【文章內(nèi)容簡介】 成各種測試功能的一種計算機測試系統(tǒng)。而軟件是虛擬儀器的核心，其中軟件的基礎部分是設備驅(qū)動軟件，而這些標準的儀器驅(qū)動軟件使得系統(tǒng)的開發(fā)與儀器的硬件變化無關。虛擬儀器有了這一優(yōu)點，使儀器的開發(fā)和換代時間將大大縮短。虛擬儀器開發(fā)者虛擬儀器開發(fā)者虛擬儀器軟件面板虛擬儀器軟件開發(fā)平臺臺臺tai臺臺底層驅(qū)動程序硬件模塊操作系統(tǒng) 虛擬儀器開發(fā)框圖虛擬儀器的主要特點有：（1）盡可能采用了通用的硬件，各種儀器的差異主要是軟件。（2）可充分發(fā)揮計算機的能力，有強大的數(shù)據(jù)處理功能，可以創(chuàng)造出功能更強的儀器。（3）用戶可以根據(jù)自己的需要定義和制造各種儀器虛擬儀器的主要優(yōu)勢有：（1）性能高。（2）擴展性強。（3）開發(fā)時間少。（4）無縫集成。（1）高效的軟件： 軟件是虛擬儀器技術中最重要的部份。使用正確的軟件工具并通過設計或調(diào)用特定的程序模塊，工程師和科學家們可以高效地創(chuàng)建自己的應用以及友好的人機交互界面。提供的行業(yè)標準圖形化編程軟件——Lab VIEW，不僅能輕松方便地完成與各種軟硬件的連接，更能提供強大的后續(xù)數(shù)據(jù)處理能力，設置數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)換、存儲的方式，并將結果顯示給用戶。此外，還提供了更多交互式的測量工具和更高層的系統(tǒng)管理軟件工具，例如連接設計與測試的交互式軟件Signal Express、用于傳統(tǒng)C語言的Lab Windows/CVI、針對微軟Visual Studio的Measurement Studio等等，均可滿足客戶對高性能應用的需求。有了功能強大的軟件，您就可以在儀器中創(chuàng)建智能性和決策功能，從而發(fā)揮虛擬儀器技術在測試應用中的強大優(yōu)勢。（2）模塊化的I/O硬件：面對如今日益復雜的測試測量應用，已經(jīng)提供了全方位的軟硬件的解決方案。無論您是使用PCI, PXI, PCMCIA, USB或者是1394總線，都能提供相應的模塊化的硬件產(chǎn)品，產(chǎn)品種類從數(shù)據(jù)采集、信號條理、聲音和振動測量、視覺、運動、儀器控制、分布式I/O到CAN接口等工業(yè)通訊，應有盡有。高性能的硬件產(chǎn)品結合靈活的開發(fā)軟件，可以為負責測試和設計工作的工程師們創(chuàng)建完全自定義的測量系統(tǒng)，滿足各種獨特的應用要求。（3）用于集成的軟硬件平臺：專為測試任務設計的PXI硬件平臺，已經(jīng)成為當今測試、測量和自動化應用的標準平臺，它的開放式構架、靈活性和PC技術的成本優(yōu)勢為測量和自動化行業(yè)帶來了一場翻天覆地的改革。PXI作為一種專為工業(yè)數(shù)據(jù)采集與自動化應用度身定制的模塊化儀器平臺，內(nèi)建有高端的定時和觸發(fā)總線，再配以各類模塊化的I/O硬件和相應的測試測量開發(fā)軟件 ，您就可以建立完全自定義的測試測量解決方案。無論是面對簡單的數(shù)據(jù)采集應用，還是高端的混合信號同步采集，借助PXI高性能的硬件平臺，您都能應付自如。這就是虛擬儀器技術帶給您的無可比擬的優(yōu)勢。虛擬儀器的組成與傳統(tǒng)儀器一樣，主要由數(shù)據(jù)采集與控制、數(shù)據(jù)分析和處理、結果顯示三部分組成。采集與控制插入式數(shù)據(jù)采集板GPIB儀器VXI/PXI儀器RS232儀器數(shù)據(jù)分析和處理數(shù)字信號處理數(shù)字濾波統(tǒng)計分析數(shù)值分析結果顯示網(wǎng)絡通信硬盤拷貝輸出文件I/O圖形用戶接口 虛擬儀器的內(nèi)部功能的劃分 I/O接口設備I/O接口設備主要用來完成被測輸入信號的采集、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換?？筛鶕?jù)實際情況采用不同的I/O接口硬件設備，如數(shù)據(jù)采集卡/板(DAQ)、GPIB總線儀器、VXI總線儀器、串口儀器、USB等。虛擬儀器的構成主要有五種類型。被測信號PXI模塊VXI模塊串口儀器GPIB儀器PCDAQ計算機 虛擬儀器構成方式（1）DAQ(Data Acquisition)數(shù)據(jù)采集卡是指基于計算機標準總線(如ISA、PCI、USB等)的內(nèi)置功能插卡。