对被测信号进行存储、离线分析的情况下，传统测量仪器就体现出了诸多的不便和功能上的局限。

虽然电子计算机技术的发展给传统的仪器注入了强大的活力。

特别是微电子技术和大规模集成电路的发展，促进了数字化仪器，智能仪器的快速发展，使其功能越来越强，精度越来越高，性能越来越好。

但是，传统的测量仪器的固有局限性并没有根本改变[3]。

虚拟现实技术文献综述及参考文献关于虚拟现实技术(Virtual Reality,简称VR)：虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身临其境一般，可以即时、没有限制地观察三维空间内的事物。

虚拟现实是多种技术的综合，包括实时三维计算机图形技术，广角（宽视野）立体显示技术，对观察者头、眼和手的跟踪技术，以及触觉、力觉反馈、立体声、网络传输、语音输入输出技术等。

29280美国是虚拟现实技术的发源地，目前美国在虚拟现实技术方面的研究主要包括界面、后台、感知和硬件四个方面。

美国的国防部组织了一系列的虚拟现实技术的研究，并且取得了一定的研究成果，图像处理技术和传感技术都是虚拟现实的主要技术；英国在虚拟现实技术上也有很出色的研究，特别是在并行处理和辅助设备上，在欧洲在硬件和软件上都是领先的。

可见无论是从研究时间还是从研究深度而言国外确实有相当不错的成果论文网让我们把目光从国外转向国内，其实平心而论，我国的虚拟现实技术也得到很好的研究，但是和一些发达国家还是有区别的。

现在计算机图形和计算机工程的发展使虚拟现实技术得到了重视，虚拟场景模型分布开发也正朝着深度和广度进行发展，国家已经把虚拟现实技术研究定为重点项目。

关于Unity3D：Unity3D作为一款通用的游戏引擎，是一种三维虚拟现实游戏平台，可以充分、实时的处理大量的三维模型，在国内外各个平台均有十分广泛的使用。

随着三维虚拟现实技术的飞速发展，Unity3D的应用也变得愈发平凡和常见，被公认为21世纪重要的科学发展技术之一。

XX年Unity3d推出windows版本，并开始支持iOS和Wii。

荣登XX年游戏引擎的前五名。

XX年，Unity开始支持android继续扩散影响力。

在XX年开始支持PS3和XBOX360，至此，所有平台完全已经完美支持。

如此的跨平台能力，很难让人再挑剔，尤其是支持当今最火的web，ios和android。

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。

虚拟仪器论文虚拟仪器技术发展论文摘要：本文介绍了虚拟仪器的产生、虚拟仪器组成及结构，分析了虚拟仪器的优势，并对虚拟仪器的现状及展望进行简述。

关键词：虚拟仪器；信号；展望overview of the 30-102 virtual instrument technology developmentdeng songqing,wang yao(91913 troop,dalian116041,china)abstract:this paper describes the emergence of virtual instruments,virtual instrument composition and structure,analysis of the advantages of virtual instruments,and the current situation and prospect of virtual instruments briefly.keywords:virtual instrument;signal;prospect一、虚拟仪器的产生虚拟仪器（virtual instrument，简称vi）是利用计算机来管理仪器，组织仪器系统，利用计算机建立的可编程仪器系统。

美国国家仪器公司ni（national instruments）于20世纪八十年代中期首先提出基于计算机技术的虚拟仪器概念。

由于没有传统仪器专用的前面板、显示器，所有仪器面板都在监视器上模拟显示，所以称为虚拟仪器。

虚拟仪器的出现引发了传统仪器领域的一场变革，利用人的智力资源替代物质资源，虚拟仪器实现了传统仪器、计算机和网络技术融为一体，产生了虚拟测试技术，随后研制和推出了基于多种总线，各个领域应用的虚拟仪器。

二、虚拟仪器组成及结构虚拟仪器主要由硬件和软件组成。

系统硬件组成如下图，硬件主要包括模块化的信号采集与处理，信号转换与测试和集成的硬件平台。

虚拟仪器综述
虚拟仪器（VI）技术是八十年代以来随着计算机技术及仪器仪表技术的发展而出现的新型测量与控制技术。

虚拟仪器（VI）技术是现代计算机系统和仪器系统技术相结合的产物，是当今计算机辅助测试(CAT)领域的一项重要技术。

它动着传统仪器朝着数字化（智能化）、模块化、虚拟化、网络化的方向发展。

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。

与传统仪器相比，虚拟仪器有以下优点
一、性能高
二、扩展性强
三、开发时间少
四、无缝集成
虚拟仪器由硬件和软件两部分组成。

虚拟仪器的硬件主体是电子计算机,为计算机配置的电子测量仪器硬件摸块是各种传感器、信号调理器、模拟数字／转换器（ADC）、数字／模拟转换器（DAC）、数据采集器（DAQ）等。

