下载文档原格式
虚拟仪器技术发展前景广阔
导语：虚拟仪器技术的概念已经在市场上获得了广泛认同和采用，但是仍然在不断的发展。
获得新的飞越。
这主要得益于硬件和软件两方面：软件方面，labview图形化编程环境已经日益成为最普遍的应用工具。
虚拟仪器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。
虚拟仪器技术包括高效的软件、模块化的I/O硬件和用于集成的软硬件平台，拥有性能高、扩展性强、开发时间少、无缝集成等优点。
虚拟仪器技术的概念已经在市场上获得了广泛认同和采用，但是仍然在不断的发展。
获得新的飞越。
这主要得益于硬件和软件两方面：软件方面，labview图形化编程环境已经日益成为最普遍的应用工具。
硬件方面：数据转换器（ADC）、数据总线/总线架构以及处理器技术功不可没。
随着ADC不断进入更多的应用领域，半导体供应商们在该项技术获得了极大的发展，现在ADC不仅能够提供足够的性能，还由于大规模量产获得了低成本优势。
虚拟仪器的应用及发展前景作者：王新来源：《科技与企业》2013年第13期【摘要】虚拟仪器技术是电子测量技术和计算机技术集成发展的结晶，虚拟仪器代表了现代仪器和测试技术发展的最新方向。
本文着重介绍虚拟仪器的发展和应用，并对虚拟仪器的未来做出理性的分析。
【关键词】虚拟仪器；发展；应用1.引言随着计算机技术、大规模集成电路技术和通信技术的飞速发展，电子测量技术领域发生了巨大的变化；仪器结构的日趋复杂，仪器性能的不断提高，仪器的测试技术已成为测量领域的研究重点。
美国国家仪器公司于20世纪80年代中期首先提出基于计算机技术的虚拟仪器的概念，把虚拟测试技术带入了新的发展时期，随后研制和推出了多种总线系统的虚拟仪器。
虚拟仪器技术的提出与发展，标志着21世纪测试技术与仪器技术发展的一个重要方向。
虚拟仪器代表着从传统的以硬件为主的测量系统到以软件为中心的测量系统的根本性改变。
2.仪器发展过程到目前为止，电子测量仪器的发展大致分为4代，第1代为模拟仪器，如指针式万用表；第2代为数字化仪器，如数字频率计，此类仪器目前应用甚为广泛；第3代是智能仪器，不但可以自动检测，还能处理数据；第4代就是虚拟仪器，完全由计算机控制。
一台独立的装置是传统仪器的特征，传统仪器由操作面板、信号输入端口、检测结果输出等几部分组成。
传统仪器用硬件电路或固化软件实现其功能。
这种只能由仪器厂家来定义、制造的框架式结构决定了传统仪器的用户无法随意更改其结构和功能。
从而也推动了虚拟仪器的面世。
所谓虚拟仪器，就是用户在通用计算机上加上软件和硬件，根据自己的需求定义和设计仪器的测试功能，使得使用者在操作这台计算机时，就像在操作一台他本人设计的专用传统仪器一样。
虚拟仪器由计算机、应用软件和仪器硬件组成。
其核心思想就是利用计算机的软、硬件资源，将原本需要硬件完成的任务软件化，所以应用软件是虚拟仪器的核心。
其硬件系统又分为仪器硬件和计算机硬件。
3.虚拟仪器的应用随着虚拟仪器的发展，现在根据采用总线方式的不同可以将其分为5类：PC总线-插卡式虚拟仪器、并行口式虚拟仪器、GPIB总线式虚拟仪器、VXI总线式虚拟仪器、PXI总线式虚拟仪器。
虚拟仪器技术的国内外汇报人：日期:•引言•虚拟仪器技术在国内的应用•虚拟仪器技术在国外的应用目录•国内外虚拟仪器技术的比较与差异•虚拟仪器技术的未来发展趋势01引言虚拟仪器技术是一种基于计算机的测试和测量技术，通过软件实现传统仪器的功能。
定义特点应用领域虚拟仪器技术具有灵活性、可扩展性、高精度、高可靠性等特点，能够满足各种测试和测量需求。
虚拟仪器技术广泛应用于电子、通信、航空航天、汽车等领域。
