简述虚拟仪器的硬件与软件结构
虚拟仪器简介
测量仪器发展至今，大体可以分为四个阶段：模拟仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器。
模拟仪器：这类仪器是以电磁感应基本定律为基础的指针仪器仪表。
基本结构是电磁机械式的，借助指针来显示最终结果，如指针式万用表、三级管电压表等。
这类仪器在某些实验室仍能看到。
数字化仪器：这类仪器目前相当普及，如数字电压表、数字频率计等。
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。
智能仪器：这类仪器内置微处理器，既能进行自动测试又具有一定的数据处理功能。
智能仪器的功能模块全部是以硬件和固化的软件的形式存在，无论是开发还是应用，都缺乏灵活性。
虚拟仪器：是现代计算机软、硬件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。
虚拟仪器技术是美国国家仪器公司（National Instruments，NI）在1986年提出的一种构成仪器系统的新概念，其基本思想是：用计算机资源取代传统仪器中的输入、处理和输出等部分，实现仪器硬件核心部分的模块化和最小化；用计算机软件和仪器软面板实现仪器测量和控制功能。
所谓虚拟仪器，就是以计算机为核心的硬件平台上，其功能由用户设计和定义，具有虚拟面板，其测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。
虚拟仪器的实质是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出检测结果；利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理；利用I/O接口设备完成信号的采集、测量和调理，从而完成各种测试功能的一种计算机仪器系统。
使用者利用鼠标或键盘操作虚拟面板，就如同使用一台专用测量仪器一样。
因此，虚拟仪器的出现，使测量仪器和计算机的界限模糊了。
虚拟仪器的“虚拟”两字主要包含以下两方面的含义：（1）虚拟仪器的面板是虚拟的。
虚拟仪器面板上的各种“图标”与传统仪器面板上的各种“器件”所完成的功能是相同的。
对虚拟仪器的认识资料
认识虚拟仪器学院：电子信息工程学院班级：10级测控技术与仪器2班姓名：朱楠楠学号：20101527248认识虚拟仪器本学期我们接触学习了虚拟仪器这门课程，先是它的名字就吸引了我们的强烈兴趣，“虚拟”！那到底是研究什么的呢？和我们平时见的真实仪器各有什么千秋与优缺特点呢？机房上机的学习方式更是有利于老师操作控制并知道我们的学习，关于LabVIEW软件的演示更能被我们接受和掌握。
我在课余查找搜集了解了更多关于虚拟仪器的相关知识。
一、虚拟仪器的概念虚拟仪器是由计算机硬件资源、模块化仪器硬件和用于数据分析、过程通信及图形用户界面的软件组成的测控系统，是一种计算机操纵的模块化仪器系统。
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。
二、虚拟仪器的优势同其他技术相比，虚拟仪器技术具有四大优势：1、性能高虚拟仪器技术是在PC技术的基础上发展起来的，所以完全“继承”了以现成即用的PC技术为主导的最新商业技术的优点，包括功能超卓的处理器和文件I/O，使您在数据高速导入磁盘的同时就能实时地进行复杂的分析。
此外，不断发展的因特网和越来越快的计算机网络使得虚拟仪器技术展现其更强大的优势。
2、扩展性强NI的软硬件工具使得我们不再受限于当前的技术中。
这得益于NI软件的灵活性，只需更新计算机或测量硬件，就能以最少的硬件投资和极少的、甚至无需软件上的升级即可改进整个系统。
在利用最新科技的时候，我们可以把它们集成到现有的测量设备，最终以较少的成本加速产品上市的时间。
虚拟仪器
虚拟仪器（VI，Virtual Instrumentation）：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，并且在计算机显示屏幕上虚拟的仪器面板，以及由计算机所完成的仪器功能，都可由用户软件来定义的计算机仪器。
从虚拟仪器的组成结构上来看：（1）虚拟仪器的硬件是通用的（包括通用计算机硬件平台和通用的测量功能硬件）；(2）良好的人机界面。
虚拟仪器的面板（或称软面板）是虚拟的（通过“控件”虚拟出面板）；（3）功能强。
虚拟仪器的功能是由用户软件定义的;（4）虚拟仪器之“虚拟”含义:虚拟仪器面板；软件实现仪器功能。
如：基于高速数据采集硬件，通过计算机软件编程可实现“虚拟示波器”、“虚拟频谱仪”、“虚拟交流数字电压表”、“虚拟频率计”、“虚拟相位计”等不同仪器。
（5）因此，软件是虚拟仪器的核心，NI 提出“软件即仪器”（The software is the instrument）。
与传统仪器相比，虚拟仪器技术特点：1）功能强、性价比高、开放性（可扩充性）好；充分利用计算机丰富的软硬资源。
