虚拟仪器技术

合集下载

虚拟仪器技术的应用与发展

虚拟仪器技术的应用与发展随着科技的不断进步，虚拟仪器技术已经成为了现代化实验室的必备工具。

虚拟仪器技术是一种基于计算机软件和硬件技术实现的仪器技术，它可以模拟和替代传统的物理仪器，使得科研人员、工程师和学生能够更加方便、快捷地进行实验和研究。

本文将从虚拟仪器技术的定义、应用、优势和发展等方面进行介绍。

一、虚拟仪器技术的定义虚拟仪器技术是一种基于计算机软件和硬件技术实现的仪器技术，它可以模拟和替代传统的物理仪器，实现测试、控制、监测和分析等功能。

虚拟仪器技术主要包括虚拟测量仪器、虚拟控制仪器和虚拟分析仪器等。

虚拟测量仪器可以通过计算机软件和硬件来模拟传感器、示波器、频谱分析仪等传统的物理测量仪器；虚拟控制仪器可以通过计算机软件和硬件来模拟运动控制器、逻辑控制器等传统的物理控制仪器；虚拟分析仪器可以通过计算机软件和硬件来模拟数据分析仪、图像处理仪等传统的物理分析仪器。

二、虚拟仪器技术的应用虚拟仪器技术的应用非常广泛，可以在各个领域中得到应用。

以下列举几个典型的应用场景：1、科研实验室虚拟仪器技术可以在科研实验室中得到广泛的应用。

科研人员可以通过虚拟测量仪器来模拟实际的测量仪器，进行各种物理量的测量和分析。

虚拟控制仪器可以模拟实际的控制仪器，实现各种运动控制和逻辑控制。

虚拟分析仪器可以模拟实际的数据分析仪器，进行各种数据分析和图像处理。

2、工业自动化虚拟仪器技术可以在工业自动化领域中得到广泛的应用。

工程师可以通过虚拟测量仪器来模拟各种传感器和测量仪器，实现对工业生产过程的实时监测和控制。

虚拟控制仪器可以模拟各种运动控制器和逻辑控制器，实现对工业生产过程的自动化控制。

3、教育培训虚拟仪器技术可以在教育培训领域中得到广泛的应用。

学生可以通过虚拟测量仪器来模拟实际的测量仪器，进行各种物理量的测量和分析。

虚拟控制仪器可以模拟实际的控制仪器，实现各种运动控制和逻辑控制。

虚拟分析仪器可以模拟实际的数据分析仪器，进行各种数据分析和图像处理。

虚拟仪器技术

1. 虚拟仪器的定义
传统仪器:特定功能和仪器外观. 传统仪器:特定功能和仪器外观.
虚拟仪器(VI,Virtual Instrumentation):是一种以虚拟仪器(VI, 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硬件为基础, 计算机和测试模块的硬件为基础,以计算机软件为核所构成的, 心所构成的,并且在计算机显示屏幕上虚拟的仪器面以及由计算机所完成的仪器功能, 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. 件来定义的计算机仪器.
第2页
《虚拟仪器技术》虚拟仪器技术》
如:虚拟示波器
Vi
输入电路
A/D
RAM
控制系统
PC机
第3页
《虚拟仪器技术》虚拟仪器技术》
虚拟数字电压表
基于虚拟仪器的温度检测与控制
第4页
《虚拟仪器技术》虚拟仪器技术》
2. 虚拟仪器的特点
从虚拟仪器的组成结构上来看: 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 )虚拟仪器的硬件是通用的( 的测量功能硬件);
第13页
《虚拟仪器技术》虚拟仪器技术》
1990年代,虚拟仪器得到业界广泛认可和应用, 1990年代,虚拟仪器得到业界广泛认可和应用,相继年代推出了基于GPIB总线总线( 推出了基于GPIB总线(General Purpose Interface Bus), -DAQ( Bus),PC-DAQ(Data Acquisition)和VXI总线 ),PC Acquisition) VXI总线 Instrumentation,1987年 (VMEbus eXtension for Instrumentation,1987年), PXI总线 PXI总线(PCI eXtension for Instrumentation,1997年) 总线( Instrumentation,1997年等多种虚拟仪器系统. 等多种虚拟仪器系统. 虚拟仪器软件采用面向对象和可视化编程技术. 虚拟仪器软件采用面向对象和可视化编程技术. 底层驱动和上层应用软件融为一体. 底层驱动和上层应用软件融为一体. 虚拟仪器软件的标准化: VPP(VXI即插即用即插即用, 虚拟仪器软件的标准化: VPP(VXI即插即用, VXIplug&play,1993年 VXIplug&play,1993年) 和VISA(Virtual VISA( Instrument Software Architecture, 虚拟仪器软件体系 Architecture, 结构). IVI( Instruments, 结构). IVI(Interchangeable Virtual Instruments, 可互换式虚拟仪器,1997年可互换式虚拟仪器,1997年).