测试软件是虚拟仪器的"主心骨"。

按照测控功能硬件的不同，VI可分为GPIB、VXI、PXI和DAQ四种标准体系结构。

虚拟仪器技术发展的方向：
1：更新快，运动速度快。

2: 结构紧凑。

3：性价比高。

4：接口功能完善。

5：系统配置方案经济，实用。

机电091
刘哲华。

虚拟现实相关技术文献综述虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机技术，其基本特征包括沉浸、交互和构想。

以下是一篇关于虚拟现实相关技术的文献综述：一、引言随着科技的快速发展，虚拟现实技术已经成为当前最具有前瞻性的研究领域之一。

虚拟现实技术能够生成一种逼真的虚拟环境，使用户能够身临其境地体验这种环境，并与之进行交互。

这种技术已经被广泛应用于游戏、电影、教育、医疗、军事等领域。

本文将对虚拟现实相关技术进行综述。

二、虚拟现实技术的定义与分类虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机技术，它使用计算机图形学、人机交互、传感器等技术，生成一种逼真的三维环境，使用户能够通过特殊的设备，如头盔显示器、数据手套等，身临其境地体验这种环境，并与之进行交互。

根据实现方式的不同，虚拟现实技术可以分为以下几种类型：1. 沉浸式虚拟现实：沉浸式虚拟现实技术使用户能够完全沉浸在虚拟环境中，通过头盔显示器、数据手套等设备，使用户感觉自己完全置身于这个环境中。

2. 增强现实：增强现实技术是将虚拟信息与现实世界相结合的一种技术，它通过头盔显示器等设备，将虚拟信息叠加到真实世界中，使用户能够同时看到真实和虚拟两种世界。

3. 桌面虚拟现实：桌面虚拟现实技术是一种基于计算机桌面的虚拟现实技术，它通过计算机的屏幕和特殊的输入设备，使用户能够与虚拟环境进行交互。

4. 分布式虚拟现实：分布式虚拟现实技术是一种基于网络的虚拟现实技术，它允许多个用户同时进入同一个虚拟环境中，并进行交互。

三、虚拟现实技术的应用虚拟现实技术的应用范围非常广泛，以下是一些主要的应用领域：1. 游戏娱乐：虚拟现实技术在游戏娱乐领域的应用已经非常广泛，它能够提供更加逼真的游戏体验，使玩家能够更加深入地参与到游戏中。

2. 教育培训：虚拟现实技术也可以应用于教育培训领域，例如模拟飞行、模拟驾驶等，这些都可以通过虚拟现实技术来实现。

3. 医疗保健：虚拟现实技术在医疗保健领域的应用也越来越广泛，例如手术模拟、康复训练等。

内蒙古科技大学信息工程学院测控专业毕业实习报告——文献综述题目：基于虚拟仪器的热电偶检定系统设计学生姓名：刘梦华学号：0705112210专业：测控技术与仪器班级：测控07-2班指导教师：闫俊红摘要热电偶是广泛应用于工业和科研领域中的一种测温传感器，但是在使用过程中，由于受到外界条件的影响，会使它的准确性降低，为了确保热电偶温度计测温的准确性，不仅在出厂时要对它进行严格检定，而且在随后的使用过程中还要进行周期性检定。

随着计算机在各个领域中的发展和广泛应用，标准热电偶检定工作也由过去传统的人工手动操作，发展到现在的计算机自动检定，即采样、控制、数据处理、显示、保存、打印检定记录等整个过程都可由计算机来完成。

解决了热电偶手动检定数据计算烦琐、误差较大、检定过程耗费时间长的问题，使标准热电偶整体检测水平得到了相应的提高。

基于上述形势，本文利用现代计算机控制技术和数据采集技术，论述了一种新型的标准热电偶自动检定系统。

系统选用先进的集成数据采集卡和功能强大的LabVIEW虚拟仪器技术，构建了一种基于虚拟仪器的热电偶自动检定系统。

关键词：热电偶；虚拟仪器；自动检定；数据采集目录摘要 (I)第一章绪论 (1)1.1热电偶型号的选择 (1)1.2热电偶的发展现状 (2)1.3热电偶的发展趋势 (3)1.4热电偶冷端温度补偿 (4)第二章热电偶检定系统的方案 (5)2.1标准热电偶的检定方法 (5)2.2热电偶的测温原理 (5)2.3热电偶检定原理 (6)2.4基于虚拟仪器的热电偶检定系统原理图 (6)第三章虚拟仪器的简介 (8)3.1虚拟仪器的基本概念 (8)3.2虚拟仪器的组成 (9)3.3虚拟仪器的优点 (9)第四章总结 (10)参考文献 (11)第一章绪论热电偶是一种将温度变化转换为热电势变化的温度检测元件，因其具有结构简单、性能稳定、测温范围宽、测量精度高、动态性能好、使用方便以及容易维护等优点，现已被广泛应用于冶金、电力、化工等许多领域，尤其是在高温环境的温度测量中，占有相当重要的地位。

