【正文】 應(yīng)特別注意它的操作模板，包括工具選板、控件選板和函數(shù)選板。如果用面板控制對(duì)象或者顯示對(duì)象從子 VI 中輸出或者輸入數(shù)據(jù)，那么這些對(duì)象都需要在聯(lián)接器面板中有一個(gè)連線(xiàn)端子。編輯區(qū)右側(cè)的一個(gè)方框中顯示了一個(gè)實(shí)際大小的圖標(biāo)。每個(gè)VI在前面板和流程圖窗口的右上角都顯示了一個(gè)默認(rèn)的圖標(biāo)。圖標(biāo)與連接器在這里相當(dāng)于圖形化的參數(shù)。 圖標(biāo)/連接器簡(jiǎn)介VI具有層次化和結(jié)構(gòu)化的特征。 流程圖編輯窗口在流程圖中對(duì)VI編程，以控制和操縱定義在前面板上的輸入和輸出功能。虛擬儀器通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)試功能。 前面板的開(kāi)發(fā)窗口前面板是圖形用戶(hù)界面，也就是VI的虛擬儀器面板，這一界面上有用戶(hù)輸入和顯示輸出兩類(lèi)對(duì)象，具體表現(xiàn)有開(kāi)關(guān)、旋鈕、圖形以及其他控件和顯示對(duì)象。窗口中包含主選菜單欄和快捷工具欄。 LabVIEW應(yīng)用程序的構(gòu)成所有的LabVIEW應(yīng)用程序，即虛擬儀器(VI )，都包括前面板、流程圖以及圖標(biāo)/連結(jié)器三部分。 圖形化程序設(shè)計(jì)編程簡(jiǎn)單、直觀、開(kāi)發(fā)效率高。(8) 強(qiáng)大的Internet功能，內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/IP，DDE，ActiveX等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)函數(shù)。(6) 囊括了DAQ，GPIB，PXI，VXI，RS232/485在內(nèi)的各種儀器通信總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的所有功能函數(shù)，使得不懂總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的用戶(hù)也能夠驅(qū)動(dòng)不同總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)接口設(shè)備與儀器。(4) 既提供了傳統(tǒng)的程序調(diào)試手段，如設(shè)置斷點(diǎn)、單步運(yùn)行，同時(shí)提供有獨(dú)到的高亮執(zhí)行和探針工具，使程序動(dòng)畫(huà)式運(yùn)行，利于設(shè)計(jì)者觀察程序運(yùn)行的細(xì)節(jié)，使程序的調(diào)試和開(kāi)發(fā)更為便捷。(2) 提供了豐富的數(shù)據(jù)采集、分析及存儲(chǔ)的庫(kù)函數(shù)。當(dāng)把一個(gè)控件或指示器放置到前面板上時(shí)，LabVIEW在方框圖中相應(yīng)地放置了一個(gè)端口，這個(gè)從屬于控件或指示器的端口不能隨意刪除，只有刪除它對(duì)應(yīng)的控件或指示器時(shí)它才隨之一起被刪除。前面板用于接受來(lái)自方框圖的指令。LabVIEW的核心是VI。首先，從功能菜單中選擇需要的功能方框，將之置于面板上適當(dāng)?shù)奈恢?；然后用?dǎo)線(xiàn)連接各功能方框在方框圖中的端口，用來(lái)在功能方框之間傳輸數(shù)據(jù)。這樣，LabVIEW中被連接的方框圖之間的數(shù)據(jù)流控制程序的執(zhí)行次序，而不像文本程序受到行順序執(zhí)行的約束。LabVIEW程序是數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)的。程序的前面板具有與傳統(tǒng)儀器類(lèi)似的界面，可接受用戶(hù)的鼠標(biāo)指令。LabVIEW的程序設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)上就是設(shè)計(jì)一個(gè)個(gè)的“虛擬儀器”，即“VI”。LabVIEW是一個(gè)開(kāi)放式的虛擬儀器開(kāi)發(fā)系統(tǒng)應(yīng)用軟件，它為設(shè)計(jì)者提供了一個(gè)便捷、輕松的設(shè)計(jì)環(huán)境，利用它設(shè)計(jì)者可以輕松組建一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并任意構(gòu)造自己的儀器面板，而無(wú)需進(jìn)行任何繁瑣的計(jì)算機(jī)程序代碼的編寫(xiě)，從而可以大大簡(jiǎn)化程序的設(shè)計(jì)。