自动化系统中的虚拟仪器技术

自动化系统中的虚拟仪器技术自动化系统中的虚拟仪器技术是一种通过软件仿真实现仪器功能的技术。

它可以模拟真实的物理仪器，使得实验设备的开发、测试和运行更加简便高效。

本文将介绍自动化系统中的虚拟仪器技术的原理、应用和未来发展趋势。

一、虚拟仪器技术的原理虚拟仪器技术的核心原理是将物理仪器的功能通过软件仿真实现。

它通过搭建仪器模型、添加信号处理算法和界面设计等步骤，将仪器的测量和控制功能转化为算法的处理过程。

虚拟仪器技术可以利用计算机的处理能力和灵活性，实现多种仪器功能在同一硬件平台上的集成。

虚拟仪器技术一般包括以下几个方面的内容：1. 算法建模：将真实仪器的测量和控制过程抽象为数学模型和算法实现。

2. 界面设计：通过人机交互界面，实现用户对虚拟仪器的控制和监测。

3. 数据处理：对仪器测量数据进行分析、处理和展示，以实现各种功能要求。

4. 硬件接口：将计算机与真实的物理设备连接，实现虚拟仪器对实际环境的感知和干预。

二、虚拟仪器技术的应用虚拟仪器技术在自动化系统中有着广泛的应用。

以下列举几个典型的应用领域：1. 实验教学：虚拟仪器技术可以替代传统的实验设备，使得学生能够在计算机上进行实验操作和数据分析，提高实验教学的效果和效率。

2. 自动化测试：虚拟仪器技术可以快速搭建测试平台，实现对各种设备和系统的测试和验证，大大提高了测试的灵活性和自动化水平。

3. 工业控制：虚拟仪器技术可以替代部分物理仪器，实现对生产过程的监测和控制，并且能够快速调整参数和算法，适应不同的工况需求。

4. 仪器研发：虚拟仪器技术可以用于仪器的原型开发和测试，大大节省了成本和时间，加速了新产品的上市进程。

三、虚拟仪器技术的未来发展趋势随着计算机和通信技术的不断进步，虚拟仪器技术在自动化系统中的应用前景十分广阔。

以下是一些虚拟仪器技术未来的发展趋势：1. 多模态集成：虚拟仪器技术将更多的仪器功能集成在同一平台上，使得用户可以通过一个界面进行多种任务和操作。

虚拟仪器技术

虚拟仪器简介虚拟仪器的相关介绍2.1 虚拟仪器技术虚拟仪器技术是以计算机软硬件技术为核心，以自动控制技术、传感器技术、现代信号处理技术、现代网络技术、数值分析技术为支撑，以各专业学科为应用背景的现代测试技术。

它利用高性能的模块化集成概念和方法，结合软件设计平台高效、简便的程序编译功能，依据用户各类特殊需求创建出人机对话界面，实现并取代各类特殊、昂贵的测试仪器的功能，目前已经成为测试理论和应用实验研究的重要支撑。

传统电子仪器存在的诸多弱点使传统仪器已渐渐不能满足工业自动化和测量领域的需要。

随着计算机技术日新月异的飞速发展，计算机强大的数据处理能力使得它的应用范围越来越广。

1986年，美国NI公司（National Instruments）提出虚拟仪器的概念，以“软件即仪器”为口号，彻底打破了传统电子仪器只能由生产厂家定义，用户无法改变的局面，从而引起仪器和自动化工业的一场革命。

简单地说，虚拟仪器技术就是利用计算机技术实现的对测控系统的抽象。

平常使用的示波器、数字万用表、信号发生器、数据记录仪，以及传感器等传统仪器，都可使用通用计算机和专用的控制器和显示器来模拟，实现向虚拟仪器的转变。

用户在计算机屏幕上用鼠标和键盘就可设置参数、观察波形，取代以往的在传统仪器面板上调节旋钮、观察曲线等操作，更为快捷方便。

可见虚拟仪器反映的是一种“硬件软件化”的思想和趋势。

虚拟仪器是当前测控领域的技术热点，它代表了未来仪器的发展方向。

而Labview是世界上最优秀的虚拟软件开发平台。

使用Labview的最开发虚拟仪器最大的好处是提高开发的效率。

据统计使用Labview开发虚拟仪器比使用基于文本的语言开发效率可以提高10—15倍，程序的执行速度去几乎不受影响；时时在信号处理等方面的强大功能方面是组态软件不可以比拟的。

