【文章內(nèi)容簡介】 便攜式兩用，非常方便。由于其價格低廉、用途廣泛，特別適合于研發(fā)部門和各種教學(xué)實驗室應(yīng)用。 （ 3） GBIB 總線方式的虛擬儀器 。 GPIB 技術(shù)是 IEEE488 標(biāo)準(zhǔn)的虛擬儀器早期的發(fā)展階段。它的出現(xiàn)使電子測量獨立的單臺手工操作向大規(guī)模自動測試系統(tǒng)發(fā)展，典型的GPIB 系統(tǒng)由一臺 PC 機、一塊 GPIB 接口卡和若干臺 BPIB 形式的儀器通過 GPIB 電纜連接而成。在標(biāo)準(zhǔn)情況下，一塊 GPIB 接口可帶多達 14 臺儀器，電纜長度可 達 40 米。GPIB 技術(shù)可用計算機實現(xiàn)對儀器的操作和控制，替代傳統(tǒng)的人工操作方式，可以很多方便地把多臺儀器組合起來，形成自動測量系統(tǒng)。 GPIB 測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和命令簡單，主要應(yīng)用于臺式儀器，適合于精確度要求高的，但不要求對計算機高速傳輸狀況時應(yīng)用。 （ 4） VXI 總線方式虛擬儀器 。 VXI 總線是一種高速計算機總線 VME 總線在 VI 領(lǐng)域的擴展，它具有穩(wěn)定的電源，強有力的冷卻能力和嚴(yán)格的 RFI/EMI 屏蔽。由于它的標(biāo)準(zhǔn)開放、結(jié)構(gòu)緊湊、數(shù)據(jù)吞吐能力強、定時和同步精確、模塊可重復(fù)利用、眾多儀器廠家支持的優(yōu)點，很 快得到廣泛的應(yīng)用。經(jīng)過十多年的發(fā)展， VXI 系統(tǒng)的組建和使用越來越方便，尤其是組建大、中規(guī)模自動測量系統(tǒng)以及對速度、精度要求高的場合。有其他儀器無法比擬的優(yōu)勢。然而，組建 VXI 總線要求有機箱、零槽管理器及嵌入式控制器，造價比較高。 （ 5） PXI 總線方式虛擬儀器 。 PXI 總線方式是 PCI 總線內(nèi)核技術(shù)增加了成熟的技術(shù)規(guī)范和要求形成的，增加了多板同步觸發(fā)總線的技術(shù)規(guī)范和要求形成的，增加了多板發(fā)總線，以使用于相鄰模塊的高速通訊的局總線。 PXI 的高度可擴展性 。 PXI 具 有 8 個擴展槽，而臺式 PCI 系統(tǒng)只有 3~4 個擴展槽 ，通過使用 PCI— PCI 橋接器，可擴展到 256 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè) 論文 第 8 頁 個擴展槽，臺式 PC 的性能價格比和 PCI 總線面向儀器領(lǐng)域的擴展優(yōu)勢結(jié)合起來，將形成未來的虛擬儀器平臺。 總的來說， 虛擬儀器的發(fā)展過程有兩條線：一、 GPIB→VSI→PXI 總線方式（適合大型高精度集成系統(tǒng)） GPIB 于 1978 年問世， VXI 于 1987 年問世， PXI 于 1997 年問世 ； 二、 PC 插卡 → 并口式 → 串口 USB 方式（適合于普及型的廉價系統(tǒng)，有廣闊的應(yīng)用發(fā)展前景） PC 插卡式于 20 世紀(jì) 80 年代初問世，并行口方式于 1995 年問世，串口 USB 方式于 1999 年問世。 綜上所述，虛擬儀器的發(fā)展取決于三個重要因素 ：（ 1） 計算機是載體 ， （ 2） 軟件是核心 ， （ 3） 高質(zhì)量的 A/D 采集卡及調(diào)理放大器是關(guān)鍵 。 虛擬儀器的應(yīng)用 虛擬儀器的功能和性能已被不斷地提高，如今在許多應(yīng)用中它已成為傳統(tǒng)儀器的主要替代方式。隨著 PC、半導(dǎo)體和軟件功能的進一步更新，未來 虛擬儀器技術(shù) 的發(fā)展將為測試系統(tǒng)的設(shè)計提供一個極佳的模式，并且在測量和控制方面都有無以倫比的強大功能和靈活性。可廣泛應(yīng)用于電子測量、振動分析、聲學(xué)分析、故障診斷、航天航空、軍事工程、電力工程、機械工程、建筑工程、鐵路交通、地 質(zhì)勘探、生物醫(yī)療、教學(xué)及科研等諸多方面。 