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0904066虚拟仪器技术教学大纲第一篇：0904066虚拟仪器技术教学大纲《虚拟仪器技术》课程教学大纲一、课程基本信息课程编号：0904066 课程中文名称：虚拟仪器技术课程英文名称：Virtual Instrument Technology 课程性质：专业选修课程考核方式：考查开课专业：自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化、探测制导与控制技术、生物医学工程开课学期：7 总学时：32（其中理论24学时，实验 8学时）总学分：2二、课程目的《虚拟仪器技术》是自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化、探测制导与控制技术、生物医学工程专业本科生的一门任意选修的专业课，虚拟仪器技术综合运用了计算机技术、数字信号处理技术、标准总线技术和软件工程方法，代表了测量仪器与自动测试系统的发展方向。
通过本课程的学习，培养学生自己动手设计开发仪器和组建自动测试系统的能力。
三、教学基本要求（含素质教育与创新能力培养的要求）1.本课程含理论教学部分（24学时）、实验教学部分(8学时)。
2.理解和掌握本课程内容中的重点部分是学生学习虚拟仪器技术课程达到合格的基本要求，教与学双方都必须要处理好一般内容与重点内容之间的关系。
3.本课程有着广阔的工程应用背景，教学中应注意贯彻理论联系实际的教学原则，注重培养学生的逻辑思维能力和综合运用LabView 分析解决实际问题的能力。
4.根据本课程的特点，必须要求学生独立完成一定数量的课后习题。
四、教学内容与学时分配第一章概述（2学时）本章介绍虚拟仪器的基本概念、组成特点及LabView图形化编程环境和G语言编程基础等几个方面的内容。
第二章虚拟仪器的创建与调试（4学时）本章介绍VI的创建、VI程序的编辑和子VI的创建与调用、层次化窗口以及程序调试技术。
第三章循环结构与趋势图（2学时）本章介绍最基本的While loop和For Loop两种循环结构以及与循环控制结构相关的波形Chart（趋势图）和移位寄存器的概念和使用。
虚拟仪器的现状和发展趋势调查报告学号：xx4xxxxxx 班级：通信xx1 姓名：马吉炜一. 虚拟仪器的现状虚拟仪器是计算机管理的数字化仪器系统，因此，依据某种通用或专用总线标准或规约，或以某种接口形式，与计算机进行通信和管理，并与计算机系统共同工作运行的仪器系统，目前多数属于虚拟仪器系统，它的典型特征是不可脱离计算机而独立工作。
在信号源类虚拟仪器系统中，种类不是很多，主要有D／A 卡系统和任意波发生器，另外还有函数发生器、合成信号源等。
在测量仪器类虚拟仪器系统中，则有许多种类，其中最主要的是A／D卡系统和数据采集系统，另外还有数字存储示波器、瞬态记录仪、数字化仪、数字多用表、频率计数器、信号分析仪、相位计、失真仪、噪声分析仪、阻尼计等多种。
原则上，非虚拟仪器里的仪器，都可以用虚拟仪器方式实现，但在大功率领域以及射频微波领域里的仪器设备，虚拟仪器实现比较困难，模块也较少；低频领域，以及小功率领域里，虚拟仪器已经具有了良好的发展态势。
目前，主流的虚拟仪器主要是VXI、PXI、各种计算机总线(如PCI、ISA、RS232、USB)等总线标准的各种插卡和仪器模块，间或有少数其他总线形式的仪器模块，工作方式多是插入各种总线式仪器机箱内或直接插入计算机主机箱内，少数情况下是独立模块以接口形式接入计算机。
它们多数属于中低频范围，主要是工程应用类仪器设备，射频微波类以及高准确度类仪器设备较少。
由于一部分虚拟仪器模块及系统(如数据采集系统)早在虚拟仪器概念提出之前就已经存在，所以，虚拟仪器概念的建立、提出和发展，一直是围绕着现有仪器设备的功能和性能，逐步强调和加大软件在仪器中的地位和作用，并以软件技术代替硬件技术为核心进行，逐渐将非虚拟仪器虚拟化。
二.虚拟仪器的应用利用虚拟仪器技术，用户可定义自己的专用仪器系统，且功能灵活，易于构建，所以应用面极为广泛。
尤其在科研开发、检测计量、测量测控等领域更是不可多得的好工具。
labview的现状及发展前景一、概述随着计算机技术、大规模集成电路技术和通讯技术的飞速发展，仪器技术领域发生了巨大的变化，美商国家仪器公司(National Instruments)于八十年代中期首先提出基于计算机技术的虚拟仪器的概念，把labview技术带入新的发展时期，随后研制和推出了基于多种总线系统的labview。
labview就是在通用计算机上加上软件和（或）硬件，使得使用者在操作这台计算机时，就象是在操作一台他自己设计的专用的传统电子仪器。
在虚拟仪器系统中，硬件仅仅是为了解决信号的输入输出，软件才是整个仪器系统的关键，任何一个使用者都可以通过修改软件的方法，很方便地改变、增减仪器系统的功能与规模，所以有“软件就是仪器”之说。
虚拟仪器技术的出现，彻底打破了传统仪器由厂家定义，用户无法改变的模式，虚拟仪器技术给用户一个充分发挥自己的才能、想象力的空间。
用户（而不是厂家）可以随心所欲地根据自己的需求，设计自己的仪器系统，满足多种多样的应用需求。
labview系统概念是对传统仪器概念的重大突破，是计算机系统与仪器系统技术相结合的产物。
它利用计算机系统的强大功能，结合相应的硬件，大大突破传统仪器在数据处理、显示、传送、处理等方面的限制，使用户可以方便地对其进行维护、扩展、升级等。