2.2 虚拟仪器的组成与分类虚拟仪器包括硬件和软件两大部分。

硬件主要是获取现实世界的被测信号, 提供信号传输的通道。

9.1 虚拟仪器技术概述

第八章虚拟仪器设计8.1 虚拟仪器技术随着计算机技术的高度发展，传统仪器开始向计算机化的方向发展。

虚拟仪器是20世纪90年代提出的概念，是现代计算机技术、仪器技术及其它新技术完美结合的产物。

虚拟仪器的提出与发展，标志着21世纪自动测试与电子测量仪器技术发展的一个重要方向。

8.1.1 虚拟仪器的概念传统仪器一般是一台独立的装置，从外观上看，它一般由操作面板、信号输入端口、检测结果输出这几个部分组成。

操作面板上一般有一些开关、按钮、旋钮等。

检测结果的输出方式有数字显示、指针式表头显示、图形显示及打印输出等。

从功能方面分析，传统仪器可分为信号的采集与控制、信号的分析与处理、结果的表达与输出这几个部分。

传统仪器的功能都是通过硬件电路或固化软件实现的，而且由仪器生产厂家给定，其功能和规模一般都是固定的，用户无法随意改变其结构和功能。

传统仪器大都是一个封闭的系统，与其它设备的连接受到限制。

另外，传统仪器价格昂贵，技术更新慢（周期为5至10年），开发费用高。

随着计算机技术、微电子技术和大规模集成电路技术的发展，出现了数字化仪器和智能仪器。

尽管如此，传统仪器还是没有摆脱独立使用和手动操作的模式，在较为复杂的应用场合或测试参数较多的情况下，使用起来就不太方便。

由于以上这些原因，使传统仪器很难适应信息时代对仪器的需求。

那么如何解决这个问题呢？可以设想，在必要的数据采集硬件和通用计算机支持下，通过软件来实现仪器的部分或全部功能，这就是设计虚拟仪器的核心思想。

所谓虚拟仪器，就是在通用的计算机平台上定义和设计仪器的功能，用户操作计算机的同时就是在使用一台专门的电子仪器。

虚拟仪器以计算机为核心，充分利用计算机强大的图形界面和数据处理能力，提供对测量数据的分析和显示功能。

随着计算机技术的快速发展、CPU处理能力的增强、总线吞吐能力的提高以及显示技术的进步，人们逐渐意识到，可以把仪器的信号分析和处理、结果的表达与输出功能转移给计算机来完成。

虚拟仪器技术的国内外

01 02
虚拟仪器技术的概念
虚拟仪器技术是一种基于计算机的自动化测试和测量技术，利用计算机软件来控制和操作测试测量设备，实现数据的采集、处理、分析和显示等功能。
虚拟仪器技术的起源
虚拟仪器技术起源于20世纪90年代，随着计算机技术和数字信号处理技术的不断发展，逐渐形成了以计算机为基础的自动化测试测量系统。
加强资金监管
政府应加强对虚拟仪器技术研发和应用项目的资金监管，确保资金用于实质性的研发活动，提高资金使用效益。
推进产学研合作与协同创新
建立产学研合作机制
政府应积极推动企业、高校和研究机构之间的产学研合作，建立长期稳定的合作关系，实现资源共享和优势互补。
支持协同创新平台建设
政府可以支持建设虚拟仪器技术协同创新平台，为产学研各方提供交流、合作和创新的平台，促进技术转移和成果转化。
企业应用现状
中国电科
中国电科在虚拟仪器技术的应用方面，积极探索新的应用场景，开发了一系列基于虚拟仪器的测试与测量系统，广泛应用于航空、航天、兵器等领域。
华为技术
华为技术将虚拟仪器技术应用于通信设备的研发和生产过程中，大大提高了设备的测试效率和精度。
政府支持与政策
国家科技部
国家科技部将虚拟仪器技术列为重点发展的关键技术之一，通过多项科技计划的支持，推动虚拟仪器技术的发展和应用。
虚拟仪器技术的国内外
2023-11-10
contents
目录
• 引言 • 国内虚拟仪器技术发展现状 • 国外虚拟仪器技术发展现状 • 虚拟仪器技术发展趋势与挑战 • 我国虚拟仪器技术与发达国家的差距及原
因分析
contents
目录
• 加快我国虚拟仪器技术发展的对策建议 • 结论与展望

虚拟仪器技术课程设计

虚拟仪器技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解虚拟仪器技术的基本概念、原理及其在工程领域的应用。

