虚拟仪器论文虚拟仪器技术发展论文
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。
虚拟仪器技术的新发展
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制 导 与 控 制 , 要 从 事 测 试 计 量 技 术 及 自动 化 仪 器 仪 表 、 主 系
Ke wo d Vit li t u e , r u lha dwa e, XI y r s: r ua ns r m nt vit a r r V bus .
引 言
虚 拟 仪 器 是 以一 种 全 新 的理 念 来 设 计 和发 展 的
虚 拟 仪 器 技 术 的 新 进 展
近 年 来 , 拟 仪 器 因 其 强 大 的性 能 价 格 比优 势 虚 得 到 了广 泛 的应 用 。随 着 一 些 新 的 P C技 术 和 数 据 采 集 技 术 逐 渐 应 用 到 VI中 , VI技 术 也 有 了一 些 新
Ne Tr nd t XI u nd Vi t a ns r m e c o o y w e o V b s a r u lI t u nt Te hn l g
Ab t a t V I t c sr c : e hno o s ho — oi s i he fe d o e s r m e t a d c nt ol l gy i t p nt n t i l fm a u e n n o r ,alo t e s h r s a c r t o he i t u e t de e op e t a sgn r s e l . T h s p — e e r h f on f t ns r m n v l m n nd de i e c nty i a p r l oksba k t e de e op ng p o e s o It c e o c h v l i r c s fV e hno o l gy,a d e ou n xp nds t e he r — c ntde l m e f V It c ol y. e ve op nto e hn og
毕业设计(论文)-基于虚拟仪器的信号发生器的设计与实现

摘要摘要传统的信号发生器其功能完全靠硬件实现,功能单一而且用户的购置、维护费用高。
更重要的是,对于传统的信号发生器,其功能一旦确定便不能更改,用户要想使用新的功能则必须重新购买新的仪器,传统信号发生器的不足是显而易见的。
虚拟仪器是将仪器技术、计算机技术、总线技术和软件技术紧密的融合在一起,利用计算机强大的数字处理能力实现仪器的大部分功能,打破了传统仪器的框架,形成的一种新的仪器模式。
本课题完成了“虚拟信号发生器”的理论研究,在很大程度上解决了传统信号发生器的诸多弊端。
本文主要研究虚拟仪器在信号发生器领域里的软件编程。
本虚拟仪器可完成输出多种信号波形的同时产生与输出,信号输出频率、幅度等参数实时可调。
本文研究的虚拟信号发生器主要具有如下优点:用户可自由定义其功能;系统功能升级扩充方便快捷、可与电脑等设备方便的互联。
关键词: 虚拟仪器, 信号发生器,虚拟信号发生器, LabVIEW目录AbstractThe functions of traditional signal generators are carried out solely on hardware, and at the same time the functions of traditional signal generators are singleness and costly for purchasing and maintaining, What is more important is that the functions of traditional signal generators can not be altered once they are fixed. Users must get new ones so long as they want new functions. Thus, the defects of traditional signal generators are obvious. Virtual instrument is formed by the instrument technology, computer technology, bus technology and software technology. Powerful digital processing’s ability of computer is used to achieve the main functions of instrument. Virtual instrument broke the framework of the traditional instruments, and built a new device model. This dissertation has accomplished the theoretical research, and made up the various shortcomings of traditional signal generators to great degree. This virtual signal generator can achieve the input and output of multi signals, and such parameters as signal output frequency and amplitude can be adjusted timely. The advantages of this virtual signal generator include the following: low cost of hardware, user custom