虚拟仪器技术现状及发展趋势

虚拟仪器技术现状及发展趋势

摘要

随着计算机技术、大规模集成电路技术和通讯技术的飞速发展，仪器技术领域发生了巨大的变化，美商国家仪器公司(Ni公司)于八十年代中期首先提出基于计算机技术的虚拟仪器的概念，把虚拟测试技术带入新的发展时期，随后研制和推出了基于多种总线系统的虚拟仪器。

虚拟仪器在各个领域中的应用越来越广泛，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。

通过本文的论述，我们可以预见虚拟仪器在未来的测试领域中必然会有很好的发展前景。

关键词：虚拟仪器；测试；采集硬件。

目录

引言 (1)

第一章虚拟仪器概述 (2)

1.1仪器的发展 (2)

1.1.1仪器的发展 (2)

1.1.2 虚拟仪器的发展 (2)

1.2虚拟仪器的分类 (2)

1.3与传统仪器的比较 (3)

第二章虚拟仪器硬件 (4)

2.1传感器及信号调理 (4)

2.1.1放大 (4)

2.1.2 滤波与平滑 (4)

2.1.3 隔离 (4)

2.2DAQ板卡 (5)

2.2.1模拟量输入 (5)

2.2.2 模拟量输出 (5)

2.2.3 数字I/O (5)

2.2.4 定时I/O (5)

第三章虚拟仪器组成 (6)

3.1高效的软件 (6)

3.1.1 概述 (6)

3.1.2 LabVIEW简介 (6)

3.2模块化的I/O硬件 (6)

3.2.1 概述 (6)

3.2.2 DAQ板卡 (7)

3.3用于集成的软硬件平台 (7)

第四章虚拟仪器特点 (8)

4.1 (8)

4.2 (8)

4.3 (8)

4.4 (8)

第五章虚拟仪器的现状及发展趋势 (9)

5.1国外发展情况 (9)

5.2国内发展情况 (9)

5.3虚拟仪器的展望 (9)

结束语 (10)

致谢 (10)

参考文献 (11)

引言

由于微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术的高度发展及其在电子工业测量技术与仪器上的应用，新的测试理论、新的测试方法、新的测试领域以及新的仪器结构不断涌现，在许多方面已经冲破了传统仪器的概念。

虚拟仪器就是其中的一种，虚拟仪器是基于通用PC建立的可编程仪器及仪器系统，就是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义、具有虚拟前面板、测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。在虚拟仪器中，硬件仅仅是为了解决信号的输入与输出，软件才是整个仪器的关键。用户可以通过软件构造几乎任意功能的仪器。现在虚拟仪器已得到了广泛应用，并成为当前国内外测试技术领域十分关注的技术热点。

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。

20年来，无论是初学乍用的新手还是经验丰富的程序开发人员，虚拟仪器在各种不同的工程应用和行业的测量及控制的用户中广受欢迎，这都归功于其直观化的图形编程语言。虚拟仪器的图形化数据流语言和程序框图能自然地显示您的数据流，同时地图化的用户界面直观地显示数据，使我们能够轻松地查看、修改数据或控制输入。

本文从虚拟仪器的起源、发展入手，简单介绍了虚拟仪器的概念、分类、硬件、组成、特点、现状及发展趋势等方面。

第一章虚拟仪器概述

1.1仪器的发展

1.1.1仪器的发展

随着电子技术的发展，仪器的发展经历了四个时期:。

第一代仪器：模拟仪器

如指针式万用表，基本特征是采用模拟电子技术实现，采用指针显示结果。

第二代仪器：数字化仪器

如数字电压表，将模拟信号的测量转化为数字信号的测量，并以数字方式输出结果。

第三代仪器：智能仪器

智能仪器内置微处理器，能进行自动测量，具有一定的数据处理能力，可取代部分脑力劳动。

第四代仪器：虚拟仪器

虚拟仪器是现代计算机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。

1.1.2 虚拟仪器的发展

虚拟仪器的起源可以追朔到20世纪70年代，PC机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，NI公司已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW2.0以前的版本。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。

根据虚拟仪器的发展过程，截至目前，可以将它分成四个发展阶段。

第一阶段，利用计算机增强传统仪器的功能。由于GPIB总线标准的确立，计算机和外界通信成为可能，只需要把传统仪器通过GPIB和RS-232同计算机连接起来，用户就可以用计算机控制仪器。

第二阶段，开放式的仪器构成。仪器硬件上出现了两大技术进步：一是插入式计算机