虚拟仪器技术文献综述虚拟仪器技术综述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3.1虚拟仪器的硬件构成根据虚拟仪器的总线类型，可以把虚拟仪器分为三大类：GPIB体系结构、VXI体系结构和PXI体系结构。

(1)基于数据采集的虚拟仪器系统这种方式借助于插入计算机的数据采集卡与专用的软件，如LabVIEW（或LabWindows/CVI）相结合，通过A/D变换将模拟信号采集到计算机进行分析、处理、显示等，通过D/A转换实现反馈控制。

摘要本文从虚拟仪器的起源、发展入手，简单介绍虚拟仪器的功能，比较虚拟仪器与传统仪器的不同之后，全面的介绍了虚拟仪器设计技术, 并用软件仿真的方法设计了一台虚拟仪器，实现了从数据采集到数据分析的全过程。

虚拟仪器的设计分成两个方面。

硬件方面，本文从最基本的传感器、信号调理开始介绍数据采集过程以及DAQ板卡。

除此之外，本文还介绍了虚拟仪器总线技术，重点为专用于虚拟仪器的VXI总线系统以及PXI 总线系统。

软件方面，主要利用现今最有代表性的图形化编辑软件——LabVIEW ，并用之模拟从DAQ 板卡中采集到一路带有均匀白噪声的正弦信号，显示其波形，并分析、显示其幅频特性曲线以及相频特性曲线。

另外本文还根据LabVIEW 中的子程序，实现了语音信号的录音与播放。

本文还从市场出发对虚拟仪器的配置投资做了具体阐述，指明了构造虚拟仪器平台所需要的投资，为今后的学习工作打下了基础。

并对国内外虚拟仪器的部分应用案例作了介绍，指出虚拟仪器是仪器历史的一次革命。

关键词虚拟仪器数据采集总线LabVIEWABSTRACTThis paper gives a brief introduction of the functions of virtual instruments from its origin and development. After comparing the virtual instruments and the traditional instruments, it wholly introduces the designing technology of virtual instruments and designs a virtual instrument by software emulate, realizing the whole process from data acquisition to data analysis.The design of virtual instrument is divided into two parts: software and hardware. From the aspect of hardware, this paper introduces the data acquisition process and the DAQ boardcard from the fundamental sensors and signal conditioning and then further introduces the bus technology of virtual instruments, with the emphasis on virtualinstruments un'ique bus technology-VXI and PXI. From the aspect of software, it introduces the most representative figuralized compiling software---LabVIEW, which is used to imitate a group of sine wave signal with white noise signal collected from a DAQ boardcard, show the wave shape , analyze and show the amplitude—frequency characteristic and phas—e frequency characteristic curves. Besides, the paper designs a program that can record and play sound.In addition, based on the market, this paper illustrates the investment of virtual instruments, laying foundation for further research and points out that virtual instruments launches a revolution in the history of instruments.KEY WORDS Virtual Instrument Data Acquisition Bus LabVIEW目录引言 (1)第一章虚拟仪器概述 (2)1.1 仪器的发展 (2)1.1.1 仪器的发展 (2)1.1.2 虚拟仪器的发展 (3)1.2 虚拟仪器的分类 (3)1.3 与传统仪器的比较 (4)1.4 虚拟仪器方案 (5)第二章虚拟仪器硬件 (7)2.1 传感器及信号调理 (7)2.1.1 放大 (7)2.1.2 滤波与平滑 (8)2.1.3 隔离 (8)2.2 DAQ板卡 (8)2.2.1 模拟量输入 (9)2.2.2 模拟量输出 (9)2.2.3 数字I/O (9)2.2.4 定时I/O (9)第三章虚拟仪器总线技术 (11)3.1 概述 (11)3.2 VXI 总线系统 (11)3.3 PXI总线系统 (12)3.4 PCI、PXI、VXI 的比较 (14)第四章虚拟仪器软件体系 (1)64.1 概述 (1)64.2 L AB VIEW简介 (16)4.3 L AB VIEW应用程序构成 (17)4.4用L A B VIEW设计虚拟仪器的步骤 (19)4.5 虚拟仪器设计实例........................................................ 1 94.5.1 带有白噪声的正弦信号分析 ............................................ 1 94.5.2 简单录音器与播放器的制作 (20)第五章虚拟仪器的应用 (22)第六章虚拟仪器配置投资 (25)6.1 概述 (25)6.2 软件投资 (25)6.3 硬件投资 (26)6.4 主要厂商 (28)结束语 (29)参考文献 (30)致谢 (31)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。