仪器功能可通过软件灵活设计（基于相同的硬件，通过软件设计可实现不同的虚拟仪器）。
仪器升级方便，性价比高（一机多用）。
基于计算机网络技术，可实现“网络化虚拟仪器”。
（2）操作方便；通过图形用户界面（GUI）操作虚拟仪器面板。
（3）硬件模块化、系列化；基于仪器总线技术，设计出模块化、系列化硬件。
1. 虚拟仪器系统组成及各部分基本功能虚拟仪器的系统构成硬件和软件两大部分构成。
硬件是基础，软件是核心。
各部分基本功能虚拟仪器的内部功能，可划分为信号调理与采集、数据分析和处理、参数设置和结果表达三大功能模块。
信号采集与控制主要由虚拟仪器的通用硬件平台，并配合仪器驱动程序共同完成，而数据分析与处理、结果表达与输出则主要由用户应用软件完成。
第二章LabVIEW 概述LabVIEW的特点-图形化的仪器编程环境提供显示和控制对象，如表头、旋钮、图表等。
虚拟仪器的结构和组成方式
虚拟仪器的结构和组成方式虚拟仪器是一种基于计算机技术和软件算法的仪器模拟和模型仿真系统，具有与传统仪器相同的功能和性能。
它由计算机硬件、软件以及人机交互界面等组成，充分利用计算机的强大计算能力和灵活性，实现了仪器的功能和性能仿真。
虚拟仪器的结构可以分为三个主要部分：前端接口、数据处理单元和用户界面。
前端接口用于连接真实世界的物理量和虚拟仪器系统，通常通过传感器、电缆或网络等方式与被测对象或其他外部设备进行连接。
数据处理单元是虚拟仪器系统的核心部分，它包括了数据采集、信号处理、数据分析和控制等功能模块，通过这些模块可以对输入的数据进行处理和分析。
用户界面是虚拟仪器系统与用户进行交互的部分，它提供了直观的操作界面和友好的用户体验，使用户可以方便地控制和监测虚拟仪器系统。
虚拟仪器的组成方式主要包括软件虚拟仪器和硬件虚拟仪器两种。
软件虚拟仪器是通过计算机软件来模拟实现仪器的功能和性能，它能够根据用户的需求进行自定义配置和功能扩展。
软件虚拟仪器通常包括了仪器模型、算法库、数据处理算法和用户界面等组件，通过这些组件的协同工作，实现了对被测对象进行测量、控制和分析等功能。
硬件虚拟仪器是通过硬件电路和逻辑器件来实现仪器的功能和性能，它通常由模拟电路、数字电路和控制器等组件构成，通过这些组件的连接和配置，实现了对被测对象进行数据采集、信号处理和控制等功能。
虚拟仪器的结构和组成方式使得它具有了许多传统仪器所不具备的优势。
首先，虚拟仪器具有更高的灵活性和可扩展性，可以根据实际需求进行自定义配置和功能扩展，而传统仪器通常具有固定的功能和性能。
其次，虚拟仪器可以实现多种测量和控制功能的集成，不仅可以满足单一仪器的需求，还可以实现多个仪器的功能集成，提高了仪器的综合性能。
再次，虚拟仪器具有更高的精度和准确性，由于采用了先进的算法和模型，可以提供更为精确的测量结果和控制效果。
最后，虚拟仪器可以实现远程控制和监测，通过网络和互联网等通信技术，可以实现对远程被测对象的测量和控制，提高了仪器的适用范围和便利性。
虚拟仪器VirtualInstrument1虚拟仪器的基本概念
单步步过 单击此按钮，按节点顺序单步执行程序 （不进入循环，SunVI内部）。 按钮 单步步出 单击此按钮，退出单步执行，进入暂停 状态。 按钮 文本字体 设置按钮
点击右边的小按钮将弹出一个下拉式的列表， 该列表可以设置字体的格式。
对齐列表 框
1
数字选板 提供各种数值控制和指示控件，如滑动 杆、滚动条、旋钮、转盘和数值显示框 等。 布尔量 提供各种布尔型的控制和指示控件。包 含各种开关、按钮以及指示灯等。
2
3
字符串和 用于创建文本输入框和标签、输入和返 路径 回文件或目录的地址。 数组 和簇 数组和簇的控制和显示控件。
4
5
列表和 表格
表格形式数据的控制和显示控件。
LabVIEW
首先提出虚拟仪器概念的是美国国家仪器 公司，（National Instruments，简称NI）， NI公司推出的虚拟仪器平台LabVIEW是目 前得到广泛应用的虚拟仪器开发环境。
LabVIEW中开发的应用程序称为虚拟仪器 （Virtual instruments）程序，简称VI。(虚 拟仪器的每个程序的扩展名为.VI）
窗口平移 使用该工具就可以不需要使用滚动条 工具 而在窗口中平移。
设置／清除 使用该工具在VI的框图程序中设置断点。若 断点工具 使用该工具在已设置断点处点击，则可以清 除断点。
6
7
8
数据探针 可在框图程序上的数据流线上设置探针。通
过探针窗口来观察该数据流线上的数据变化 状况。
9
颜色提取 使用该工具来获取已染色对象的颜色， 用于编辑其他的对象。
GPIB
Serial
计算机虚拟仪器技术的概念
计算机虚拟仪器技术的概念一、引言计算机虚拟仪器技术是一种基于计算机硬件平台，结合特定软件，实现测量、数据处理、分析、存储及结果显示等功能的技术。
它广泛应用于各种科研、生产、维修等领域，极大地提高了测试和测量的效率及精确度。
二、基于计算机的硬件平台计算机虚拟仪器技术的硬件基础是计算机硬件平台，包括台式机、笔记本、平板等，这些硬件平台为虚拟仪器的实现提供了基础计算能力。