2. 掌握虚拟仪器软件（如LabVIEW）的基本操作和编程方法。

3. 学会使用虚拟仪器进行数据采集、处理、分析及展示。

技能目标：1. 能够运用虚拟仪器技术设计简单的测试系统，完成信号的采集与处理。

2. 培养学生动手实践能力，提高他们运用虚拟仪器解决实际问题的能力。

3. 培养学生团队协作和沟通能力，能够就虚拟仪器技术进行学术交流。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对虚拟仪器技术的兴趣，激发他们学习自然科学和工程技术知识的热情。

2. 培养学生严谨的科学态度，养成良好的实验操作习惯。

3. 增强学生的创新意识，鼓励他们勇于探索、实践，培养他们面对挑战的信心。

课程性质：本课程为高二年级工程技术类选修课程，旨在通过虚拟仪器技术教学，使学生掌握基本工程实践能力。

学生特点：高二年级学生对工程技术有一定的基础，具备基本的物理知识和实验技能，但对虚拟仪器技术了解较少。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，引导他们主动参与教学活动，实现课程目标。

通过本课程的学习，使学生能够将虚拟仪器技术应用于实际工程项目中，提高他们解决实际问题的能力。

后续教学设计和评估将围绕具体的学习成果展开，确保学生达到预期目标。

二、教学内容本课程教学内容依据课程目标，结合教材《虚拟仪器技术》进行选择和组织，主要包括以下几部分：1. 虚拟仪器技术概述- 了解虚拟仪器的定义、发展历程及应用领域。