functions, convenience of the upgrading and enlargement of systematic functions, and connectable with computers.Keywords: Virtual Instrument , Signal Generator , Virtual Signal Generator , Labview目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1研究背景及动态 (1)1.2本项目的研究意义及本文主要研究内容 (2)1.2.1本项目的研究意义 (2)1.2.2本文的主要研究内容 (2)第2章虚拟仪器和Labview简介 (4)2.1虚拟仪器的产生背景 (4)2.2虚拟仪器的概念 (5)2.3虚拟仪器的分类 (5)2.4虚拟仪器系统的构成 (6)2.4.1虚拟仪器系统的硬件构成 (7)2.4.2虚拟仪器系统的软件构成 (7)2.5虚拟仪器的优势 (8)2.6虚拟仪器的发展方向 (9)2.7图形化虚拟仪器开发平台——LABVIEW简介 (9)2.8本章小结 (12)第3章信号发生器 (13)3.1信号发生器概述 (13)3.2信号发生器的分类... . (14)3.2.1正弦信号发生器.. (14)3.2.2函数发生器.. (15)3.2.3脉冲信号发生器.. (15)3.2.4随机信号发生器.... . (15)3.3本章小结 (16)第4章基于虚拟仪器的信号发生器的设计 (17)4.1虚拟仪器的简单应用 (17)4.1.1 创建虚拟仪器 (17)4.1.2 为前面板添加控件 (19)4.1.3 修改信号 (22)目录4.1.4 本节小结 (24)4.2虚拟仪器实现多功能信号发生器 (24)4.2.1“信号发生器1”的设计 (25)4.2.2“信号发生器2”的设计 (29)4.2.3“信号发生器3”的设计 (31)4.2.4 本节小结 (33)4.3本章小结 (34)结论 (35)参考文献 (36)谢辞 (37)第1章绪论在有关电参量的测量中,我们需要用到信号源,而信号发生器则为我们提供了在测量中所需的信号源,它可以产生不同频率的正弦信号、方波、三角波、锯齿波、正负脉冲信号、调幅信号、调频信号和随机信号等,其输出信号的幅值也可以按需要进行调节。
虚拟仪器课程论文-LabVIEW的发展历史、研究现状及其展望

课程名称: 虚拟仪器学院: 机电工程学院专业: 仪器仪表工程姓名: 刘@学号: 4 2论文介绍:经过一学期的虚拟仪器学习,对LabVIEW的使用有了更深入的了解,有很多思维和方法在今后的学习中值得借用,在此感谢万老师的辛勤付出。
本论文主要论点:LabVIEW的发展历史、研究现状及其展望,并分析与其它平台的比较优势,本人测控专业且目前研究方向主要涉及到FPGA的应用,所以文章分析了LabVIEW与MATLAB和FPGA(现场可编程门阵列)等平台的融合,并在此基础上分析LabVIEW最新的应用实例,最后做出总结与展望。
0.引言随着计算机技术、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人的变化,美国于1986 年首先提出基于计算机技术的虚拟仪器(Virtual lnstruments 简称Ⅵ)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。
虚拟仪器就是在通用计算机上加上软件和硬件,使得使用者在操作这台计算机时,就好象在操作一台自己设计的专用的传统电子仪器。
它可代替传统的测量仪器,如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、频谱分析仪等;可集成于自动控制、工业控制系统;可自由构建成专有仪器系统。
它由计算机、应用软件和仪器硬件组成。
无论哪种虚拟仪器系统, 都是将仪器硬件搭载到笔记本电脑、台式PC或工作站等各种计算机平台(甚至可以是掌上电脑) 上,加上应用软件而构成的[1]。
虚拟仪器通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合为一体,从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起,大大缩小了仪器硬件的成本和体积,并通过软件实现对数据的显示、存储以及分析处理。
1.虚拟仪器发展历史及现状LabVIEW( Laboratory Virtual Instrument Engineering Work bench,实验室虚拟仪器工程平台) 是由美国NI公司( National Instruments ,国家仪器公司) 创立的一个功能强大而又灵活的仪器和分析软件应用开发工具,在实验测量、工业自动化和数据分析领域有着重要作用。
虚拟仪器在电子实验教学中应用论文

虚拟仪器在电子实验教学中的应用摘要:用show软件在计算机上实现了常规仪器的虚拟,拓宽了常规仪器功能。
使电子实验的计算机辅助教学(cai)的形象性与精确性得以兼顾,并可为电子类科研文章的写作提供便利。
关键词:cai虚拟仪器;数据采集本文给出了show软件的应用实例,以及如何巧妙地利用电脑声卡的ad/da转换电路,将电脑变成一台集信号发生器、双踪示波器、频率测试仪、万用表等常用的重要仪器于一体的虚拟仪器,不仅其功能比各常用仪器强大,而且精确度等指标都没有随形象化的实现而减弱。
一、虚拟仪器及其优点虚拟仪器是指具有虚拟仪器面板的个人计算机仪器,它是利用现有的计算机,配上相应的硬件(如数据采集卡、输入/输出卡、gpib卡等)和专用软件,形成既有普通仪器的基本功能,又有一般仪器所没有的特殊功能的高档低价的新型仪器,虚拟仪器系统的构成可分成3个部分:第一是数据采集系统,通常是专用数据采集卡;第二是采集数据的处理和分析系统;第三是结果显示系统,包括显示器、打印机或绘图仪。