三、图形化用户界面虚拟仪器的用户界面通常采用图形化方式，这种方式直观、易于理解，用户可以通过鼠标、键盘等输入设备对仪器进行操作和控制。
四、软件驱动的仪器虚拟仪器的核心是软件，它负责实现仪器的各种功能。
通过软件，用户可以设定仪器的工作模式、测量范围、数据处理方式等。
五、数据采集与分析虚拟仪器能够实现数据采集与分析。
它可以接收来自传感器或其他设备的数据，进行存储和分析。
通过软件，用户可以对采集到的数据进行处理和分析。
六、可自定义的仪器功能虚拟仪器的另一个重要特性是可自定义。
用户可以根据自己的需求，编写或修改软件，使仪器具备特定的功能。
这使得虚拟仪器具有极高的灵活性。
七、网络化测量与远程控制借助网络技术，虚拟仪器可以实现远程测量和控制。
用户可以在不同的地点对仪器进行操作，或者将测量数据发送到其他设备上进行处理。
八、模块化与扩展性虚拟仪器通常采用模块化的设计方式，这种方式使得它们可以根据需要进行扩展或缩减。
用户可以根据实际需求，添加或删除功能模块。
总结：计算机虚拟仪器技术是一种灵活且功能强大的测量技术。
通过利用计算机硬件平台和特定软件，它能够实现各种测量任务。
同时，由于其可自定义的特性，用户可以根据自己的需求对仪器进行定制。
此外，网络化测量和远程控制功能使其在实际应用中具有更大的便利性。
模块化的设计方式则使得虚拟仪器可以根据需要进行扩展或缩减。
总的来说，计算机虚拟仪器技术是一种广泛应用于各种科研、生产、维修等领域的先进技术。
第二课虚拟仪器系统软硬件结构设计要素
而 不 同 的传感 器 又 需要 配 备
。
的是使用何种开 发平 台 开 发平 台的选 择 考虑系 统硬 件 的限制
和成本
。
,
。
,
一要
不 同 的信号 调 理 模块
某些 早 期虚拟仪 器系统直
,
二 要 考虑软件开 发 的周 期
接 通 过 尸 等总 线与传统仪器 相连
利 用传统仪
某些硬件 只 支 持特定 的开 发 软件 嵌 入 式 系 统必 须 使 用
,
器 系统划 分 为软件部 分 和硬 件部分
一 套系 统会 选取 能够满足 测量需要 的最低
。
虽 然 软件 是虚拟仪 器 系统 的主 体 然是 整 个系 统最基 础 的部 分
。Байду номын сангаас
,
但 硬 件仍
级 别硬 件或是不 超出资金预算的最高 级别硬件 满足应 用 需求 境的 不 同 制 单元
。
,
硬 件 主要 负责将被
。
,
比如某些 编程 语
操作 系 统和
可 以 选择 因
工 印
、 、
言 一 般来说基 于 台式机 的虚 拟仅器 系 统对 开发 软件 的支持更全面 作系统
, ,
或其 它操
呱
可以选择
。
等各种常 用
编程语言 因素
,
这 其 实也是在硬件设 计时应 当考虑 的
,
选 择虚 拟仪 器硬件 系统 的结 构时
。
应当尽
量 选择有完 善软件 支持 的硬件设备 各 种开发 软件 的适 用 场合 相同
,
。
根据虚 拟仪器系统 工 作环
、
匕
阮 奇祯 先 生 毕 业于 东 南
虚拟仪器系统
3．功能模板 功能模板是创建框图程序的工具， 该模板上的每一个顶 层图标都表示一个子模板.功能模板包括 结构子模板、数值运算子模板、布尔逻 辑子模板、字符串运算子模板、数组子 模板、群子模板、比较子模板、时间和 对话框子模板、文件输入/输出子模板、 仪器控制子模板、仪器驱动程序库、数 据采集子模板、信号处理子模板、数学 模型子模块、图形与声音子模块、通讯 子模板、应用程序控制子模块、底层接 口子模块、文档生成子模板、用户自定 义的子VI模板和选择VI子程序等。
2．控制模板 用控制模板可以给前面板添加 输入控制和输出显示，每个图标代表 一个子模板。
控制模板包括数值子模板、布 尔值子模块、字符串子模板、列表和 环子模板、数组和群子模板、图形子 模板、路径和参考名子模板、控件容 器库子模板、对话框子模板、修饰子 模板、自定义的控制和显示子模板， 共十二个子模板。
虚拟仪器系统
虚拟仪器
• 概述 • Labview图形编程
一、什么是虚拟仪器？
虚拟仪器就是在以计算机为核心的硬件平台上，具有虚拟 面板，其功能由用户设计和定义，由测量软件实现的一种计算 机测量系统。 虚拟仪器的面板是虚拟的，面板上的各种空间（图标）与 传统面板上各种“器件”所完成的功能相同。
二、虚拟仪用程序和I/O接口仪器驱动程序，实现虚拟面板 功能的前面板软件程序和定义测试功能的流程图软件程序。
三、虚拟仪器的特点
1．虚拟仪器的面板比传统仪器的面板具有灵活性； 2．在通用硬件平台确定后，由软件取代传统仪器中的硬 件来完成仪器的功能； 3．仪器功能是根据用户的需要由软件来定义的，而不是 事先由厂家定义的； 4．仪器的性能改进和功能的扩展只需更新相关软件的设 计，而不需要构买新的仪器； 5．研制周期较传统仪器大为缩短； 6．虚拟仪器开放、灵活，可与计算机同步发展，与网络 及其周边设备互联。
虚拟仪器的结构和组成方式
虚拟仪器的结构和组成方式虚拟仪器是一种基于计算机技术的仪器系统，它通过软件模拟实际仪器的功能和性能，提供了一种更加灵活、便捷、可扩展的测试和测量解决方案。