虛擬儀器的各種優(yōu)點讓用戶可以放心地舍棄舊的傳統(tǒng)測量設(shè)備，接受更新型、以計算機為基礎(chǔ)的虛擬儀器系統(tǒng)。由于計算機的性能價格比不斷改進，使虛擬儀器的價格更為大眾化，用戶不必再受限于傳統(tǒng)儀器的使用限制和昂貴的價格，進一步降低了使用成本，減少了系統(tǒng)的開發(fā)費用和系統(tǒng)的維護費用。此外，新型筆記本電腦又把虛擬儀器的便攜性和強大功能推向一個新的水平。所有這些必將加快虛擬儀器的發(fā)展，使它的功能和應(yīng)用領(lǐng)域不斷增強和擴大 。 虛擬儀器技術(shù)的三 個 組成部分 （ 1） 高效的軟件 。 軟件是虛擬儀器技術(shù)中最重要的部份。使用正確的軟件工具并通過設(shè)計或調(diào)用特定的程序模塊，工程師和科學(xué)家們可以高效地創(chuàng)建自己的應(yīng)用以及友好的人機交互界面。提供的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)圖形化編程軟件 —— LabVIEW，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(shè)置數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)換、存儲的方式，并將結(jié)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 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè) 論文 第 9 頁 統(tǒng)管理軟件工具，例如連接設(shè)計與測試的交互式軟件 SignalExpress、用于傳統(tǒng) C 語言的LabWindows/CVI、針對微軟 Visual Studio 的 Measurement Studio 等等，均可滿足客戶對高性能應(yīng)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(shù)在測試應(yīng)用中的強大優(yōu)勢。 （ 2） 模塊化的 I/O 硬件 。 面對如今日益復(fù)雜的測試測量應(yīng)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(yīng)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(yīng)有盡有。高性 能的硬件產(chǎn)品結(jié)合靈活的開發(fā)軟件，可以為負責(zé)測試和設(shè)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(yīng)用要求。 （ 3） 用于集成的軟硬件平臺 。 專為測試任務(wù)設(shè)計的 PXI 硬件平臺，已經(jīng)成為當(dāng)今測試、測量和自動化應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)平臺，它的開放式構(gòu)架、靈活性和 PC 技術(shù)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)付自如。這就是虛擬儀器技術(shù)帶給您的無可比擬的優(yōu)勢。 虛擬儀器的四大優(yōu)勢 （ 1） 性能高 。 虛擬儀器技術(shù)是在 PC 技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，所以完全 “ 繼承 ”了以現(xiàn)成即用的 PC 技術(shù)為主導(dǎo)的最新商業(yè)技術(shù)的優(yōu)點，包括功能超卓的處理器和文件I/O，使您在數(shù)據(jù)高速導(dǎo)入磁盤的同時就能實時地進行復(fù)雜的分析。此外，不斷發(fā)展的因特網(wǎng)和越來越快的計算機網(wǎng)絡(luò)使得虛擬儀器技術(shù)展現(xiàn)其更強大的優(yōu)勢。 （ 2） 擴展性強 。 這些軟硬件工具使得工 程師和科學(xué)家們不再圈囿于當(dāng)前的技術(shù)中。得益于軟件的靈活性，只需更新您的計算機或測量硬件，就能以最少的硬件投資和極少的、甚至無需軟件上的升級即可改進您的整個系統(tǒng)。在利用最新科技的時候，您可以把它們集成到現(xiàn)有的測量設(shè)備，最終以較少的成本加速產(chǎn)品上市的時間。 （ 3） 開發(fā)時間少 。 在驅(qū)動和應(yīng)用兩個層面上， NI 高效的軟件構(gòu)架能與計算機、儀器儀表和通訊方面的最新技術(shù)結(jié)合在一起。設(shè)計這一軟件構(gòu)架的初衷就是為了方便用戶的操作，同時還提供了靈活性和強大的功能，使您輕松地配置、創(chuàng)建、發(fā)布、維護和修 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè) 論文 第 10頁 改高性能、低成本的測量和控 制解決方案。 （ 4） 無縫集成 。 虛擬儀器技術(shù)從本質(zhì)上說是一個集成的軟硬件概念。隨著產(chǎn)品在功能上不斷地趨于復(fù)雜，工程師們通常需要集成多個測量設(shè)備來滿足完整的測試需求，而連接和集成這些不同設(shè)備總是要耗費大量的時間。虛擬儀器軟件平臺為所有的 I/O 設(shè)備提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口， 幫助用戶輕松地將多個測量設(shè)備集成到單個系統(tǒng)，減少了任務(wù)的復(fù)雜性 。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè) 論文 第 11 頁 3 LabVIEW 開發(fā)平臺 LabVIEW 是美國國家儀器公司（ NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品，其全稱是實驗室虛 擬儀器工程平臺（ Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench） ,是一種基于 G 語言（ Graphics Language,圖形化編程語言）的測試系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺。虛擬儀器技術(shù)作為測試工程的一個新的研究方向，推動了測試技術(shù)的整體發(fā)展。 LabVIEW 并不局限于虛擬儀器的開發(fā)，它的作用是為了大型復(fù)雜測試系統(tǒng)提供通用的軟件開發(fā)平臺。目前，LabVIEW 已經(jīng)成為測試領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛和最有前途的軟件開發(fā)平臺之一。 LabVIEW 的發(fā)展 自 NI 公司 1986 年正 式推出 以來，經(jīng)不斷改進和完善，現(xiàn)已發(fā)展至 版本，它包括控制與仿真、高級數(shù)字信號處理、統(tǒng)計過程控制、模糊控制、 PDA 和PID 等眾多附加軟件包，可運行于 Windows、 Linux、 Macintosh 和 UNIX 等多種平臺，已成為測試界一種標(biāo)準(zhǔn)的軟件開發(fā)環(huán)境，廣泛應(yīng)用于航空、航天、通信、汽車、電子半導(dǎo)體和生物醫(yī)學(xué)等眾多領(lǐng)域。不同領(lǐng)域的科學(xué)家和工程師都借助這個易學(xué)、易用的軟件來解決工作、工程中的各種測試應(yīng)用課題。 LabVIEW 已經(jīng)成為目前應(yīng)用最廣、發(fā)展最快、功能最強的圖形化軟件開發(fā)集成環(huán)境之一 。 LabVIEW 的結(jié)構(gòu) 利用 LabVIEW 開發(fā)測試系統(tǒng)軟件，涉及兩個主要部分：前面板和流程圖（又稱程序框圖）。 前面板是指一些圖形化的測試界面，如圖所示，即測試程序開發(fā)完成后，用戶運行時所展現(xiàn)的各種測試交互接口，包括菜單、參數(shù)設(shè)置、結(jié)果顯示等 。 