030201虚拟仪器技术概述国内外发展现状国外发展现状虚拟仪器技术起源于美国，经过多年的发展，已经形成了完整的产业链和标准体系。
国外虚拟仪器技术发展迅速，产品种类繁多，功能强大，性能稳定。
国内发展现状我国虚拟仪器技术起步较晚，但发展迅速。
近年来，国内虚拟仪器技术取得了长足的进步，一些企业开始推出自主开发的虚拟仪器产品，但整体水平与国外还有一定差距。
同时，国内虚拟仪器技术标准体系尚不完善，需要进一步加强标准化建设。
02虚拟仪器技术在国内的应用虚拟仪器技术在国内科研领域广泛应用于实验室建设，提供先进的测试和测量解决方案。
实验室建设科研人员利用虚拟仪器技术进行各种科研项目的研究，如信号处理、图像处理、控制系统等。
科研项目国内学术会议和期刊杂志上经常发表关于虚拟仪器技术的学术论文，促进了该领域的学术交流和发展。
学术交流科研领域国内许多高校开设了虚拟仪器技术相关课程，并出版了专门的教材。
教材与课程利用虚拟仪器技术进行实践教学，提高学生的实践能力和创新精神。
实践教学国内教育机构积极推广虚拟仪器技术，建设了丰富的在线教育资源，方便学生自学。
教育资源教育领域企业应用产品研发虚拟仪器技术广泛应用于企业产品研发过程中，提高了研发效率和产品质量。
生产过程控制企业利用虚拟仪器技术对生产过程进行精确控制，提高生产效率和产品质量。
售后服务企业通过虚拟仪器技术为客户提供更好的售后服务，如远程故障排除、在线技术支持等。
03虚拟仪器技术在国外的应用数据分析虚拟仪器技术可以采集、处理和分析大量的实验数据，提高科研工作的效率和准确性。
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。
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。
浅谈虚拟仪器技术的应用及发展摘要：虚拟仪器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。
灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。
这也正是ni近30年来始终引领测试测量行业发展趋势的原因所在。
关键词：虚拟仪器滤波一、虚拟仪器技术概述虚拟仪器（virtual intrument，简称vi）是计算机技术与仪器技术深层次结合产生的全新概念的仪器，是对传组仪器概念的重大突破，是仪器领域内的一次革命。
虚拟仪器是继第一代仪器——模拟式、仪表器二代仪器——分立元件式仪表、第三代仪器——数字式仪器、第四代仪器——智能化仪器之后的新一代仪器。
虚拟仪器是在计算机的显示屏上虚拟了传统仪器面板的计算机化仪器，它尽可能多的将原来由硬件电路完成的信号调理和信号处理的功能，代替为计算机的程序来完成。
这种硬件功能软件化，是虚拟仪器的一大特征。
操作人员在计算机的屏幕上利用指点设备操作虚拟的仪器，就象操作真实的仪器一样，完成对被测量的采集、显示、分析、处理、存储及数据生成。
是一种以计算机和测试模块的硬件为基础、以计算机软件为核心所构成的，并且在计算机屏幕上显示虚拟的仪器面板，可由用户软件来定义仪器功能的仪器。
虚拟仪器系统可以广泛地应用在通讯、自动化、半导体、航空、电子、电力、生化制药、和工业生产等各种领域。
现有的虚拟仪器系统按硬件工作平台主要可分为基于pc总线的虚拟仪器、基于vxi 的虚拟仪器、基于pxi的虚拟仪器，所应用场合不同各有其特点。
虚拟仪器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。
灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。