虚拟仪器的结构和组成方式可以分为硬件和软件两个方面。
在硬件方面，虚拟仪器通常由计算机、数据采集卡和外部传感器等组成。
计算机是虚拟仪器的核心部件，它负责处理数据、控制仪器和显示测量结果。
数据采集卡是连接计算机和外部传感器的接口，它负责将传感器采集到的模拟信号转换成数字信号，并传输给计算机进行处理。
外部传感器包括温度传感器、压力传感器、光电传感器等，它们负责将被测量物理量转换成电信号，并通过数据采集卡传输给计算机。
在软件方面，虚拟仪器通常由测量和控制软件组成。
测量软件用于采集、处理和显示测量数据，它可以提供多种测量方式和数据处理算法，同时支持数据的保存和导出。
控制软件用于控制外部设备和执行测量操作，它可以实现自动化测试、远程控制和仪器校准等功能。
虚拟仪器的软件通常具有友好的用户界面，使操作简单直观，并提供了丰富的测量和分析工具，满足不同应用领域的需求。
虚拟仪器的优势在于其灵活性和可扩展性。
由于虚拟仪器的核心是计算机和软件，因此可以根据实际需求选择适合的硬件配置和软件功能。
同时，虚拟仪器的软件可以进行升级和更新，以适应新的测量要求和技术发展。
此外，虚拟仪器还可以与其他仪器和设备进行联网，实现数据共享和远程控制，提高工作效率和数据的可靠性。
虚拟仪器的应用领域非常广泛。
它可以用于科学研究、工业过程控制、医疗诊断、环境监测等领域。
在科学研究中，虚拟仪器可以提供高精度的测量和分析工具，帮助科学家进行实验和数据处理。
在工业过程控制中，虚拟仪器可以实现自动化生产和质量控制，提高生产效率和产品质量。
在医疗诊断中，虚拟仪器可以进行生物信号的采集和分析，帮助医生进行疾病诊断和治疗。
在环境监测中，虚拟仪器可以实时监测环境参数，并生成相应的报告和预警，保护环境安全和人民健康。
虚拟仪器
自动化仪表之虚拟仪器的认识学院专业姓名学号自动化仪表之虚拟仪器的认识一、引言由于微电子技术、计算机技术的高速发展，以及它们在测量技术与仪器仪表技术上的应用，使检测技术在很多方面突破了传统的概念，发生了质的变化。
1986年，美国国家仪器（NI）公司提出了“软件即仪器”的理念，虚拟仪器概念由此产生。
这种集计算机技术、通信技术和测量技术于一体的模块化仪器一经产生，便得到世界范围内的认同，并在检测技术领域、仪器仪表领域得到广泛应用。
虚拟仪器是继模拟仪表、数字仪表以及智能仪表之后的又一个新的仪器概念。
虚拟仪器（Virstual Instrument，简称VI）就是在以计算机为核心的硬件平台上，将测试系统的硬件资源和计算机的软件资源有效结合所实现的一种计算机仪器系统。
它可以替代传统的示波器、万用表、动态频谱分析仪器、数据记录仪等常规仪器，也可以替代信号发生器、调节器、手操器等自动化装置。
使用虚拟仪器时，用户可以通过操作显示屏上的“虚拟”按钮或面板，完成对被测量的系统、分析、判断、调节和存储等功能。
二、虚拟仪器的结构虚拟仪器的构成必须包含三大要素：计算机、应用软件和仪器硬件。
虚拟仪器实质上是一种计算机仪器系统，它是由计算机、功能硬件模块和应用软件等部分组成。
虚拟仪器系统的基本组成虚拟仪器硬件平台的构成主要有两部分计算机。
它一般是一台计算机或者工作站，是硬件平台的核心。
I/O接口设备。
I/O接口设备主要完成被测输入信号的采集、放大、模/数转换。
不同的总线形式都有其相应的I/O接口硬件设备，如利用PC总线的数据采集卡/板（简称数采卡/板，DAQ）、GPIB总线仪器、VXI总线仪器模块、串口总线仪器等。
虚拟仪器的构成方式主要有5种类型，无论哪种VI系统，都通过应用软件将仪器硬件与计算机相结合，其中，PC-DAQ测量系统是构成VI的最基本的方式。
虚拟仪器的软件系统目前的虚拟仪器软件开发工具有如下两类。
文本式编程语言：如Virstual C++、Virstual Basic、Labwindows/CVI等。
虚拟仪器的概念及其系统软硬件结构
虚拟仪器的概念及其系统软硬件结构虚拟仪器是指利用计算机技术与虚拟现实技术相结合，用软件模拟实现各种实验仪器的功能，从而实现具备仪器特点和功能的虚拟环境的系统。
其核心思想是将实际仪器与计算机技术相结合，利用虚拟环境模拟实际的仪器操作和实验过程。
虚拟仪器的系统软件结构主要包括控制软件、数据处理软件、用户界面软件等。
其中，控制软件负责模拟实际仪器的控制和操作，包括仪器的开机、校准、调试、数据采集和数据输出等功能；数据处理软件用于对采集到的数据进行处理、分析和计算，提供更直观的数据结果；用户界面软件用于与用户进行交互，界面通常模拟实际仪器的外观和控制面板，用户通过界面进行操作和监控。
虚拟仪器的系统硬件结构则由多种硬件设备组成。
首先是计算机硬件，包括主机、显示器、鼠标、键盘等，在虚拟仪器系统中主要负责运行和控制虚拟仪器的软件。
其次是数据采集设备，通常包括传感器、数据采集卡等，用于采集实际环境中的物理参数，并将其转换为计算机可以识别的电信号。
另外还包括运动控制设备，如机械臂、执行器等，用于模拟实际仪器的运动和操作。