在电子实验中常用的仪器种类多,数量大,体积庞大,因而维修工作量也比较大,而且目前好的仪器其价格也比较高,例如:无论是数字存贮示波器,还是频谱分析仪的价格都是普通示波器的十几倍。
如果在电子实验中,应用虚拟仪器,可以在不增加实验经费的情况下,对学生进行较先进仪器的操作、使用训练。
二、仪器虚拟的准备(一)软件的下载与安装。
show软件是中国科技大学严宇亮研制开发的。
这一软件可以在音频范围内替代信号发生器、双踪示波器、频率测试仪、万用表等仪器。
该软件目前有免费版本,但缺少应用的详细说明,如果使用不当,会损坏计算机设备。
(二)硬件的准备与联接。
准备一根三芯屏蔽线,一端接上三个鳄鱼夹,分别是左(l),右(r),地(gnd),另一端接上一个直径3.5~的立体声耳机插头,并按此法制作两根即可,其作用是通过电缆采集实际实验电路中的测试信号。
作为数据采集系统的核心器件的声卡并无特殊要求,只要能满足采样频率大于44.1khz,可输出16bit的立体声即可,即使是集成声卡也可以满足要求。
虚拟仪器技术及其新进展
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第28卷第4期增刊2007年4月仪器仪表学报Chinese Journal of Scientific Instr umentVol128No14Apr12007虚拟仪器技术及其新进展宁 涛(北京交通大学 北京 100044)摘 要:虚拟仪器是以一种全新的理念来设计和发展的仪器。
本文通过高效的软件、模块化的I/O硬件、用于集成的软硬件平台3个方面介绍了虚拟仪器的组成特点,阐述了虚拟仪器技术高性能、强扩展性、开发时间少以及出色的集成4大优势,并从与PC 技术及网际网络技术的融合、可编程的虚拟硬件以及虚拟仪器核心———应用软件的可移植开发等几方面分析了当前虚拟仪器技术的新进展。
关键词:虚拟仪器;软件;虚拟硬件Vir tual instr ument technology a nd ne w development sNi ng Tao(Beij ing J ia otong Uni versity,Bei ji ng100044,China)Abstract:Vi rt ual inst r ument i s a ki nd of i nst rument desi gned and de veloped wi t h new concept.The compo2 nent characteristics of virt ual i nst r ument are recommended by efficient soft ware,modul arized I/O hardware, sof t ware and hardware platform to i nt egrat e.Four superioriti es:hi gh f unct ions,flexible expansi bili t y,short exploit ation ti me and perfect int egration are expounded.A nd new development s of vi rt ual i nst rume nt technol2 ogy i n nowadays are anal yzed i n t he t hesis by t hat combi ned wit h PC and net work t echnology,programmabl e vi rt ual hardware and t he core of vi rt ual i nst rument—t ranspla nt able exploitation for practical software.K ey w or ds:vi rt ual i nst r ument;soft ware;virt ual ha rdware1 引 言近几年,基于计算机的仪器(也称为虚拟仪器)发展非常迅速。
虚拟仪器的应用及发展前景

虚拟仪器的应用及发展前景作者:王新来源:《科技与企业》2013年第13期【摘要】虚拟仪器技术是电子测量技术和计算机技术集成发展的结晶,虚拟仪器代表了现代仪器和测试技术发展的最新方向。
本文着重介绍虚拟仪器的发展和应用,并对虚拟仪器的未来做出理性的分析。
【关键词】虚拟仪器;发展;应用1.引言随着计算机技术、大规模集成电路技术和通信技术的飞速发展,电子测量技术领域发生了巨大的变化;仪器结构的日趋复杂,仪器性能的不断提高,仪器的测试技术已成为测量领域的研究重点。
美国国家仪器公司于20世纪80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了新的发展时期,随后研制和推出了多种总线系统的虚拟仪器。
虚拟仪器技术的提出与发展,标志着21世纪测试技术与仪器技术发展的一个重要方向。
虚拟仪器代表着从传统的以硬件为主的测量系统到以软件为中心的测量系统的根本性改变。
2.仪器发展过程到目前为止,电子测量仪器的发展大致分为4代,第1代为模拟仪器,如指针式万用表;第2代为数字化仪器,如数字频率计,此类仪器目前应用甚为广泛;第3代是智能仪器,不但可以自动检测,还能处理数据;第4代就是虚拟仪器,完全由计算机控制。
一台独立的装置是传统仪器的特征,传统仪器由操作面板、信号输入端口、检测结果输出等几部分组成。
传统仪器用硬件电路或固化软件实现其功能。
这种只能由仪器厂家来定义、制造的框架式结构决定了传统仪器的用户无法随意更改其结构和功能。
从而也推动了虚拟仪器的面世。
所谓虚拟仪器,就是用户在通用计算机上加上软件和硬件,根据自己的需求定义和设计仪器的测试功能,使得使用者在操作这台计算机时,就像在操作一台他本人设计的专用传统仪器一样。
虚拟仪器由计算机、应用软件和仪器硬件组成。
其核心思想就是利用计算机的软、硬件资源,将原本需要硬件完成的任务软件化,所以应用软件是虚拟仪器的核心。
其硬件系统又分为仪器硬件和计算机硬件。