虛擬儀器在組成和改變儀器的功能和技術(shù)性能方面具有靈活性與經(jīng)濟(jì)性，因而虛擬儀器將會(huì)在科學(xué)技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。虛擬儀器的突出成就不僅是可以利用PC機(jī)組建靈活的虛擬儀器，取代測(cè)量技術(shù)傳統(tǒng)領(lǐng)域的各類(lèi)儀器，更重要的是它可以通過(guò)各種不同的接口總線(xiàn)，組建不同規(guī)模的自測(cè)試系統(tǒng)。LabWindows/CVI是為熟悉C語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)人員準(zhǔn)備的、在Windows環(huán)境下的標(biāo)準(zhǔn)ANSIC開(kāi)發(fā)環(huán)境。 虛擬儀器的應(yīng)用前景近年來(lái)，世界各國(guó)的虛擬儀器公司開(kāi)發(fā)了不少虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)軟件，以便使用者利用這些儀器公司提供的開(kāi)發(fā)平臺(tái)組建自己的虛擬儀器或測(cè)試系統(tǒng)。(3) 開(kāi)發(fā)時(shí)間短在驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用兩個(gè)層面上，優(yōu)秀虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)已經(jīng)將其高效的軟件構(gòu)架與計(jì)算機(jī)、儀器儀表和通訊方面的最新技術(shù)結(jié)合在一起，給用戶(hù)提供最方便的、最靈活的操作以及強(qiáng)大的功能，讓用戶(hù)輕松地配置、創(chuàng)建、部署和維護(hù)高性能、低成本的測(cè)量和控制解決方案。(2) 擴(kuò)展性強(qiáng)虛擬儀器的硬、軟件具有開(kāi)放性、模塊化、可重復(fù)使用及互換性等特點(diǎn)。(1) 性能強(qiáng)性?xún)r(jià)比高以軟件為主的測(cè)量系統(tǒng)，充分利用了常用臺(tái)式計(jì)算機(jī)及工作平臺(tái)的計(jì)算、顯示和互聯(lián)網(wǎng)等的強(qiáng)大功能。(3) 參數(shù)設(shè)置和結(jié)果表達(dá)功能虛擬儀器充分利用計(jì)算機(jī)的人機(jī)對(duì)話(huà)功能，完成儀器的各種工作參數(shù)的設(shè)置，如功能、頻段、量程等參數(shù)的設(shè)置，對(duì)測(cè)量結(jié)果的表達(dá)與輸出有多種方式，如屏幕顯示，電、磁、光存儲(chǔ)，繪圖打印，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)?。儀器硬件可以是插入式數(shù)據(jù)采集卡及必要的外圍電路，或者是帶標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)接口的儀器，如GPIB,VXI,PXI,STD,PCI總線(xiàn)儀器和網(wǎng)絡(luò)化儀器等。目前虛擬儀器廣泛應(yīng)用于電子測(cè)量、電力工程、礦質(zhì)勘探、醫(yī)療、振動(dòng)分析、聲學(xué)分析、故障診斷及教學(xué)科研等諸多領(lǐng)域。本文采用的是NI公司的圖形化虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)LabVIEW 。儀器驅(qū)動(dòng)程序是連接上層應(yīng)用軟件與底層輸入/輸出(I/O)軟件的紐帶和橋梁。(2) I/O接口儀器驅(qū)動(dòng)程序：這類(lèi)程序用來(lái)完成特定外部硬件設(shè)備的擴(kuò)展、驅(qū)動(dòng)與通信。 虛擬儀器軟件系統(tǒng)虛擬儀器軟件由兩大部分構(gòu)成，即應(yīng)用程序和I/O接口儀器驅(qū)動(dòng)程序。可根據(jù)不同的總線(xiàn)情況采用不同的I/O接口硬件設(shè)備，如數(shù)據(jù)采集卡(DAQ)、GPIB總線(xiàn)儀器、VXI總線(xiàn)儀器模塊、串口儀器等，虛擬儀器構(gòu)成方式有五種類(lèi)型， 無(wú)論上述哪種VI系統(tǒng)，都是通過(guò)應(yīng)用軟件將儀器硬件與通用計(jì)算機(jī)相結(jié)合。