- 分析虚拟仪器与传统仪器的区别和优势。

2. 虚拟仪器软件LabVIEW基础- 学习LabVIEW软件的安装、界面及基本操作。

- 掌握LabVIEW编程的基本概念，如数据类型、结构、函数和子VI。

3. 数据采集与处理- 学习数据采集卡的基本原理和使用方法。

- 掌握信号处理技术，如滤波、波形分析等。

4. 虚拟仪器应用实例- 分析典型虚拟仪器应用案例，如温度监测、振动测试等。

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。

虚拟仪器技术的国内外

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。

虚拟仪器实践心得体会

随着科技的飞速发展，虚拟仪器技术作为一种新型的测试测量手段，已经在各个领域得到了广泛应用。

我有幸参与了虚拟仪器实践项目，通过这次实践，我对虚拟仪器技术有了更深入的了解，也收获了许多宝贵的经验和体会。

以下是我对虚拟仪器实践的一些心得体会。

一、虚拟仪器的概念及特点虚拟仪器（Virtual Instrument）是利用计算机技术，结合硬件和软件，实现对传统仪器的功能和性能的拓展和提升。

虚拟仪器具有以下特点：1. 高度集成化：虚拟仪器将传统的测试、测量、控制等功能集成在一个计算机平台上，大大提高了系统的集成度和可靠性。

2. 高度智能化：虚拟仪器通过软件编程，实现对测试数据的采集、处理、分析和显示等功能，提高了系统的智能化水平。

3. 高度灵活性：虚拟仪器可以根据用户需求进行定制，实现不同功能的测试、测量和控制。

4. 高度开放性：虚拟仪器采用开放性标准，便于与其他系统和设备进行连接和交互。

二、虚拟仪器实践过程1. 硬件平台搭建在虚拟仪器实践中，首先需要搭建硬件平台。

我们选择了基于PCI总线的数据采集卡作为硬件核心，配合各种传感器和执行器，实现了对被测对象的实时监测和控制。

2. 软件开发软件开发是虚拟仪器实践的核心环节。

我们采用LabVIEW作为软件开发平台，利用其图形化编程语言和丰富的库函数，实现了对硬件平台的控制、数据采集、处理和分析等功能。

3. 系统调试与优化在软件开发过程中，我们遇到了许多问题，如数据采集不稳定、信号处理不准确等。

通过不断调试和优化，我们逐步解决了这些问题，提高了系统的稳定性和准确性。

4. 系统测试与应用完成软件开发后，我们对虚拟仪器系统进行了全面测试，验证了系统的功能、性能和可靠性。

在实际应用中，虚拟仪器系统表现出了良好的性能，满足了用户的需求。

三、虚拟仪器实践心得体会1. 虚拟仪器技术具有广泛的应用前景通过虚拟仪器实践，我深刻认识到虚拟仪器技术在各个领域的广泛应用。

在科研、工业、医疗等领域，虚拟仪器都可以发挥重要作用，提高测试、测量和控制水平。

电气工程虚拟仪器技术应用

电气工程虚拟仪器技术应用提纲：一、电气工程虚拟仪器技术的基本概念1.1 电气工程虚拟仪器的概念和分类1.2 虚拟仪器技术的优势和应用领域二、电气工程虚拟仪器在建筑行业中的应用2.1 虚拟仪器在电力系统中的应用2.2 虚拟仪器在照明设计中的应用2.3 虚拟仪器在室内空气质量检测中的应用三、电气工程虚拟仪器技术的挑战与发展3.1 仪器模型与数据识别技术3.2 仪器建模与仿真技术3.3 仪器接口设计与传输技术四、电气工程虚拟仪器技术在建筑行业中的应用案例分析4.1 案例一：虚拟仪器在电力系统设计中的应用4.2 案例二：虚拟仪器在照明设计中的应用4.3 案例三：虚拟仪器在室内空气质量检测中的应用4.4 案例四：虚拟仪器在节能设计中的应用4.5 案例五：虚拟仪器在智能家居设计中的应用五、结论一、电气工程虚拟仪器技术的基本概念1.1 电气工程虚拟仪器的概念和分类电气工程虚拟仪器技术是指基于计算机仿真技术的电气仪器设备，通过软件仿真技术实现对电气工程的测量、测试、监控、维护等过程的模拟和虚拟操作。

虚拟仪器可以用于对各种类型的电气信号进行测量，包括电压、电流、功率，频率等。

根据仪器的功能和实现方式不同，电气工程虚拟仪器可以分为三类：模拟仪器、数字仪器和虚拟仪器。

模拟仪器是根据电气信号的物理特性制造的仪器，可以模拟电气信号的实际波形和幅值，如模拟示波器、模拟发生器等；数字仪器是采用数字信号表示和处理技术的电气仪器设备，能够实现数码化、计算化、自动化的测量、调试、分析与监测等功能，如数字示波器、数字万用表等；虚拟仪器是基于通用计算机设备、通用软件平台实现的电气测量和测试工具，其实现和操作均基于计算机软件虚拟环境，如虚拟示波器、虚拟信号发生器等。

1.2 虚拟仪器技术的优势和应用领域在现代电气工程中，虚拟仪器技术具有以下优势：（1）具有良好的可重用性和扩展性，可与多种不同制造商的设备兼容；（2）使用方便，对于不同复杂程度的用户，都能很快地掌握其使用方法；（3）具有高度的灵活性和可定制性，可根据实际需要进行灵活的配置和定制；（4）具有高度的自动化，能够实现自动化测量、自动化设置和自动化报告等功能；（5）良好的数据处理和记录功能，可轻松地记录、分析和存储测试数据和测量结果。

虚拟仪器技术的应用与发展

虚拟仪器技术的应用与发展随着科技的不断发展，虚拟仪器技术成为了当今科技领域的一个重要方向。

虚拟仪器技术是指将计算机技术与仪器技术相结合，利用计算机软硬件模拟、控制和测量物理量的过程，使得仪器的功能得到进一步的扩展和提高。

虚拟仪器技术具有很高的灵活性、可靠性和实用性，已经广泛应用于各个领域。

一、虚拟仪器技术的应用1. 电子测量仪器虚拟仪器技术可以用于电子测量仪器的开发和制造。

传统的电子测量仪器需要在硬件上进行改变才能扩展其功能，而虚拟仪器技术可以通过软件的方式实现仪器功能的扩展。

例如，可以利用虚拟仪器技术实现数字信号处理、数据采集、信号分析、波形显示等功能。

2. 医疗设备虚拟仪器技术在医疗设备中的应用也越来越广泛。

例如，可以利用虚拟仪器技术实现医学影像的获取、处理和分析，从而提高医疗诊断的准确性和效率。

此外，虚拟仪器技术还可以用于生命体征的监测、药物输送的控制等方面，为医疗领域带来了很多便利。

3. 工业自动化虚拟仪器技术在工业自动化中的应用也非常广泛。

例如，可以利用虚拟仪器技术实现生产过程的监测、控制和优化，从而提高生产效率和产品质量。

此外，虚拟仪器技术还可以用于工业机器人的控制、自动化装配线的设计等方面，为工业生产带来了很多便利。

4. 教育培训虚拟仪器技术在教育培训中的应用也非常广泛。

例如，可以利用虚拟仪器技术实现实验教学的虚拟化，从而节省实验设备的成本和时间，同时还可以保证学生的安全。

此外，虚拟仪器技术还可以用于模拟实际操作过程、提供虚拟实境培训等方面，为教育培训带来了很多便利。

二、虚拟仪器技术的发展虚拟仪器技术的发展与计算机技术的发展密不可分。

随着计算机技术的不断进步，虚拟仪器技术也在不断发展。

1. 软件技术的发展虚拟仪器技术的核心是软件技术。

随着软件技术的不断发展，虚拟仪器技术也得到了很大的提升。

例如，计算机图形学、人工智能、机器学习等技术的应用，使得虚拟仪器技术的功能得到了进一步的扩展和提高。

什么是虚拟仪器技术？

什么是虚拟仪器技术？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。

只有同时拥有高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台这三大组成部分，才能充分发挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强、开发时间少，以及出色的集成这四大优势。