3.虚拟仪器的应用随着虚拟仪器的发展,现在根据采用总线方式的不同可以将其分为5类:PC总线-插卡式虚拟仪器、并行口式虚拟仪器、GPIB总线式虚拟仪器、VXI总线式虚拟仪器、PXI总线式虚拟仪器。
虚拟仪器技术研究现状与展望
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Asa n w t o o e s rm e tb s d o o u e o t r & h r wa e t c n lge ,t e vru lisr me th s e me h d fr m a u e n a e n c mp t rs fwa e a d r e h o o is h it a n tu n a
中圈 分 类 号 :TP 9 . 319 文 献标 识码 :A
Re e r h s a u n o pe to i t a n t u e a e h l g s a c t t s a d pr s c f v r u li s r m nt lt c no o y
b e d l t d e n p l d I h s p p r we ma e a n r d c o y r v e o h a k r u d , c n e t n n e n wi e y s u i d a d a p i . n t i a e , e k n i to u t r e iw f t e b c g o n s o c p i s a d o
c a a trsis h r ce itc .Th n,wea ay et e c n tu to so h ot ae & h r wa eo h it a n tu n n h r a e n lz h o sr cin ft e s fw r a d r ft evru lisr me ta d t ea e
0 引 言
虚拟 仪器是 基于 计算机 的仪器 及测 量技术 , 它是 多 门
技 术 与计 算 机 技 术 结 合 的产 物 , 将 现 有 的 计 算 机 主 流 技 是 术 与灵活 易用 的软件 和高性 能模块 化硬件 结合 在 一起 , 建
虚拟仪器技术的应用与发展
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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。
虚拟仪器技术技术特点及发展前景
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虚拟仪器技术的技术特点及发展前景探讨摘要:现代工业生产中,一个操作区域内大量具备不同功能的仪器设备分散在不同的地理位置上,不易于操作与维护,因而迫切需要一种能对一个操作区域内仪器设备集中监控的系统。
论文的思想是建立一种通用的基于虚拟仪器开发的自动控制系统,它可以满足同时控制多台设备并从设备中取值到电脑中进行相应的处理的功能。
从而使得大量的人力物力得到节省,并且容易实现实时数据采集和监测。
关键词:仪器仪表;虚拟仪器技术;智能仪表;灵活性;可扩展性;智能系统;网络技术1引言现代生活中,随着科学技术的不断发展,计算机技术的迅速普及,通信技术、仪器技术水平的不断提高,社会生产高度自动化已经成为现实中越来越迫切的需要。
在这种情况下,传统仪器的测量方法已经远远不能满足现实生活的需求,在工程上越来越需要将测试用的电子仪器设备与计算机相连接,从而组成一个由计算机控制的智能系统,即自动测试系统。
其中最重要的一项技术就是虚拟仪器技术。
这种新的测试仪器理念推动传统的测量仪器朝着数字化、智能化、模块化的方向发展。
虚拟仪器将计算机资源与仪器硬件、数字信号处理技术结合,把厂家定义仪器功能的方式转变为由用户自己定义仪器功能。
用户可根据测试的需要,自己设计所需要的仪器系统,利用一种或多种功能的通用模块,调用不同功能的软件模块,组成不同的仪器功能。
在虚拟仪器中,计算机成为仪器的一部分,使得计算机的作用可以得到充分发挥。
2虚拟仪器的基本内涵电子测量仪器发展到今天,其发展过程大致上可以分为四代:模拟仪表、数字化仪表、智能仪表和虚拟仪器。
这4次技术革新具有里程碑式的意义,这4次革新解决了当时的需求和挑战的同时,也孕育着下一次的技术飞跃。
第一代模拟仪表,即磁机械式仪表,相对于数字式仪表而言。
其基本结构是电磁机械式的,借助指针来显示最终结果。
如模拟电压表、模拟电流表、模拟转速表等。
这类仪器仪表常用在要求精度不高、定性指示的场合。
第二代数字化仪表,主要是借助于单片机设计的专用化仪器仪表。
仪器科学与技术毕业论文范文
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仪器科学与技术毕业论文范文一、论文说明本团队专注于毕业论文写作与辅导服务,擅长案例分析、编程仿真、图表绘制、理论分析等,论文写作300起,具体价格信息联系二、论文参考题目虚拟仪器技术的研究思路:随着科学技术的进步,对测量技术的要求越来越高。
电子测量技术在各个领域得到了越来越广泛的应用。
传统的电子测量仪器由于其功能单一,体积庞大,己经很难满足实际测量工作中多样性、多功能的需要。
以虚拟仪器为代表的新型测量仪器改变了传统仪器的思想,它们充分利用计算机强大的软硬件功能,把计算机技术和测量技术紧密结合起来,是融合了电子。
题目:基于多电平逆变的电性源发射系统关键技术研究思路:瞬变电磁法是一种重要的地球物理探测方法,其仪器装备的研究与开发具有重要意义。
本文主要研究瞬变电磁探测仪器的发射系统,结合当前电力电子领域的研究热点——多电平逆变,通过基于二极管钳位的多电平逆变技术代替常规H 桥逆变构成的系统,探索一种新型提高瞬变电磁发射系统电压等级并且降低发射系统的功率损耗的方法。
本文以基于多电平逆变器。
题目:云南省大型科学仪器共用网业务系统关键技术研究思路:随着Internet的飞速发展,基于B/S构架的开发技术趋于成熟,面向Web的开放式应用越来越受到欢迎和重视。