目前較為常用的虛擬儀器系統(tǒng)是數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)、GPIB 儀器控制系統(tǒng)、VXI 儀器系統(tǒng)以及這三者之間的任意組合。而外圍硬件設(shè)備則主要包括各種計(jì)算機(jī)內(nèi)置儀器插卡和外置測(cè)試儀器設(shè)備。虛擬儀器使用的個(gè)人計(jì)算機(jī)中，微處理器和總線(xiàn)成為最重要的因素。 虛擬儀器硬件平臺(tái) 虛擬儀器的硬件一般包括計(jì)算機(jī)和外圍硬件設(shè)備。其實(shí)質(zhì)是利用計(jì)算機(jī)顯示器的顯示功能來(lái)模擬傳統(tǒng)儀器的控制面板，以多種形式表達(dá)輸出檢測(cè)結(jié)果；利用計(jì)算機(jī)的軟件功能實(shí)現(xiàn)信號(hào)數(shù)據(jù)的運(yùn)算、分析和處理；利用I/O接口通信設(shè)備完成信號(hào)的采集與傳輸，最終完成各種測(cè)試功能。 虛擬儀器技術(shù)的定義所謂虛擬儀器（Virtual Instrument），是指在以通用計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺(tái)上，由用戶(hù)設(shè)計(jì)定義，具有虛擬面板，其儀器的大部分測(cè)試功能由測(cè)試軟件實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。研究人員在虛擬儀器硬件接口、虛擬儀器軟件及其設(shè)計(jì)方法等方面做了許多有意義的研究工作，并已開(kāi)發(fā)了許多實(shí)用的虛擬儀器系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，NI公司從正式發(fā)布LabVIEW ，幾乎不到兩年就推出一個(gè)新版本，可見(jiàn)虛擬儀器技術(shù)進(jìn)步的迅速。1986年10月，美國(guó)NI公司推出了圖形化虛擬儀器專(zhuān)用開(kāi)發(fā)平臺(tái)LabVIEW，它采用獨(dú)特的圖形化編程方式，編程過(guò)程簡(jiǎn)單方便，是目前最受歡迎的虛擬儀器主流開(kāi)發(fā)平臺(tái)。與傳統(tǒng)儀器不同的是，模塊式儀器本身不帶儀器面板，因此必須借助于PC機(jī)的強(qiáng)大的圖形環(huán)境和在線(xiàn)幫助功能，建立圖形化的“虛擬的”儀器面板，完成對(duì)儀器的控制、數(shù)據(jù)分析與顯示。因此，需要統(tǒng)籌地考慮儀器與計(jì)算機(jī)之間的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。2 虛擬儀器技術(shù) 虛擬儀器概述儀器技術(shù)發(fā)展至今，經(jīng)歷了模擬儀器、數(shù)字化儀器、智能儀器以及單臺(tái)儀器、層疊式儀器系統(tǒng)階段，從20世紀(jì)80年代進(jìn)入虛擬儀器系統(tǒng)時(shí)代。 (4) 除了以上幾點(diǎn)之外，虛擬儀器研制周期較傳統(tǒng)儀器大為縮短，且成本低廉；具有開(kāi)放性和靈活性，可與計(jì)算機(jī)同步發(fā)展，與網(wǎng)絡(luò)及其它周邊設(shè)備互聯(lián)等優(yōu)點(diǎn)。(3) 開(kāi)發(fā)時(shí)間少在驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用兩個(gè)層面上，NI高效的軟件構(gòu)架能與計(jì)算機(jī)、儀器儀表和通訊方面的最新技術(shù)結(jié)合在一起。(2) 擴(kuò)展性強(qiáng)這些軟硬件工具使得工程師和科學(xué)家們不再受限于當(dāng)前的技術(shù)中。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器具有以下優(yōu)點(diǎn)：(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(lái)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(diǎn)，包括功能超卓的處理器和文件I/O，使數(shù)據(jù)高速導(dǎo)入磁盤(pán)的同時(shí)就能實(shí)時(shí)地進(jìn)行復(fù)雜的分析。