虚拟仪器技术的三大组成部分：1．高效的软件软件是虚拟仪器技术中最重要的部份。

使用正确的软件工具并通过调用特定的程序模块，工程师和科学家们可以高效地创建自己的应用以及友好的人机交互界面。

NI公司提供的行业标准的图形化编程软件——NI LabVIEW，不仅能轻松方便地完成与各种软硬件的连接，更能提供强大的数据处理能力，并将分析结果有效地显示给用户。

此外，NI还提供了许多其它交互式的测量工具和系统管理软件工具，例如连接设计与测试的交互式软件SignalExpress、基于ANSI-C语言的LabWindows/CVI、支持微软Visual Studio的Measurement Studio等等，这些软件均可满足客户对高性能应用的需求。

拥有了功能强大的软件，您就可以在仪器中创建智能性和决策功能，从而发挥虚拟仪器技术在测试应用中的强大优势。

2．模块化的I/O硬件面对如今日益复杂的测试测量应用，NI提供了全方位的软硬件解决方案。

无论您是使用PCI, PXI, PCMCIA, USB或者是IEEE 1394总线，NI都能提供相应的模块化硬件产品，产品种类从数据采集及信号调理、模块化仪器、机器视觉、运动控制、仪器控制、分布式I/O到CAN接口等工业通讯，应有尽有。

NI高性能的硬件产品结合灵活的开发软件，可以为负责测试和设计工作的工程师们创建完全自定义的测量系统，满足各种灵活独特的应用需求。

虚拟仪器技术》课程设计

虚拟仪器技术》课程设计一、教学目标本课程的学习目标主要包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。

知识目标要求学生掌握虚拟仪器技术的基本概念、原理和应用；技能目标要求学生能够运用虚拟仪器技术进行实验设计和数据分析；情感态度价值观目标要求学生培养创新意识、团队合作精神和对科学技术的热爱。

通过本课程的学习，学生将能够：1.描述虚拟仪器技术的基本概念和原理。

2.解释虚拟仪器技术在实际应用中的优势和局限。

3.运用虚拟仪器技术进行实验设计和数据分析。

4.展示创新意识、团队合作精神和对科学技术的热爱。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括虚拟仪器技术的基本概念、原理和应用。

教学大纲将按照以下顺序进行安排和进度：1.虚拟仪器技术的基本概念：介绍虚拟仪器技术的定义、特点和分类。

2.虚拟仪器技术的原理：讲解虚拟仪器技术的工作原理和相关技术。

3.虚拟仪器技术的应用：介绍虚拟仪器技术在各个领域的应用案例。

教材将为学生提供理论知识的学习，同时配合实验设备进行实践操作，以加深学生对虚拟仪器技术的理解和掌握。

三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法相结合的方式。

包括：1.讲授法：教师讲解虚拟仪器技术的基本概念、原理和应用。

2.讨论法：学生分组讨论虚拟仪器技术的实际应用案例，分享心得体会。

3.案例分析法：分析具体案例，让学生了解虚拟仪器技术在不同领域的应用。

4.实验法：学生亲自动手进行实验操作，培养实际操作能力和数据分析能力。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：提供理论知识的学习，为学生打下扎实的理论基础。

2.参考书：为学生提供更多的学习资料和扩展知识。

3.多媒体资料：通过视频、动画等形式，生动展示虚拟仪器技术的工作原理和应用案例。

4.实验设备：为学生提供实际操作的机会，培养实际操作能力和数据分析能力。

五、教学评估为了全面、客观、公正地评估学生的学习成果，本课程将采用多种评估方式。

《虚拟仪器技术》课程简介

虚拟仪器技术
VIRTUA1I N STRUMENTTECHNO1OGY
总学时：48 理论36实训12
学分：3
课程主要内容：
虚拟仪器技术代表了测量仪器与自动测试系统的发展方向。