LabVIEW 前面板如圖 。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè) 論文 第 12頁 圖 LabVIEW 前面板 流程圖是指測試程序的內(nèi)部運行結(jié)構(gòu)，是測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)處理的流程，如圖所示。測試程序絕大部分工作是在流程圖中完成的。開發(fā)完成的測試程序在運行時流程圖是不可見的，它和文本式開發(fā)平臺（如 VC++）中的 *.h、 *.cpp 等文件的作用是一樣的，知識 LabVIEW 流程圖的開發(fā)是圖形化的，更簡單、高效、直觀。 LabVIEW 流程圖如圖 。 圖 LabVIEW 流程圖 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè) 論文 第 13頁 LabVIEW 的優(yōu)勢 當(dāng)今軟件日新月異，各種軟件開發(fā)平臺前涌后出。和大多數(shù)科學(xué)技術(shù)發(fā)展道路一樣，專業(yè)化已成為軟件發(fā)展的趨勢。 用于測試工程的軟件開發(fā)平臺有很多， VC++、 VB、 Delphi 等傳統(tǒng)軟件開發(fā)平臺為眾多編程人員所熟悉，也可以用來開發(fā)測試軟件，但這種開發(fā)方式對測試人員要求很高，需要自己將各種數(shù)據(jù)處理方法用計算機 語言實現(xiàn)，還要對用于數(shù)據(jù)通信的各種連接總線（如 RS23 GPIB、 USB 等）非常熟悉，絕大多數(shù)測試工程人員難以做到，或者需要花費大量的時間來研究，而懂得這些編程方法的人員又不一定懂得測試，因此用這種平臺開發(fā)測試工程軟件難度大、周期長、費用高、可擴展性差。順應(yīng)形勢的發(fā)展，一些專業(yè)測試開發(fā)平臺紛紛推向市場，如 HPVEE、組態(tài)軟件平臺、 TPS 平臺等，但這些平臺的專用性太強，可擴展性、通用性比較差。 NI 公司作為測試領(lǐng)域最指明的公司之一， LabWindows/CVI 和 LabVIEW 是其推出的兩款專業(yè)測試軟件開發(fā)平 臺。前者基于 C 的文本式編程，適合熟悉 C、 C++編程的測試軟件開發(fā)人員使用；后者是 NI 公司開發(fā)的測試軟件旗艦產(chǎn)品，是圖形化編程環(huán)境的引領(lǐng)者，是測試軟件開發(fā)的趨勢。 概括的說， LabVIEW 作為測試軟件開發(fā)平臺有如下特點和優(yōu)點： （ 1） 圖形化編程環(huán)境 。 LabVIEW 的基本編程單元是圖標(biāo)，不同的圖標(biāo)表示不同的功能模塊。用 LabVIEW 編寫程序的過程也就是多個圖標(biāo)用連線起來的過程，連線表示功能模塊之間存在數(shù)據(jù)的傳遞。被連接的對象之間的數(shù)據(jù)流控制著執(zhí)行程序，并允許有多個數(shù)據(jù)通路同步運行。其編程過程近似人的思維過程，直 觀易學(xué)，編程效率高，無須編寫任何文本格式的代碼，易為多數(shù)工程技術(shù)人員接受。 （ 2） 可重用性高 。 LabVIEW 繼承并發(fā)展了結(jié)構(gòu)化和模塊化程序設(shè)計概念，使測試程序能夠很好地體現(xiàn)分層性、模塊化，即可以把任意一個測試程序當(dāng)作頂層程序，也可將其當(dāng)做其他測試程序的子程序，這樣用戶就可以把一個復(fù)雜的應(yīng)用任務(wù)分解為一系列、多層次的子任務(wù)。通過為每個子任務(wù)設(shè)置不同的功能，并將這些測試子程序進行適當(dāng)?shù)慕M合、修改、交叉和合并等，就可以在頂層最終建成一個所有應(yīng)用功能的測試系統(tǒng) （ 3） 開發(fā)功能高效、通用 。 LabVIEW 是一個帶有擴展 功能庫和子程序庫的通用程序設(shè)計系統(tǒng)，提供數(shù)百種功能模塊（類似其他計算機語言的子程序或函數(shù)），