本文从开放式业务处理模型出发,结合云南省大型科学仪器共用网的实际,分别对业务处理模型、信息即时互动和智能化推荐三个方面的关键技术进行了深入研究。
提出了基于Web的开放式业务处理模型,构建了面向Web的。
题目:基于东北大型科学仪器共用网入侵检测技术的研究与应用思路:随着网络信息技术的发展,在互联网的应用中,网站是一个不可或缺的重要因素。
网站开发与网络安全管理是企业实现现代化管理和参与国际市场竞争的重要手段。
因此,网站的开发和网络安全对于网站的整体架构来说是同等的重要。
入侵检测技术是网络安全的一个重要领域,目前已经有许多技术用到该领域。
如基于专家系统的入侵检测技术、基于。
虚拟仪器技术的应用及发展

浅谈虚拟仪器技术的应用及发展摘要: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。
关键词:虚拟仪器滤波一、虚拟仪器技术概述虚拟仪器(virtual intrument,简称vi)是计算机技术与仪器技术深层次结合产生的全新概念的仪器,是对传组仪器概念的重大突破,是仪器领域内的一次革命。
虚拟仪器是继第一代仪器——模拟式、仪表器二代仪器——分立元件式仪表、第三代仪器——数字式仪器、第四代仪器——智能化仪器之后的新一代仪器。
虚拟仪器是在计算机的显示屏上虚拟了传统仪器面板的计算机化仪器,它尽可能多的将原来由硬件电路完成的信号调理和信号处理的功能,代替为计算机的程序来完成。
这种硬件功能软件化,是虚拟仪器的一大特征。
操作人员在计算机的屏幕上利用指点设备操作虚拟的仪器,就象操作真实的仪器一样,完成对被测量的采集、显示、分析、处理、存储及数据生成。
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,并且在计算机屏幕上显示虚拟的仪器面板,可由用户软件来定义仪器功能的仪器。
虚拟仪器系统可以广泛地应用在通讯、自动化、半导体、航空、电子、电力、生化制药、和工业生产等各种领域。
现有的虚拟仪器系统按硬件工作平台主要可分为基于pc总线的虚拟仪器、基于vxi 的虚拟仪器、基于pxi的虚拟仪器,所应用场合不同各有其特点。
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。
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。
不断发展中的虚拟仪器技术
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不断发展中的虚拟仪器技术摘要:虚拟仪器技术是一项涉及多种技术领域的综合性技术。
本文介绍了虚拟仪器的优点、类型、组成及发展趋势,并简要介绍了虚拟仪器软件LabVIEW。
关键词:虚拟仪器软件硬件Labview传统的测控仪器以硬件为主,价格贵、功能不易扩展、技术更新慢、开发维护费用高。
在这种情况下近年产生出了虚拟仪器,它是在软硬件结合的方式下,利用计算机实现的一种仪器系统。
它实质上是利用计算机来模拟传统仪器的控制面板,利用硬件完成信号的采集、测量和调理,用专用的虚拟仪器设计与分析软件对所采集的各种信号数据进行运算、分析和处理,从而完成各种测试功能的一种计算机系统。
1 虚拟仪器、开发软件及发展趋势1.1 虚拟仪器概述1.1.1 概念虚拟仪器(Virtual Instrument)就是通过计算机加上特定的硬件设备,以及为实现特定功能而编制的软件而形成的既有普通仪器的功能,又具有一般仪器所没有的特殊功能的新型仪器。
在虚拟仪器中硬件不再是主体,它的作用主要是实现信号的输入输出,而对信号的分析、计算和统计等繁杂的工作都交由软件处理。
利用计算机处理器高速的运算,将结果呈现出来。
虚拟仪器实质上是一种创新的仪器设计思想,而非一种具体的仪器。
虚拟仪器可以有各种各样的形式,完全取决于构成仪器数据采集单元的硬件类型,但相同的一点是,虚拟仪器离不开计算机,软件是虚拟仪器设计中最重要,也是最复杂的部分。
1.1.2 虚拟仪器技术的应用虚拟仪器技术应用前景广泛。
总体上说,虚拟仪器是测量/测试领域的一个创新概念,适应了现代测试系统网络化、智能化发展趋势。
它在工业自动化、仪器制造和实验室方面有广泛的应用。
1.1.3 虚拟仪器的优点虚拟仪器作为一种新型的仪器种类,具有以下优点:(1)丰富和增强了传统仪器的功能。
虚拟仪器将信号分析、显示、存储、打印和其他管理集中交给计算机来处理,使得组建系统变得更加灵活、简单。
(2)突出了“软件就是仪器”。
虚拟仪器的发展历程
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虚拟仪器的发展历程虚拟仪器(Virtual Instrumentation)是一种利用计算机软硬件技术实现的仪器测量和控制系统。
其发展历程可以追溯到上世纪80年代末90年代初,至今已经经历了30多年的发展,逐渐成为科学研究和工业控制领域中不可或缺的重要技术。
虚拟仪器的发展受益于计算机技术的迅猛发展。
随着计算机的普及和性能的提升,人们开始探索利用计算机技术来建立智能化、灵活化的测量和控制系统。
最初的虚拟仪器主要是通过软件和硬件相结合的方式实现的。
软件部分通过编程语言如BASIC、C/C++等开发,实现数据采集、存储、分析与显示等功能。
硬件部分则通过AD/DA转换、传感器等设备将模拟信号转化为数字信号,并经过计算机处理后输出控制指令。
这种方式的虚拟仪器具有较低的成本和较强的灵活性,广泛应用于科研和教学实验室。
随着计算机技术的进一步发展,虚拟仪器的范围也逐渐扩大。
计算机硬件的高速化、多核处理、大容量存储等特性极大地提升了虚拟仪器的性能,使其能够处理更大规模和复杂性的实时测量和控制任务。
同时,图形处理技术的应用使得虚拟仪器的人机交互界面更加友好和直观。
在此基础上,虚拟仪器逐渐引入了数据分析、模型建立和仿真等功能,使得实验和研究过程更加高效和便捷。
近年来,虚拟仪器的发展进入了一个全新的阶段,即基于软件定义仪器的时代。