本课程以美国N1公司的虚拟仪器图形化编程软件1abVIEW为主进行授课及实验。

以基于1ABVIEW图形化编程语言的虚拟仪器开发平台为基础，主要介绍虚拟仪器的基本概念、基本原理、1abVIEW编程环境、编程方法、数据采集、信号分析与处理等方面的内容。

要求学生在掌握基本理论知识和编程方法的基础上，能够从测量问题的本身出发，初步学会如何设计一个合理的测量方案，并能应用虚拟仪器测量技术解决一两个测量问题。

先修课程：
电子技术、电路分析、计算机技术和通信技术
适用专业：
电气工程与自动化，测控技术与仪器
教材：
[1]张凯、郭栋等∙1abVIEW虚拟仪器工程设计与开发.长沙：国防工业出版社.2005
[2]黄松岭、吴静.虚拟仪器设计基础教程.北京：清华大学出版社.2008.
教学参考书：
[1]袁渊、古军编著.虚拟仪器基础教程.成都：电子科技大学出版社.2005
[2]林静，林振宇等.1abVIEW虚拟仪器程序设计从入门到精通.北京：人民邮电出版社.2010.。

虚拟仪器技术

虚拟仪器技术
什么是虚拟技术?
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.
上世纪80年代,美国国家仪器公司NI (National Instruments)提出"软件即是仪器"的概念,推出了LabVIEW直观的流程图编程风格的软件开发和运行平台, 引发了测控技术领域的一场重大变革 .
首先,在网关服务器上采用Labview 构建控制温度的控制设备虚拟仪器和相应的VI服务程序,之后对虚拟仪器进行web Server配置,最后利用Labview内嵌的 Web Publishing Tools Tools将服务器的程序发布到Web上,产生客户端的运行程序.这样,用户就可以通过浏览器运行应用服务, 实现远程监控家庭电气设备的温度状况.
结合嵌入式Internet技术与基于web的虚拟仪器技术的基础上,在智能家庭研究中提出的一简单模型设计
基于Web的虚拟仪器技术智能家庭应用
系统基本组成
在该系统中,用户终端和嵌入式网关Web服务器之间的连接建立在TCP/IP协议基础上,并应用Http协议通过网页发布信息.网关利用USB 接口连接虚拟仪器的数据采集系统和信号调理系统,读取家电设备上的温度传感器的感应信息, 并对信息进行分析判断.
在PC和工业控制计算机中插入基于PC 总线(ISA,PCI)的数采板卡构成硬件系统.编写Windows系统平台的驱动程序和软面板实现软件功能,成为业界的主要解决方案.
但是在恶劣环境下测试任务的实践过程中,我们发现基于PC或工控机的虚拟仪器暴露出很多问题,如:体积大.不便于携行;插卡式结构.接触易松动,不紧固; 以机械硬盘为主要存储介质,抗震性能差等等.

第9章虚拟仪器技术

④
⑤
停止按钮，终止程序运行。暂停按钮，暂停程序运行。
⑥ 指示灯按钮，点击该按钮后，在流程图编辑窗口中可以看到数据流的流动动画。 ⑦ 单步（入)按钮,按节点顺序单步执行程序，每单击一次，程序执行一步。
⑧ 单步（跳）按钮，单击此按钮，按节点顺序单步执行程序（不进入循环、 SubVI内部）。 ⑨ 单步（出）按钮，单击此按钮，退出单步执行，进入暂停状态。 ⑩ 对齐列表框单击此按钮，可选择图标的对齐方式。分布列表框，单击此按钮，可选择图标的分布方。重新排序列表框，为选定对象重新设定在窗口中的前后顺序。
9.1.4 虚拟仪器的应用领域 1.应用于电子工程、机算机工程、机械工程、生物工程、物理系、化学工程等工程领域中的测试测量和自动化应用。 2.应用于实验室科学研究 3.可以非常灵活地为教学中的原理设计实验并进行直观的演示。
期刊网检索情况统计 “虚拟仪器” 2529篇
4368篇
0 篇
19791988
9.2.2 LabVIEW编程环境以LabVIEW 7 Express为例，介绍LabVIEW系统安装、基本组成、编程环境。 1．LabVIEW系统安装将LabVIEW 7 Express光盘插入CD驱动器后，只需运行安装光盘中的Setup程序，按照屏幕提示，选择必要的安装选项即可完成。为了控制DAQ、VXI、 GPIB等硬件设备，在LabVIEW系统安装完成后，还必须安装NI公司提供的仪器驱动程序。
第9章虚拟仪器技术
本章重点 1．虚拟仪器基本知识 2．图形化软件编程平台LabVIEW介绍 3．LabVIEW模板（工具模板、控制模板、功能模板） 4．LabVIEW的数据类型 5．LabVIEW的程序结构 6．LabVIEW的显示功能 7．LabVIEW编程入门本章难点 LabVIEW的程序结构控制和显示功能。