虚拟仪器的软硬件结构在实现虚拟化过程中互为依赖、相辅相成。
软件通过对硬件设备进行控制和操作，实现了对虚拟仪器的模拟；硬件设备通过传感器、执行器等与实际世界进行交互，为软件提供输入和输出的接口。
软硬件结构的集成和协同工作使得虚拟仪器在模拟实际仪器的功能和操作过程方面更加精细和真实。
虚拟仪器的应用领域非常广泛，涵盖了物理、化学、生物、医学等多个学科领域。
虚拟仪器的优势在于可以提供安全、高效、低成本的实验环境，消除了传统实验仪器的限制，使得学生和研究人员可以在虚拟环境中进行实验和模拟，加深对实验原理和操作过程的理解。
总之，虚拟仪器是一种将计算机技术与虚拟现实技术相结合的系统软硬件结构，通过软件模拟实现各种实验仪器的功能，为用户提供具备仪器特点和功能的虚拟环境。
其软硬件结构互为依赖，通过控制、采集和交互等功能，实现了对实际仪器的模拟和操作。
虚拟仪器——测试仪器从硬件到软件
虚拟仪器——测试仪器从硬件到软件机械085：仵锁强指导老师：祁广利（陕西科技大学机电工程学院陕西西安 710021）秦树人（重庆大学机械学院测试中心）摘要：从虚拟仪器的概念出发，介绍了虚拟仪器的研究现状，详细说明了虚拟仪器的结构系统、特点及其应用前景。
指出虚拟仪器是计算机技术发展的产物，是计算机硬件、软件和仪器技术的完美结合。
虚拟仪器的出现，标志着测试仪器走向计算机化，测试仪器的功能结构和控件结构走向软件化。
关键词：虚拟技术，仪器，计算机，硬件、软件引言虚拟技术、计算机通讯技术与网络技术是信息技术最重要的组成部分，它们被称为21世纪科学技术中的三大核心技术。
虚拟技术蕴含的巨大潜力，使发达国家趋之若鹜，在这一领域的研究上投入了巨资，希望有朝一日能在它的带动下率先进入信息时代，而把工业时代远远地抛在后面！虚拟仪器的出现和兴起，改变了传统仪器的概念、模式和结构，改变了人们的仪器观。
据“世界仪表与自动化”杂志报导，世纪初叶，虚拟仪器的生产厂家将超过千家，品种将达到数千种，市场占有率将占到电测仪器的！这一预测对整个仪器仪表领域，不啻是一次强烈的震憾！使从事电测仪器科学技术研究与开发的科学家和工程师们都看清了虚拟式仪器对传统仪器的巨大挑战，认识到在下一世纪虚拟式仪器不仅将成为电测仪器的发展方向，而且必将逐一取代实验室中的传统硬件化仪器，使成千上万种传统的硬件化仪器都演变成计算机软件，成为一系列有序的文件融入计算机中！那时有许多种类的仪器在广义上已不完全属于仪器领域的某些分支，而可以将它们看成是信息技术的本体！1虚拟仪器的形成1.1单一虚拟仪器的形成传统的硬件仪器，主要由机箱、底盘、插在底盘上的反映仪器功能、性能、精度指标的各种电子卡和与电子卡有序联接，可控制、调用仪器功能的面板控件等三大部分组成。
如果将计算机作为一套带有智能化功能的仪器通用机箱和底盘，把电子卡组成的硬功能（包括性能和精度指标）库和面板控件组成的硬控件库，按图所示的那样实行软件化，从而形成“软功能库”和“软控件库”，然后将它们送入计算机，在计算机内的一个称为“框架协议”的专家系统内进行软装配、软连接、软组合、软修改、软增删等一系列软性操作，最后便形成一台从外观到功能、性能、精度及操作方法都与同类硬件仪器完全一样的仪器。
(完整word版)简述虚拟仪器的硬件与软件结构(word文档良心出品)
１）硬件部分：构建基于计算机的虚拟仪器，需要有相应的硬件来支持。
虚拟仪器的硬件组成一般分为基础硬件平台和外围硬件设备。
基础硬件平台目前可以选择各种类型的计算机，虚拟仪器充分地利用了计算机的图形用户界面（ＧＵＩ），所开发的具体应用程序都是基于Ｗｉｎｄｏｗｓ运行环境。
而外围硬件设备则主要包括：各种计算机内置插卡和外置程控测试设备。
这里的外置程控测试设备是指带有某种接口的测试设备。
内置功能插卡产品正在不断面市。
单个插卡就可以完全实现以前体积相对庞大的单台设备的功能。
它可以替代任意波形发生器、计数器、数字万用表、示波器及逻辑分析仪等。
一定程度上实现了测试与测量仪器系统的小型化，提高了便携性。
计算机内置插卡中的数据采集（ＤＡＱ）是ＶＩ的重要组成部分，包括Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ转换，数字输输出等电路。
其性能决定了数据采集的精度和速度，影响着仪器的整体性能。
ＤＡＱ卡种类繁多，功能齐全，从数据采集的前向通道至后向通道的各个环节，都有对应的ＤＡＱ产品。
随着Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ转换技术、信号波形处理技术的不断改进，ＤＡＱ卡的采样率已达１ＧＢ／ｓ，精度高达２４位，通道数高达６４个，并能任意结合数字Ｉ／Ｏ、模拟输出和计数器、定时器通道，可以完成模拟波形采集与产生、数字量信号采集、波形采集及数据自动存储、模拟Ｉ／Ｏ、数字Ｉ／Ｏ、定时Ｉ／Ｏ、信号调理等工作。
２）软件部分：ＶＩ系统的核心部分是软件。
ＶＩ的软件由用户应用软件、试验程序和测量仪器驱动程序等三个部分组成，图形化编程技术平台如ＨＰＶＥＥ、ＬａｂＶＩＥＷ和ＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ位于最上层。