这也正是ni近30年来始终引领测试测量行业发展趋势的原因所在。
不断发展中的虚拟仪器技术摘要:虚拟仪器技术是一项涉及多种技术领域的综合性技术。
本文介绍了虚拟仪器的优点、类型、组成及发展趋势,并简要介绍了虚拟仪器软件LabVIEW。
关键词:虚拟仪器软件硬件Labview传统的测控仪器以硬件为主,价格贵、功能不易扩展、技术更新慢、开发维护费用高。
在这种情况下近年产生出了虚拟仪器,它是在软硬件结合的方式下,利用计算机实现的一种仪器系统。
它实质上是利用计算机来模拟传统仪器的控制面板,利用硬件完成信号的采集、测量和调理,用专用的虚拟仪器设计与分析软件对所采集的各种信号数据进行运算、分析和处理,从而完成各种测试功能的一种计算机系统。
1 虚拟仪器、开发软件及发展趋势1.1 虚拟仪器概述1.1.1 概念虚拟仪器(Virtual Instrument)就是通过计算机加上特定的硬件设备,以及为实现特定功能而编制的软件而形成的既有普通仪器的功能,又具有一般仪器所没有的特殊功能的新型仪器。
在虚拟仪器中硬件不再是主体,它的作用主要是实现信号的输入输出,而对信号的分析、计算和统计等繁杂的工作都交由软件处理。
利用计算机处理器高速的运算,将结果呈现出来。
虚拟仪器实质上是一种创新的仪器设计思想,而非一种具体的仪器。
虚拟仪器可以有各种各样的形式,完全取决于构成仪器数据采集单元的硬件类型,但相同的一点是,虚拟仪器离不开计算机,软件是虚拟仪器设计中最重要,也是最复杂的部分。
1.1.2 虚拟仪器技术的应用虚拟仪器技术应用前景广泛。
总体上说,虚拟仪器是测量/测试领域的一个创新概念,适应了现代测试系统网络化、智能化发展趋势。
它在工业自动化、仪器制造和实验室方面有广泛的应用。
1.1.3 虚拟仪器的优点虚拟仪器作为一种新型的仪器种类,具有以下优点:(1)丰富和增强了传统仪器的功能。
虚拟仪器将信号分析、显示、存储、打印和其他管理集中交给计算机来处理,使得组建系统变得更加灵活、简单。
(2)突出了“软件就是仪器”。
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。
目前相当普及，如数字万用表等。
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。
第三代智能仪表，这类仪器内置微处理器，将计算机技术和检测技术有机结合，既能进行自动测试又具有一定的数据处理能力。
如频谱分析仪等。
智能仪表在测量过程自动化、测量数据处理及功能多样化方面与传统仪表的常规测量电路相比较，取得了巨大进展。
智能仪表不仅能解决传统仪表不易或不能解决的问题，还能简化仪表电路，提高仪表的可靠性，更容易实现高精度、高性能、多功能的目的。
由于它的功能块全部都是以硬件(或固化的软件)的形式存
在，无论是开发还是应用，都缺乏一定的灵活性。
3虚拟仪器的技术特点
传统电子仪器的功能模块都是以硬件或者固化的软件的形式存
在的，这种方式与虚拟仪器相比具有以下弱点:
(l)灵活性和可扩展性差:传统电子仪器系统封闭，其固定的用户界面、组成模块以及数据处理功能都是由厂家定义的，用户无法更改。
例如仪器面板由固定的输入、输出信号接插件、旋钮、按钮、显示仪表、显示面板等组成，仪器内部由传感器、信号处理器、a/d 和d从转换器、微处理器、存储器和内部总线等专门化的电路组成。
然而，用户有时只需要用到仪器中的一小部分功能，或者用作其他功能使用时却达不到所需指标，而用户无法改动厂家固定好的仪器模块，灵活性和可扩展性差。
而虚拟仪器可由用户自行定义功能模块，大大扩展了其灵活性。
(2)成本高，技术更新慢:传统电子仪器价格昂贵，开发周期长，技术更新慢，而且存在元器件老化等问题，维护费用高，使用寿命短。