labview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。
二、构成与特点现有的labview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。
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。
虚拟仪器技术的应用与发展虚拟仪器技术是一种基于计算机技术的新型仪器技术，它将传统的仪器与计算机技术相结合，实现了仪器的数字化、智能化和网络化。
虚拟仪器技术的应用范围非常广泛，包括物理、化学、生物、医学、环境等多个领域。
本文将从应用和发展两个方面来探讨虚拟仪器技术的现状和未来。
一、虚拟仪器技术的应用1. 物理领域在物理实验中，虚拟仪器技术可以模拟各种物理现象，如光学、电学、热学等，使学生能够更加直观地理解物理原理。
同时，虚拟仪器技术还可以帮助研究人员进行物理实验的设计和优化，提高实验效率和准确性。
2. 化学领域在化学实验中，虚拟仪器技术可以模拟各种化学反应，如酸碱中和、氧化还原等，使学生能够更加深入地理解化学原理。
同时，虚拟仪器技术还可以帮助研究人员进行化学反应的模拟和预测，提高实验效率和准确性。
3. 生物领域在生物实验中，虚拟仪器技术可以模拟各种生物现象，如细胞分裂、基因表达等，使学生能够更加生动地理解生物原理。
同时，虚拟仪器技术还可以帮助研究人员进行生物实验的设计和优化，提高实验效率和准确性。
4. 医学领域在医学实验中，虚拟仪器技术可以模拟各种医学现象，如心电图、脑电图等，使医学学生能够更加直观地理解医学原理。
同时，虚拟仪器技术还可以帮助医学研究人员进行医学实验的设计和优化，提高实验效率和准确性。
5. 环境领域在环境实验中，虚拟仪器技术可以模拟各种环境现象，如大气污染、水污染等，使学生能够更加深入地理解环境原理。
同时，虚拟仪器技术还可以帮助环境研究人员进行环境实验的设计和优化，提高实验效率和准确性。
二、虚拟仪器技术的发展虚拟仪器技术的发展已经取得了很大的进展，但仍然存在一些挑战和机遇。
1. 挑战虚拟仪器技术的发展面临着以下挑战：（1）技术难题：虚拟仪器技术需要涉及多个学科领域，如计算机科学、物理学、化学等，技术难度较大。
（2）成本问题：虚拟仪器技术需要大量的计算机硬件和软件支持，成本较高。
（3）标准化问题：虚拟仪器技术的标准化问题尚未得到解决，不同厂家的虚拟仪器之间存在兼容性问题。
课程编号：“虚拟仪器技术”课程教学大纲Virtual Instrument Technology Course Outline40学时 2学分一、课程的性质、目的及任务虚拟仪器技术课程是计算机科学与技术、自动化、电气工程及其自动化等专业本科生的实践性强的硬件方向专业课。
虚拟仪器系统是计算机系统与仪器系统技术相结合的产物，它利用计算机系统的强大功能，结合相应的硬件，突破传统仪器在数据处理、显示、传送等方面的限制，使用户可以方便地对其进行维护、扩展、升级等，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。
通过本课程的学习，可以使学生掌握LABVIEW软件，学会数据采集、输出编程，虚拟仪器的数据传输和仪器控制编程，初步掌握虚拟仪器系统的综合设计方法。
二、适用专业——计算机科学与技术三、先修课程——计算机组成原理、微型计算机技术、C语言、传感器与检测技术四、课程的基本要求1．了解虚拟仪器的概念、虚拟仪器系统的结构及应用领域；2．掌握LABVIEW软件，学会数据采集、输出编程，虚拟仪器的数据传输和仪器控制编程；3．初步掌握虚拟仪器系统的综合设计方法。
五、课程的教学内容（一）课堂讲授的教学内容1．绪论虚拟仪器技术概述，虚拟仪器的分类，LabVIEW概述，LVIEWTM7 Express的新功能，如何学习LabVIEW，其他虚拟仪器开发平台。
了解虚拟仪器的概念、发展趋势、应用领域，熟悉使用LabVIEW的基本方法。
2．LabVIEW的开发环境LabVIEWTM7 Express的安装及文件系统，前面板窗口与程序框图窗口及工具栏，LabVIEWTM7 Express的三个模板，工具模板、控件模板、函数模板及其参数设置。
熟悉LabVIEWTM7 Express开发环境，掌握工具模板、控件模板、函数模板及其参数设置，熟悉各种工具使用方法。
3．LabVIEW开发入门从模板创建VI，VI编辑技术，VI调试技术，创建子VI。
虚拟仪器技术现状及发展趋势随着科技的快速发展，虚拟仪器技术越来越成为科学家和研究者在实验室操作和数据获取中不可或缺的工具。
那么，虚拟仪器技术现状及发展趋势是怎样的呢？一、虚拟仪器技术现状虚拟仪器技术是指将物理实验仪器数字化，并通过计算机程序模拟其实验原理和操作，x实现虚拟实验的技术。
目前，虚拟仪器技术已经广泛应用于科研领域、教育培训、工业生产和质量控制等方面。
1.在科研领域虚拟仪器技术通过模拟物理现象，帮助科学家们更快、更便捷地进行实验和数据获取，从而为科学研究提供了重要的技术支持。
例如，在材料科学领域，通过虚拟多晶X射线衍射仪进行数据处理，不仅能够快速精确地分析材料的晶体结构，还能够预测它们的性能和结构状况。
2.在教育培训中虚拟仪器技术已经成为科学教育领域的重要工具之一，它可以帮助学生们更生动地了解物理实验原理和操作方法，从而提高学生学习积极性和兴趣。
良好的虚拟实验体验能够让学生们通过探索和错误学习到新知识和技能，而且不会造成实验设备伤害，大大提高实验安全性。