其根本原因在于實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容依附于課程設(shè)立，基本處于割裂狀態(tài)，儀器設(shè)備不可能實(shí)現(xiàn)資源共享?？v觀國(guó)內(nèi)國(guó)外，虛擬儀器在電機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)上的應(yīng)用還不是很廣泛、深入，希望本文能為高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究做出些許的貢獻(xiàn)。這個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)采用傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)——觀察——解釋的教學(xué)方法，一方面可以讓學(xué)生以實(shí)驗(yàn)的方式來(lái)描述和測(cè)試他們自己對(duì)熱傳遞的期望，另一方面也可以讓老師更清楚地了解到學(xué)生面臨的困難?？蛻?hù)機(jī)收到這些參數(shù)后，通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡來(lái)控制相連的實(shí)驗(yàn)設(shè)備完成實(shí)驗(yàn)，并把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)返回給Web服務(wù)器，服務(wù)器根據(jù)這些數(shù)據(jù)生成實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖反饋給用戶(hù)。每臺(tái)客戶(hù)機(jī)上都運(yùn)行用LabVIEW編寫(xiě)的軟件，并與一套實(shí)際的實(shí)驗(yàn)設(shè)備相連。而美國(guó)Tennessee at Chattanooga大學(xué)的Jim Henry設(shè)計(jì)的網(wǎng)上工程實(shí)驗(yàn)室則提供了一系列遠(yuǎn)程控制實(shí)驗(yàn)，如壓力控制、液面控制、溫度控制、速度控制實(shí)驗(yàn)等。他們己經(jīng)開(kāi)發(fā)了六個(gè)基于Web的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)，如“帶禍合的水槽設(shè)備控制實(shí)驗(yàn)”，不僅能夠使學(xué)生應(yīng)用各種控制方法完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，而且為研究人員測(cè)試控制算法提供了一個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。 虛擬儀器在國(guó)外高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀國(guó)外許多大學(xué)己經(jīng)建立起各種各樣的虛擬實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站，研究也趨向成熟。北京郵電大學(xué)遠(yuǎn)程教育學(xué)院的網(wǎng)絡(luò)課程中就包括了虛擬物理實(shí)驗(yàn)、虛擬電子電路實(shí)驗(yàn)等。服務(wù)器端是虛擬實(shí)驗(yàn)室的核心，用來(lái)完成客戶(hù)端要求的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并將可信的實(shí)驗(yàn)結(jié)果返回客戶(hù)端。它是一個(gè)基于瀏覽器和Web服務(wù)器的虛擬實(shí)驗(yàn)室。另外，國(guó)內(nèi)許多大學(xué)和研究所都已經(jīng)開(kāi)始研制和提供遠(yuǎn)程仿真實(shí)驗(yàn)。清華大學(xué)電機(jī)系將虛擬儀器用于對(duì)傳統(tǒng)電工教學(xué)實(shí)驗(yàn)的改造和更新,已開(kāi)發(fā)出若干個(gè)基于虛擬儀器環(huán)境的電工實(shí)驗(yàn)。目前國(guó)內(nèi)已有部分高校的個(gè)別實(shí)驗(yàn)室裝備了虛擬儀器實(shí)驗(yàn)平臺(tái),但都或多或少地存在著通用性較差，靈活性不強(qiáng)、交互性差的問(wèn)題。而虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)則主要依賴(lài)于軟件和較少的配套硬