基于软件定义仪器的虚拟仪器通过利用现代高性能的通用计算机与高速数据采集板卡相结合,可以实现几乎所有类型的仪器功能。
通过开放的软件架构和模块化的设计,用户可以方便地选择和组装不同的功能模块,实现个性化的仪器系统。
此外,基于互联网和云计算技术的进一步发展,为虚拟仪器提供了更广阔的应用空间。
用户可以通过互联网远程访问和管理虚拟仪器系统,实现远程实时监测和控制,大大提高了工作效率和联网便利性。
虚拟仪器的发展不仅在实验研究领域取得了广泛应用,也在工业控制、医疗诊断、环境监测、交通运输等众多领域发挥了重要作用。
虚拟仪器发展及应用研究
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福 建 电
脑
2 1 年第 3期 01
虚 拟 仪 器发 展 及应 用研 究
付 聪
(西南科 技 大 学学生处 四川 绵 阳 6 1 1 2 0 0)
【 摘 要 】 虚 拟仪 器就是在 以通 用计 算机 为核 心 的硬件 平 台上 , 用户设计 定 义、 有虚拟 面板 、 试 : 由 具 测
律为基 础 的模 拟指针 试仪 表 。 如指针 式万 用表 、 晶体管 虚拟 仪器 的特点 可 归纳为 : () 1 在通 用 硬件 平 台确定 后 。 由软件 取 代传 统 仪器 电压表 等 第 二代 : 字 式 仪表 , 类 仪 器 目前 相 当普 及 , 数 这 如 的硬 件来 完成仪 器 的功能 。 () 2 仪器 的功 能是 根据需 要 由软 件来 定 义 的 , 而不 数字 电压表 、 数字频 率计 等 。 类仪 器将模 拟信 号 的测 这 量转化 为数字 信号 测量 . 以数字 方式 输 出最终 结果 , 是实 现 由厂家定 义好 的 。 并 ( )仪 器性 能 的改进 和功 能 扩展 只 需进 行 相 关软 3 适 用于 快速 响应 和较 高准 确度 的测量 。 第三 代 : 能仪器 . 智 这类 仪 器 内置 微 处 理 器 , 既能 件 的设计更 新 . 而不需要 购买新 的仪 器 。 进 行 自动测试 又具有 一定 的数 据处 理 能力 .可 取代部 () 制 周期较 传统仪器 大为 缩短 。 4研
功 能 由测试软 件 实现的 一种计 算机 仪 器 系统 .我 们基 于虚 拟仪 器 的软硬 件平 台与 系统 功 能对虚 拟仪 器的
发 展 现 状 及 应 用 进 行 了研 究 。
【 键词 】 述 .
分脑力 劳 动 . 以习惯上 称为智 能仪器 。 是 它的功 能 所 但
论虚拟仪器LabVIEW的发展及应用
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虚拟仪器 功 能由用户 自己定义
连接
强你 构建 自己的科学和工程系统的能力 , 提供 了实 现仪器编
与其它仪器设 备的连接 十分 可方便地 与网络外设及各种仪器
图形 界面 小 , 工 读取 数据 界面图形 化 , 算机 直接 读取 数 人 计 信息量小 据并分析处理
程 和数据采集 系统 的便捷 途 径。使 用它 进行 原 理研 究 、 设
运用 Lb IW, a VE 可在 汽车 、 源研 究和其 它众多 工业领 能
域 的应用系统 中进 行实 时数 据 的分析 和计 算 ; 于要 求声 对
2 虚拟 仪器 开发 环境一 L b a Ⅷ W
随着微 电子技术 、 计算机技 术 、 软件技 术 以及 网络技 术
音、 、 振动 图像处理 、 时频分 析、 小波和数字滤波的应用 系统 ,
山西 电子技术 21 0 1年 第 4期
文章编号 :6 44 7 ( 0 1 0 .0 70 17 .5 8 2 1 )4 0 8 .3
综
述
论 虚 拟仪 器 L b I W 的发展 及 应 用 aV E
赵 洁 ,张 璐 ,李 桃
(. 1 中北大学 机 电工程学院, 山西 太原 005 ;. 30 12 中北大学 信息与通信工程学院, 山西 太原 0 05 ; 30 1 3 中北大学 机械工程与 自动化学院, . 山西 太原 00 5 30 1)
Lb IW( aoa r iulnt m n nier g 是 一 aV E Lbrt yVr a is u e t g ei ) o t r E n n
l 虚拟 仪器 的优 势
传统仪器一般是一 台独立 的装置 。从外 观上看 , 它一 般 有操作面板 、 号输 入端 口、 测结果 输 出这几个 部分 。操 信 检 作面板上一般有一些 开关 , 钮 、 按 旋钮 等。检测 结果 的输 出 方式 有 : 数字 、 指针式表头 、 图形窗 口、 打印输 出等 。从 功 能
浅谈虚拟仪器及其发展前景
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展 、 级 、 程 控 制 等 , 周 期 短 , 效 快 , 充 分 地 满 足 用 户 在 不 同 升 远 其 见 能
第 二 阶 段 , 开 放 式 仪 器 。 随 着 微 处 理 器 和 D P f ii ls n S D ga i a t gl
( 单 机 N 用 , 用 率 高 。由 于 硬 件 功 能 软 件 化 . 以 可 以 帮 助 用 4) 利 所
poes g 技 术 水 平 和 性 能 价 格 比 的 不 断 提 高 , 渐 以 标 准 的 插 入 式 户 简 单 地 使 一 套 系 统 同 时 符 合 各 种 测 量 应 用 的 要 求 。 因 此 。 户 不 rcsi ) n 逐 用
虚 拟 仪 器 是 由 用 户 自 己 定 义 . 就 意 味 着 用 户 可 以 自 由 地 组 合 计 算 这 骤 进 行 了简单 的描 述 并 简 速 了虚 拟仪 器在 化 学 中的 应 用 , 对虚 拟 仪 器的发 展 前 景进 行 了展 望 。 并
【 关键 词 】 虚 拟仪 器 硬 件/ 件 软
第 一 阶 段 , 期 的 虚 拟 仪 器 , 用 接 口 总 线 ( PR) 准 的 建 立 。 功 能 。 拟 仪 器 打 破 了 传 统 仪 器 功 能 只 能 由 厂 家 定 义 . 户 无 法 更 改 早 通 G I 标 虚 用