虚拟仪器软件体系结构ＶＩＳＡ（ＶｉｒｔｕａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａ－ｔｉｏｎＳｏｆｔｗａｒｅＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）主要包含两个层次：用户应用程序和设备驱动程序。
其中设备驱动程序是联系用户应用程序与底层硬件设备的基础。
每一种设备驱动程序都是为增加编程灵活性和提高数据吞吐量而设计的。
每个设备驱动程序都具有一个共同的应用程序编程接口，因此，不管虚拟仪器所使用的计算机或者操作系统是什么，最终所编写的用户应用程序都是可移植的。
虚拟仪器概述
3.关于连线
• 连线是程序设计中较为复杂的问题。流 程图上的每一个对象都带有自己的连线 端子，连线将构成对象之间的数据通道。 因为这不是几何意义上的连线，因此并 非任意两个端子间都可连线，连线类似 于普通程序中的变量。数据单向流动， 从源端口向一个或多个目的端口流动。
具条上的运行按钮会变成一个折断的箭头， 表示程序不能被执行。这时该按钮被称作错 误列表。点击它，则LabVIEW弹出错误清单 窗口，点击其中任何一个所列出的错误，选 用Find功能，则出错的对象或端口就会变成高 亮。
• 2．设置执行程序高亮
• 在LabVIEW的工具条上有一个画着灯泡的按 钮，这个按钮叫做“高亮执行”按钮上。点 击这个按钮使它变成高亮形式，再点击运行 按钮，VI程序就以较慢的速度运行，没有被 执行的代码灰色显示，执行后的代码高亮显 示，并显示数据流线上的数据值。这样，你 就可以根据数据的流动状态跟踪程序的执行。
• 一个对象应当是显示对象还是控制 对象必须弄清楚，否则无法正确连 线。有时他们的图标是相似或相同 的，可以根据需要明确规定它是显 示对象还是控制对象。方法是将鼠 标移到图标上，然后点右键，可出 现快速菜单（例见右图）。如果菜 单中的第一项是Chang to Control, 说明这是一个显示对象，你可以根 据需要，将其变为控制对象。如果 菜单中的第一项是Chang to Indicator ,说明这是一个控制对象， 你也可以根据需要，将其变为显示 对象。
第一部分 虚拟仪器概述
• 虚拟仪器（virtual instrumention）是基于 计算机的仪器。
• 虚拟仪器主要是将仪器装入计算机。以 通用的计算机硬件及操作系统为依托， 实现各种仪器功能。
虚拟仪器的概念及其系统软硬件结构
虚拟仪器的概念及其系统软硬件结构概念假如总结哪一项技术在过去50年中，对人类生活的影响最大，那绝对是计算机技术。
计算机历经50年的进展，现在已经渗透到了日常生活的方方面面。
似乎生活中的任何一件物品，不与计算机相结合，就无法再创新；而一旦与计算机结合在一起，则会立即迸发出令人瞠目的活力。
传统设备与计算机的结合通常有两个方向，一是以计算机为主体，在计算机上添加某些须要硬件设备，完成传统设备的功能；二是以传统设备为基础，在其上添加计算机软硬件。
以电话为例，它的进展方向：一是为计算机配备耳机、麦克风、摄像头等硬件，然后挺直通过计算机举行语音、视频通讯；其二，是把形状和功能都缩减后的计算机挺直安装到电话上，并在安装上相应的系统和应用软件，成为智能手机。
不论采纳哪种融合方式，传统设备的功能都被革命性的增加了，而其成本却不断降低。
比如说，在计算机上，可以把电话的单纯语音通话功能扩展为语音视频沟通，而起每次通讯的边际成本几乎为零；时下流行的各种手机，在嵌入计算机设备后，除了用于通话，更可以用来消遣甚至办公。
这些都是传统电话所不能比拟的。
图 1 传统仪器与虚拟仪器的结构在测试测量领域，测试仪器经受了与电话及其类似的进展过程。
它们或者被植入CPU、内存、安装上软件，具备了计算机的基本功能；或者被拆解开来，取其核心部件插入到计算机中去，使计算机具备测试功能。
这两种进展方向都使得仪器的功能更强大，速度更快。
但其区分之处在于，把仪器移植到计算机上，更多考虑的是降低成本；而把计算机移植到仪器上，则更多的是为了满足仪器小型化的需要。
在计算机运算能力强大到一定程度之后，以“虚拟”为前缀的各项技术开头纷纷浮现，比如虚拟现实、虚拟机、虚拟仪器等。
虚拟现实是第1页共4页。
虚 拟 仪 器
一个典型的数据采集虚拟仪器系统由信号获取、信号调理、数据采集和 数据处理四部分组成
2. GPIB仪器控制系统的构成方法 一个典型的GPIB测试系统一般由一台PC机，一块GPIB接口板卡和若干台 GPIB仪器通过标准GPIB电缆连接而成。在标准情况下，一块GPIB接口 板卡最多可以带14台仪器，电缆总长20m，对于小型测试系统这已足 够了，对于大型的测试系统可利用GPIB的扩展技术在仪器数量和通信 距离上作进一步扩展。
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 件才是整个系统的关键，系统所有的功能主要由软件来实现，任何 一个用户都可以用修改软件的方法很方便地改变、增减系统的功能 与规模。构筑自己需要的通用的或有特色的测试平台。