而虚拟仪器只需通过增加软件模块或者通用硬件模块来增添新的测量功能，有利于系统的扩展，开发维护费用更低，系统组建时间更短。
另外，由于虚拟仪器的结构基于软件体系，所以不像传统仪器的硬件那样存在元器件老化的问题，从而延长设备的使用寿命。
低廉的开发成本使虚拟仪器更有市场竞争力，据估算，虚拟仪器价格仅是传统仪器的五到十分之一。
(3)数据显示、分析和存储功能不够强大:传统电子仪器的图形显
示界面比较小且简单，依靠人工读取数据，从中获得的信息量小，用户操作起来也不方便。
由于硬件设备的限制，往往无法实现更灵活、更特殊的数据分析功能，更难以进行数据编辑、存储、打印等功能。
而虚拟仪器通过软件技术可实现丰富、快捷、方便的用户界面，通过多种数据显示方式能够提供更为全面丰富的信息，用户使用时一目了然。
即便是有特殊要求的复杂界面，也可以借助更深入的编程技术得以实现。
(4)测量误差:传统仪器由于不同仪器之间个体差异较大，容易受到系统误差的影响，往往会影响测量结果。
而虚拟仪器通过软件编程在pc机上运行，在不同的pc机上运行具有相同的效果，测量的差异不大。
(5)软硬件接口:传统仪器与其它仪器设备的连接十分有限，而虚拟仪器则可以方便的与网络外设及多种仪器连接，包括daq(数据采集)卡、gpib(通用接口总线)卡、vxi(系统控制接口卡)、plc(可编程逻辑控制器)等各种当前流行的接口设备都可以插入计算机插槽从而相互连接。
软件方面，可以方便地与c、matlab等接口式调用，可与数据库连接，以及方便地支持网络传送数据。
3虚拟仪器的发展现状
虚拟仪器是信息技术的一个重要领域。
它是现代仪器技术与计算机技术相结合的产物，代表着仪器发展的最新方向和潮流。
它对科学技术的发展和国防、工业、农业的生产将产生不可估量的影响。
目前我国的测控技术薄弱环节在于高性能的硬件设备跟不上，很多
依赖进口，而虚拟仪器的研究有利于改善我国高性能测控设备依赖进口的现状。
在虚拟仪器技术中，软件是关键，而软件在智力资源丰富的条件下可以得到很快的发展。
这样就可以扬长避短，推动测控技术的快速发展，缩短我国测控技术与国外水平的差距。
虚拟仪器可广泛应用于航天航空、军事工程、电力工程、机械工程、建筑工程、铁路交通、地质勘探、生物医疗等很多需要高性能测控设备进行电子测量、振动分析、声学分析、}故障诊断等科学分析的场合。
在大专院校使用虚拟仪器，可以让学生使用到那些一般学校买不起的昂贵的高性能测控设备和精密仪器设备，在节约了大量仪器设备经费投入的同时还开阔了学生们的眼界和思路。
虚拟仪器可以非常灵活地进行教学中的原理设计实验，并进行直观的演示，为提高教学质量与效率创造了条件。
随着网络技术的发展，将虚拟仪器应用于网络技术，可以为远程教学和远程实验提供强大的功能，进一步提高实验室设备的利用率，并为异地实验数据及更广泛的学术交流提供了高效的平台。
4结语
随着新技术的不断发展，虚拟仪器有着十分光明的发展前景。
它可以取代测量技术传统领域的各类仪器，在科学技术的各个领域得到广泛应用。
参考文献：
[1] 李云志. 虚拟仪器技术及其发展趋势[j]. 电子科学技术评论.2005.4.9-12.
[2] 姜乃卓，陈孝祯. 基于gpib卡的模拟电路性能自动测量研究[j]. 实验技术与管理.2005.22(5).65-69.
[3] 林继鹏，茹锋. 虚拟仪器原理及应用[m].北京.中国电力出版社.2009.5-35.
[4]李纪欣.虚拟仪器技术及其发展趋势[j].电子材料与电子技术.2005.3.39-46
作者简介：马小华（1983-），汉族，2002年毕业于北京化工大学测控技术与仪器专业，现主要从事仪表类采购方面的工作。