二、虚拟仪器技术发展趋势随着科技的发展，虚拟仪器技术也将不断发展，并呈现出以下趋势：1. 结合AI技术虚拟仪器将与人工智能技术结合，可以为科学家们提供更为准确、更为智能的数据分析和处理。
AI技术可以帮助虚拟仪器更准确地识别实验设备并分析实验结果，使科学研究更加高效和准确。
2. 远程控制技术虚拟仪器将会结合互联网技术和远程控制技术，帮助科学家们在不同时间、不同地点使用实验设备和收集实验数据，并实现远程协作。
这将会大大改善科学家在资金、人力和时间方面的限制，使科研成本更加低廉和高效。
3. 跨学科融合虚拟仪器技术可以融合不同学科的研究成果，例如生物、物理学和数学等领域。
通过这种跨学科融合，可以在多个领域内应用虚拟仪器，来解决不同领域的问题。
虚拟仪器技术可以为生物科学家提供计量工具来分析生物数据，为物理学家提供工具来分析物理数据，而为数学家提供支持来解决数学问题。
虚拟仪器技术现状及发展趋势虚拟仪器技术现状及发展趋势摘要随着计算机技术、大规模集成电路技术和通讯技术的飞速发展，仪器技术领域发生了巨大的变化，美商国家仪器公司(Ni公司)于八十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新的发展时期，随后研制和推出了基于多种总线系统的虚拟仪器。
虚拟仪器在各个领域中的应用越来越广泛，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。
自1986年问世以来，世界各国的工程师和科学家们都已将NI 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。
通过本文的论述，我们可以预见虚拟仪器在未来的测试领域中必然会有很好的发展前景。
关键词：虚拟仪器；测试；采集硬件。
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 (2)1.2虚拟仪器的分类 (3)1.3与传统仪器的比较 (4)第二章虚拟仪器硬件.......................................................................................................... 错误!未定义书签。
2.1传感器及信号调理..................................................................................................... 错误!未定义书签。
2.1.1放大...................................................................................................................... 错误!未定义书签。
2.1.2 滤波与平滑......................................................................................................... 错误!未定义书签。
2.1.3 隔离..................................................................................................................... 错误!未定义书签。
2.2DAQ板卡 ................................................................................................................... 错误!未定义书签。
2.2.1模拟量输入 .......................................................................................................... 错误!未定义书签。
2.2.2 模拟量输出.......................................................................................................... 错误!未定义书签。
2.2.3 数字I/O................................................................................................................ 错误!未定义书签。
2.2.4 定时I/O................................................................................................................ 错误!未定义书签。
第三章虚拟仪器组成.. (5)3.1高效的软件 (5)3.1.1 概述 (5)3.1.2 LabVIEW简介 (5)3.2模块化的I/O硬件 (5)3.2.1 概述 (5)3.2.2 DAQ板卡 (6)3.3用于集成的软硬件平台 (6)第四章虚拟仪器特点 (8)4.1 (8)4.2 ...................................................................................................................................... 错误!未定义书签。