构成虚拟仪器的四个要素是：计算机是动力，软件是核心，传感 器和信号调理板卡是关键，而标准接口和通信总线是连接各部分的 桥梁。虚拟仪器的出现是仪器发展史上的一场革命，代表着仪器发 展的最新方向和潮流，是信息革命的一个重要领域。
2.计算机及附件系统 虚拟仪器系统中，必须配备计算机系统。究竟选择普通式计算机、便 携式计算机、工作站、嵌入式计算机还是高性能工业控制计算机， 应视具体应用而定。在此基础上，再确定计算机系统的配置，如系 统主频、CPU频率、存储容量、显卡、光盘驱动器、打印机等。
1.4 软件开发平台
软件是虚拟仪器的核心，而目前软件的开发平台主要有以下几种： 美国国家仪器公司（NI）的LabView，Lab Windows/CVI，HP公司 的VEE等。虚拟仪器完全符合国际上流行的“硬件软件化”的发展 趋势，因而也被称为“软件仪器”。
成，它们之间通过标准总线进行数据交换，虚拟仪器的构成如图11.7所
虚拟仪器测试仪器从硬件到软件
虚拟仪器软件开发平台具有以下优点：
1、灵活性：虚拟仪器系统可以通过软件来模拟各种物理信号和系统，具有很 强的灵活性。
2、高效性：虚拟仪器系统可以通过计算机来实现数据的采集、处理和分析， 具有很高的效率。
3、可靠性：虚拟仪器系统可以采用软件容错技术，提高系统的可靠性。
4、易用性：虚拟仪器系统可以采用图形化编程方式，使得开发人员更加容易 地构建系统。
二、虚拟仪器的软件组件
虚拟仪器的核心是软件。软件为硬件提供了强大的测试和控制能力。一些主要 的软件组件包括：
1、驱动程序：驱动程序用于与硬件设备进行通信和控制。这些驱动程序通常 由硬件制造商提供，并确保硬件与虚拟仪器平台兼容。
2、测试程序：测试程序是用于创建和执行测试的软件模块。这些程序可以包 括对特定参数的测量，例如电压、电流、频率等，也可以包括对特定行为的监 控，例如设备的响应时间或信号的波形等。
三、虚拟仪器的优势
虚拟仪器技术的优势在于其灵活性和可扩展性。由于所有的功能都由软件实现， 用户可以根据需要进行定制。这意味着用户可以轻松地修改或添加新的测试功 能，以满足不断变化的需求。此外，虚拟仪器技术还具有以下优点：
1、高效率：虚拟仪器技术可以自动化许多测试过程，从而大大提高测试效率。
2、易于维护：如果硬件出现故障，用户可以简单地更换硬件，而不需要更改 软件。这大大降低了维护成本和时间。
一、虚拟仪器的硬件基础
虽然虚拟仪器主要依赖软件进行测试和测量，但硬件仍然是所有功能的基础。 硬件设备包括数据采集卡、信号发生器、信号调理器等，用于捕获、转换和处 理被测信号。
数据采集卡负责获取模拟信号，并将其转换为计算机可以处理的数字信号。信 号发生器则产生特定的测试信号，例如正弦波、方波或脉冲波。信号调理器用 于调整信号的幅度、频率和其他特性，以便进行更精确的测量。
学软件虚拟现实工具原理解析
学软件虚拟现实工具原理解析虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）作为一种新兴技术，正日益走进人们的生活。
在众多VR工具中，软件虚拟现实工具是其中的一种形式，它通过软件模拟虚拟现实场景，为用户提供身临其境的感受。
本文将从硬件设备、软件系统以及交互方式三个方面对软件虚拟现实工具的原理进行解析。
一、硬件设备软件虚拟现实工具所需的硬件设备主要包括计算机、显示器、输入设备和感知设备。
首先是计算机，它是软件虚拟现实工具的核心，负责运行虚拟现实软件，并进行场景计算和图形渲染。
其次是显示器，常用的有普通显示器、头戴式显示器等，用于展示虚拟现实场景。
输入设备一般为手柄或者触控设备，用户可以通过它们与虚拟世界进行互动。
感知设备有头戴器、手套等，可以定位用户的头部、手部等动作，并将其转化为虚拟现实场景中的反应。
二、软件系统软件虚拟现实工具的关键是软件系统，它包括了虚拟现实引擎、模拟算法和物理引擎。
虚拟现实引擎是软件系统的核心，它通过计算机图形学和物理仿真算法，将用户输入和计算结果转化为逼真的虚拟现实场景。
常见的虚拟现实引擎包括Unity和Unreal Engine等。
模拟算法用于模拟虚拟场景中的物理特性，例如重力、碰撞等，以增加场景的真实感。
物理引擎则负责处理虚拟现实场景中物体之间的物理交互。
三、交互方式软件虚拟现实工具的交互方式主要有手柄交互和触控交互。
手柄交互是指用户通过持握手柄进行操作，例如按下按钮、旋转、抓取等。
这种方式更适合需要大范围移动和精准操作的场景，如游戏。
触控交互则是通过屏幕触摸进行操作，用户可以在虚拟世界中点击、拖动和动画等。
这种方式更加直观和自然，适用于一些较为简单的应用场景。
综上所述，软件虚拟现实工具通过计算机、显示器、输入设备和感知设备实现了用户与虚拟世界的互动。
在软件系统方面，虚拟现实引擎、模拟算法和物理引擎共同构建了逼真的虚拟现实场景。
同时，不同的交互方式也为用户提供了灵活多样的操作方法。
虚拟仪器的系统结构.