通 过 G I 和 R 一22 总 线 将 计 算 机 连 接 起 来 以 实 现 与 检 测 仪 器 的 模 式 的 历 史 。 由 于 虚 拟 仪 器 的 测 试 功 能 、 板 控 件 都 实 现 了 硬 件 软 PB S 3 面
基于Lab Windows-CVI平台的虚拟仪器的设计与开发共3篇
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基于Lab Windows-CVI平台的虚拟仪器的设计与开发共3篇基于Lab Windows/CVI平台的虚拟仪器的设计与开发1随着电子技术的不断发展, 虚拟仪器作为一种数量庞大、功能多样的软件应用程序, 逐渐成为了各行各业进行测量、控制和测试的必备工具。
这些虚拟仪器通过计算机上的物理实验平台, 将传感器和其他实际输入设备的测量数据传输给计算机并进行处理, 最后通过软件界面来呈现出来。
在虚拟仪器的设计和开发领域中, LabWindows/CVI (Laboratory Windows/C语言 Visual Interface)平台已成为一种主流的选择。
这是由于LabWindows/CVI能够提供大量的函数库, 在实现各种测量和分析任务时具有更好的灵活性、可扩展性和稳定性。
本文将介绍如何在LabWindows/CVI平台上进行虚拟仪器的设计和开发,包括以下几个主要方面。
一、LabWindows/CVI软件环境和数据传输方式要实现LabWindows/CVI平台上的虚拟仪器设计和开发, 需要在计算机上安装LabWindows/CVI软件,然后将传感器所得的数据传入计算机。
数据的传输方式可以通过串口通信、USB接口、网口等方式进行,并对数据进行预处理,例如校准、补偿,以确保获得最准确的数据。
二、虚拟仪器的界面设计虚拟仪器的界面设计是虚拟仪器开发的关键。
理智的界面设计能够使用户快速进行各种实验,迅速了解实验结果。
在LabWindows/CVI平台上, 用户可以通过库函数来设计操作面板并实现交互。
LabWindows/CVI提供了丰富的控件(例如按钮、复选框、滑块、列表框和编辑框等),用于构建、显示和操作虚拟仪器界面。
此外,LabWindows/CVI还支持定制控件,以实现更加复杂的界面效果。
三、数据处理和分析算法的实现设计虚拟仪器的另一个重要方面是数据处理和分析算法的实现。
在LabWindows/CVI平台上,用户可以基于C语言自定义函数库来实现数据处理和分析算法,因此可以更加灵活地对接采集数据的传感器类型、样本数、采样间隔等各种参数进行调整。
[整理版]虚拟仪器技术综述
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虚拟仪器技术综述摘要:本文论述了虚拟仪器的发展历程,虚拟仪器的基本概念、组成,虚拟仪器的总线技术,与传统仪器技术进行对比,虚拟仪器技术的优势, LabVIEW 软件的应用,最后对虚拟仪器技术的发展趋势进行了分析总结。
关键词:虚拟仪器、总线技术、LabVIEW一、虚拟仪器的发展历程1.国外发展历程随着个人电脑技术的出现,人们开始考虑使用电脑来处理传统仪器所测数据。
由此,GPIB技术在20世纪70年代发展起来,这也就是IEEE488及后来的IEEE488.2标准。
但由于GPIB总线带宽(1Mbytes/s)限制了数据向计算机的实时传输,所以大量的数据处理工作仍然依靠仪器自身所带有的功能。
20世纪80年代,随着计算机技术的进一步发展,个人电脑可以带有多个扩展槽,就出现了插在计算机里的数据采集卡。
它可以进行一些简单的数据采集,数据的后处理由计算机软件完成,这就是虚拟仪器技术的雏形。
1986年,美国National Instruments公司(以下简称NI公司)提出了“软件即仪器的口号”,推出了NI-LabVIEW直观的流程图编程风格的开发和运行程序平台,开启了虚拟仪器的先河。
20世纪90年代,计算机总线速度进一步加快,PCI总线的数据传输速度达到了132Mbytes/s。
1996年底,美国NI公司在PCI数据总线的基础上提出了第一代PXI系统的技术规范。
现在,PXI技术联盟已经有接近60家成员公司为这一平台开发产品。
2.我国发展历程1985年,我国东方振动和噪声技术研究所(以下简称COINV)开始提出PC卡泰(PCCATAI)—微机卡式采集测试分析仪的概念,并推出了数据采集和信号处理软件(DASP Data Acquisition&Signal Processing),随后又提出了“把实验室拎着走”的口号,进而进行了虚拟仪器库平台的研发,实现了INV虚拟仪器库。
DASP软件概念突破了传统的随机振动信号分析仪和FFT分析仪概念,实现了向虚拟仪器和计算机采集测试分析仪器概念的过渡。
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虚拟仪器论文虚拟仪器技术发展论文
摘要:本文介绍了虚拟仪器的产生、虚拟仪器组成及结构,分析了虚拟仪器的优势,并对虚拟仪器的现状及展望进行简述。
关键词:虚拟仪器;信号;展望
overview of the 30-102 virtual instrument technology development
deng songqing,wang yao
(91913 troop,dalian116041,china)
abstract:this paper describes the emergence of virtual instruments,virtual instrument composition and structure,analysis of the advantages of virtual instruments,and the current situation and prospect of virtual instruments briefly.