虚拟仪器技术

PCI, USB, PCMCIA
– 仪器控制
• GPIB仪器、带网络接口的仪器、串口等
– 插卡式仪器：VXI、PXI – 嵌入式仪器
• 研究范围
– 数据采集、仪器控制、测量自动化及运动控制。
四、发展现状
• 代表厂商：美国国家仪器公司(National Instruments Corp.简称NI) 网址： • 软件工具：LabVIEW • 主要硬件产品
储罐底板漏磁检测器
脑电数据采集
声源定位振动测量声音照相机（１）
声源定位振动测量声音照相机（２）
声源定位振动测量声音照相机（３）
六、虚拟仪器举例
1. 声卡构成的虚拟仪器（１）
１.声卡构成的虚拟仪器（２）
1．声卡构成的虚拟仪器（３）
2．相量电压表
３．示波器
４．扫频仪
５．Chirp信号
x(t ) A sin(at bt)
2
七、仪器与测量观念的变化
1 比较
• 传统方式 • 现代方式
仪器：硬件构成
测量＝检测+显示
仪器：硬件与软件组成
测量＝采集+计算+显示
充分利用了计算机强大的数据处理能力
２．间接测量和软测量
• 例：动态称重 –m、c0和c1分别为秤重装置的质量、弹簧的弹性系数和装置内的机械阻尼系数，M是待测物体的质量。装置中使用位移传感器，x(t)代表m和M共同的位移，x(k)则是对x(t)进行采样并量化了的数字信号序列。
八、如何学习和应用虚拟仪器技术
• 不能因循守旧，不要刻舟求剑
某一测量的原理（注重这个原理而不是别的原理）和方法（建立这样的方法而不是别的方法）都是和当时测量工具— —仪器的发展水平密切相关的。用旧的教科书上讲的测量原理和方法设计虚拟仪器很可能要犯错误！这里确实需要有创新的思维。

虚拟仪器技术课程介绍

编程语言选择依据及推荐
• 平台支持: 确保所选编程语言与软件开发平台和硬件平台兼容。
编程语言选择依据及推荐
推荐语言
输标02入题
• LabVIEW G语言: 对于使用LabVIEW平台的项目，推荐使用图形化的G语言进行编程，它直观易用，适合快速原型开发。
01
03
• Python: 对于数据分析、算法开发和科学计算等应用，推荐使用Python语言，它语法简洁、库丰富，适合快速开发和原型验证。
虚拟仪器技术将与计算机科学、电子工程、机械工程等多学科深度融合，推动相关领域的创新发展。
THANKS
感谢观看
知识掌握程度
通过课程学习，学生对虚拟仪器技术的基本概念、软硬件开发平台及系统设计
方法有了较深入的了解。
团队协作与沟通能力
在课程项目实践中，学生学会了与团队成员协作、沟通，共同完成任务。
实践能力提升
通过课程实验和项目实践，学生的动手能力和解决问题的能力得到了显著提高。
创新思维培养
课程鼓励学生自主思考、创新，通过课程设计等环节培养学生的创新意识和能力。
基于计算机的仪器模拟
图形化编程
虚拟仪器利用计算机强大的计算和处理能力，通过软件模拟传统仪器的功能和操作界面。
虚拟仪器使用图形化编程语言，如 LabVIEW等，使得用户可以直观地设计和开发仪器界面与功能。
模块化设计
虚拟仪器采用模块化设计思想，将仪器功能划分为不同的模块，方便用户根据需求进行组合和配置。
利用LabVIEW的调试工具对程序进行单步执行、断点设置和变量监视等操作，确保程序的正确性和性能。同时，通过优化算法和代码结构提高程序的执行效率。

虚拟仪器技术

虚拟仪器技术的应用与发展

虚拟仪器技术

自动化系统中的虚拟仪器技术

虚拟仪器技术

9.1 虚拟仪器技术概述

虚拟仪器技术的国内外

虚拟仪器技术课程设计

计算机虚拟仪器技术的概念

虚拟仪器技术的国内外

虚拟仪器实践心得体会

电气工程虚拟仪器技术应用

虚拟仪器技术的应用与发展

什么是虚拟仪器技术？

虚拟仪器技术》课程设计

《虚拟仪器技术》课程简介

虚拟仪器技术

第9章 虚拟仪器技术

虚拟仪器技术

虚拟仪器技术课程介绍

第9章虚拟仪器技术