4.3 ...................................................................................................................................... 错误!未定义书签。
4.4 ...................................................................................................................................... 错误!未定义书签。
第五章虚拟仪器的现状及发展趋势. (8)5.1国外发展情况 (9)5.2国内发展情况 (9)5.3虚拟仪器的展望 (9)结束语................................................................................................................................... 错误!未定义书签。
致谢....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。
参考文献 (13)引言由于微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术的高度发展及其在电子工业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涌现，在许多方面已经冲破了传统仪器的概念。
虚拟仪器就是其中的一种，虚拟仪器是基于通用PC建立的可编程仪器及仪器系统，就是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义、具有虚拟前面板、测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。
在虚拟仪器中，硬件仅仅是为了解决信号的输入与输出，软件才是整个仪器的关键。
用户可以通过软件构造几乎任意功能的仪器。
现在虚拟仪器已得到了广泛应用，并成为当前国内外测试技术领域十分关注的技术热点。
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。
自1986年问世以来，世界各国的工程师和科学家们都已将NI 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。
本文从虚拟仪器的起源、发展入手，简单介绍了虚拟仪器的概念、分类、硬件、组成、特点、现状及发展趋势等方面。
第一章虚拟仪器概述1.1仪器的发展1.1.1仪器的发展随着电子技术的发展，仪器的发展经历了四个时期:。
➢第一代仪器：模拟仪器如指针式万用表，基本特征是采用模拟电子技术实现，采用指针显示结果。
➢第二代仪器：数字化仪器如数字电压表，将模拟信号的测量转化为数字信号的测量，并以数字方式输出结果。
➢第三代仪器：智能仪器智能仪器内置微处理器，能进行自动测量，具有一定的数据处理能力，可取代部分脑力劳动。
➢第四代仪器：虚拟仪器虚拟仪器是现代计算机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。
1.1.2 虚拟仪器的发展虚拟仪器的起源可以追朔到20世纪70年代， PC机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，NI公司已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW2.0以前的版本。
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。
自1986年问世以来，世界各国的工程师和科学家们都已将NI 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。
根据虚拟仪器的发展过程，截至目前，可以将它分成四个发展阶段。
第一阶段，利用计算机增强传统仪器的功能。
由于GPIB总线标准的确立，计算机和外界通信成为可能，只需要把传统仪器通过GPIB和RS-232同计算机连接起来，用户就可以用计算机控制仪器。
第二阶段，开放式的仪器构成。
仪器硬件上出现了两大技术进步：一是插入式计算机数据处理卡 ( plug-in PC-DAQ )；二是VXI仪器总线标准的确立。
第三阶段，虚拟仪器框架得到了广泛认同和采用。
软件领域面向对象技术把任何用户构建虚拟仪器需要知道的东西封装起来。
许多行业标准在硬件和软件领域以产生，几个虚拟仪器平台已经得到认可并逐渐成为虚拟仪器行业的标准工具。
1.2虚拟仪器的分类根据虚拟仪器的发展、微机技术的发展和采用总线方式的不同，可将虚拟仪器分成五种类型，它们分别是：1)采用PC总线技术的插卡型虚拟仪器这种方式借助于插入计算机内的数据采集卡与专用的软件如LabVIEW相结合，通过三种编程语言Visual C++,Visual Basic,Labviews/cvi构成测试系统。