其中USB是最新技術的數(shù)據(jù)采集卡，具有精度高，可攜性好等優(yōu)點，它更加充分地利用計算機的資源，大大增加了測試系統(tǒng)的靈活性和擴展性；利用DAQ卡可方便快速地構建虛擬儀器系統(tǒng)。在性能上，隨著A/D轉(zhuǎn)換技術，濾波技術和信號調(diào)理技術的發(fā)展，DAQ卡的采樣速率已達1GB/s，精度高達24位，通道數(shù)高達64個，并具有數(shù)字I/O，模擬I/O和計數(shù)器/定時器等通道。各儀器廠家生產(chǎn)了大量的DAQ卡功能模塊供用戶選擇，如示波器、串行數(shù)據(jù)分析儀、動態(tài)信號分析儀、任意波形發(fā)生器等。在計算機上掛接多個DAQ功能模塊，配合相應的軟件，就可以構成一臺具有多功能的測試儀器。這種基于計算機的儀器，既具有高檔儀器的測量品質(zhì)，又能滿足測量需求的多樣性。對我國大多數(shù)用戶來說，它具有很高的性價比，是一種特別適合我國國情的虛擬儀器方案。（2）GPIB(General Purpose Interface Bus)通用接口總線，是計算機和儀器的標準通信協(xié)議。，它是最早的儀器總線，目前多數(shù)儀器都配備了遵循IEEE488的GPIB接口。典型的GPIB測試系統(tǒng)包括一臺計算機，一塊基于GPIB總線的接口卡和多臺GPBI儀器軟件及相應的傳感模塊硬件。每臺GPIB儀器有單獨的地址，由計算機控制操作。系統(tǒng)中的儀器可以增加、減少或更換，只需對計算機的控制軟件作相應的改動?；贕PIB總線結構的接口卡數(shù)據(jù)傳輸速率一般低于500kb/s，不適合對系統(tǒng)速度要求較高的應用。（3）VXI(VME bus extension for Instrumentation )是VME總線在儀器領域的擴展，成為開放式工業(yè)標準。儀器專用總線在吸收IEEE488的成功經(jīng)驗基礎上，增加了10MHz時鐘線、模擬和數(shù)字混合總線、星形總線等高速總線，定時關系嚴格，兼有計算機總線和儀器總線的優(yōu)點。（4）PXI(PCI extension For Instrumentation)是Compact PCI總線在儀器領域的擴展，是NI公司于1997年發(fā)布的一種新的開放性、模塊化儀器總線規(guī)范。其核心是Compact PCI結構和Microsoft Windows軟件。PXI是在PCI內(nèi)核技術上增加了成熟的技術規(guī)范和要求形成的。PXI增加了用于多個板卡同步的觸發(fā)總線和10MHz參考時鐘，用于精確定時的星形觸發(fā)總線，以及用于相鄰模塊間高速通信的局部總線等，來滿足實驗和用戶的要求。（5）串口系統(tǒng)是以Serial標準總線儀器與計算機為儀器精簡平臺組成的虛擬測試系統(tǒng)[10]。RS232總線是早期采用的通用串行總線，將帶有RS232標準總線接口的儀器作為I/O接口設備，通過RS232串口總線與計算機組成虛擬儀器系統(tǒng)目前仍然是虛擬儀器構成方式之一，主要適用于速度較低的測試系統(tǒng)。 軟件結構虛擬儀器技術的核心是軟件。用戶可以采用各種編程軟件來開發(fā)自己所需要的應用軟件。以美國NI公司的軟件產(chǎn)品LABVIEW和Lab Windows/CVI為代表的虛擬儀器專用開發(fā)平臺是當前流行的集成化開發(fā)工具。這些軟件開發(fā)平臺提供了強大的儀器軟面板設計工具和各種數(shù)據(jù)處理工具，再加上虛擬儀器硬件廠商提供的各種硬件的驅(qū)動程序模塊，簡化了虛擬儀器的設計工作。隨著軟件技術的迅速發(fā)展，軟件開發(fā)的模塊化、復用化以及各種硬件儀器驅(qū)動軟件的模塊化、標準化，虛擬儀器軟件開發(fā)將變得更加快速、方便。用戶界面數(shù)據(jù)處理硬件驅(qū)動程序 虛擬儀器軟件結構虛擬儀器系統(tǒng)的開發(fā)語言有：標準C、Visual C++、Visual Basic等通用程序開發(fā)語言。但直接由這些語言開發(fā)虛擬儀器系統(tǒng)，是有相當難度的，除了要花大量時間進行測試系統(tǒng)面板設計外，還要編制大量的設備驅(qū)動程序和底層控制程序。這些工作對于那些不熟悉這方面知識的工程設計人員來說，需要花費大量時間和精力，這樣直接影響了系統(tǒng)開發(fā)的周期和性能。除了通用程序開發(fā)語言以外，還有一些專用的虛擬儀器開發(fā)語言和軟件，其中有影響的開發(fā)軟件有：NI公司的LABVIEW和Lab Windows/CVI。LABVIEW采用圖形化編程方案，是