02 应用软件
LabView
Agilent VEE
DASYLab
DirectView
ProcessControl
02 示例
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虚拟仪器组成---硬件系统构成
I/O 接口设备 PC-DAQ 系统 GPIB 系统 被测信号 VXI 系统 PXI 系统 串口系统 计算机
01 通用硬件平台的基本功能
信号采集（模拟、数字输入）； 信号产生（模拟、数字输出）； 信号调理（信号幅度、频率、驱动、隔离等）； 定时与计数； 大容量数据存储。 实时信号处理。 总线与通信。
VXI
GPIB 等
02 I/O接口软件（VISA库）
I/O接口软件存在于仪器设备（即I/O接口设备）与仪器驱动程序之间，是一个完 成对仪器寄存器进行直接存取数据操作，并为仪器设备与仪器驱动程序提供信息 传递的底层软件。 VPP规范了虚拟仪器的I/O接口软件的特点、组成、内部结构与实现规范，并将符 合VPP规范的虚拟仪器I/O接口软件定义为VISA（虚拟仪器软件结构）软件。
LabVIEW培训
团队：晏 凯 韩 君 肖迎春 张胜宇
虚拟仪器的系统结构
硬件系统构成 软件系统构成
虚拟仪器定义
计算机＋接口＋软件＝虚拟仪器 硬件是基础，软件是核心 NI 提出“软件即仪器” （The software is the instrument）。
虚拟仪器的组成结构特点
VISA库，实质就是标准的I/O函数库及其相关规范的总称。 VISA函数库驻留于计算机系统中，是计算机与仪器之间的标准软件通信接口，用 以实现对仪器的控制。
02 仪器驱动程序
为简化硬件板卡编程 和控制，NI和Agilent 标准化了数百种常用 仪器、板卡的驱动， 它们已成为虚拟仪器 开发平台的一部分， 开发时可直接复用这 些硬件驱动代码。
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１）硬件部分：构建基于计算机的虚拟仪器，需要有相应的硬件来支持。
虚拟仪器的硬件组成一般分为基础硬件平台和外围硬件设备。
基础硬件平台目前可以选择各种类型的计算机，虚拟仪器充分地利用了计算机的图形用户界面（ＧＵＩ），所开发的具体应用程序都是基于Ｗｉｎｄｏｗｓ运行环境。
而外围硬件设备则主要包括：各种计算机内置插卡和外置程控测试设备。
这里的外置程控测试设备是指带有某种接口的测试设备。
内置功能插卡产品正在不断面市。
单个插卡就可以完全实现以前体积相对庞大的单台设备的功能。
它可以替代任意波形发生器、计数器、数字万用表、示波器及逻辑分析仪等。
一定程度上实现了测试与测量仪器系统的小型化，提高了便携性。
计算机内置插卡中的数据采集（ＤＡＱ）是ＶＩ的重要组成部分，包括Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ转换，数字输输出等电路。
其性能决定了数据采集的精度和速度，影响着仪器的整体性能。
ＤＡＱ卡种类繁多，功能齐全，从数据采集的前向通道至后向通道的各个环节，都有对应的ＤＡＱ产品。
随着Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ转换技术、信号波形处理技术的不断改进，ＤＡＱ卡的采样率已达１ＧＢ／ｓ，精度高达２４位，通道数高达６４个，并能任意结合数字Ｉ／Ｏ、模拟输出和计数器、定时器通道，可以完成模拟波形采集与产生、数字量信号采集、波形采集及数据自动存储、模拟Ｉ／Ｏ、数字Ｉ／Ｏ、定时Ｉ／Ｏ、信号调理等工作。
２）软件部分：ＶＩ系统的核心部分是软件。
ＶＩ的软件由用户应用软件、试验程序和测量仪器驱动程序等三个部分组成，图形化编程技术平台如ＨＰＶＥＥ、ＬａｂＶＩＥＷ和ＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ位于最上层。
虚拟仪器软件体系结构ＶＩＳＡ（ＶｉｒｔｕａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａ－ｔｉｏｎＳｏｆｔｗａｒｅＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）主要包含两个层次：用户应用程序和设备驱动程序。
其中设备驱动程序是联系用户应用程序与底层硬件设备的基础。
每一种设备驱动程序都是为增加编程灵活性和提高数据吞吐量而设计的。
每个设备驱动程序都具有一个共同的应用程序编程接口，因此，不管虚拟仪器所使用的计算机或者操作系统是什么，最终所编写的用户应用程序都是可移植的。
对于市场上的大多数计算机内置插卡，厂家都配备了相应的设备驱动程序。
用户在编制应用程序时，可以像调用系统函数那样，直接调用设备驱动程序，进行设备操作。
３）虚拟仪器的“面板”显示在ＰＣ的屏幕上，仪器的操作是通过鼠标和键盘选中不同的按键和旋钮来完成的，触摸屏也可直接点触屏幕完成。