keywords:virtual instrument;signal;prospect
一、虚拟仪器的产生
虚拟仪器(virtual instrument,简称vi)是利用计算机来管理仪器,组织仪器系统,利用计算机建立的可编程仪器系统。
美国国家仪器公司ni(national instruments)于20世纪八十年代中期首先提出基于计算机技术的虚拟仪器
概念。
由于没有传统仪器专用的前面板、显示器,所有仪器
面板都在监视器上模拟显示,所以称为虚拟仪器。
虚拟仪器的出现引发了传统仪器领域的一场变革,利用人的智力资源替代物质资源,虚拟仪器实现了传统仪器、计算机和网络技术融为一体,产生了虚拟测试技术,随后研制和推出了基于多种总线,各个领域应用的虚拟仪器。
二、虚拟仪器组成及结构
虚拟仪器主要由硬件和软件组成。
系统硬件组成如下图,硬件主要包括模块化的信号采集与处理,信号转换与测试和集成的硬件平台。
模块化的信号采集与处理,信号转换与测试主要将信号转变成利于计算机处理的数字信号。
集成的硬件平台是以gpib、vxi、pxi总线为代表的模块化仪器平台,内建有定时和触发总线,不但可适应简单的数据采集应用,还可适用高端混合信号同步采集。
系统软件包括开发平台、总线接口卡驱动程序等。
开发平台是虚拟仪器的核心,最典型的有ni公司提供的行业标准图形化编程软件
----labview等,不仅能轻松方便地完成与各种硬件的连接,更能提供强大的数据处理能力,并将处理结果显示出来。
三、虚拟仪器的特点
(一)虚拟仪器技术性能高
虚拟仪器是利用计算机来分析、处理数据,借助计算机计算速率高、处理数据快、存贮容量大的特点,虚拟仪器测
量数据可存贮、处理,并可借助internet实现远程控制。
随着产品集中度逐步提升,工程师们需要多种测量功能的仪器来满足完整的测试需求,传统测量仪器无法满足测量要求,虚拟仪器的开发平台可满足多种复杂功能的测量需求,同时还可在开发平台上开发特定需求的虚拟测量仪器。
(二)扩展性强
传统仪器是以硬件为主,智能化的仪器也仅有一些固定性的辅助软件,灵活性不强,可扩展性能差。
虚拟仪器软件具有开放性,硬件具有模块化特点,可扩展性强。
虚拟仪器可灵活、方便地改变测量仪器的功能、技术性能。
以软件为主的虚拟仪器技术为用户提供创新技术,科学家和工程师可根据自身需求组织测量系统而不受仪器厂家定制的测量功能的限制。
(三)开发时间少
传统测量仪器的旋钮、开关、内置电路和用户所使用的功能都是由仪器生产厂家进行专门研制的,传统测量仪器的技术和元件都需专门开发,开发时间长,更新换代慢。
ni公司提供的行业标准图形化编程软件----labview构架能与计算机、仪器仪表和通信等结合在一起。
ni虚拟仪器平台为所有i/o装备提供标准的接口,减少了任务的复杂性。
测量和控制方案可轻松配置、创建、维护、升级和修改。
四、虚拟仪器现状态及展望
(一)虚拟仪器的现状
近年来,虚拟仪器公司开发了不少虚拟仪器开发软件,建立了数据处理的高级分析库和开发工具库,以便使用者组建自己的虚拟仪器或测试平台,最典型的有ni公司的lab view软件和lab windows/cvi软件,美国hp公司hp-vee和hptig软件,美国tektronis公司的ez-test和tek-tns软件。
虚拟仪器开发系统不仅适应通用计算机总线系统,如usb 总线和ieee 1394总线,而且建立各种仪表专用的总线系统,如gpib、vxi和pxi总线。
(二)虚拟仪器的展望
随着科学研究的深入,需要设计、生产检测和诊断维修一体化、标准化的测试系统。
在虚拟仪器技术中,应用计算机软件代替传统仪器的某些硬件,并且计算机直接参与测试信号的产生和测量特征的分析,将使虚拟仪器技术智能化、网络化。
借助于总线技术的虚拟仪器技术是未来测试技术发展的基本方向。
开放式的数据采集标准,将使虚拟仪器走上标准化、通用化、模块化道路。
五、结束语
作为一种以计算机软件为核心的新型仪器系统,虚拟仪器具有功能强、测试精度高、人机界面优异、灵活性强等优
点。
随着通信技术、网络技术和计算机硬件和虚拟仪器技术的开发软件的发展,虚拟仪器将在测量、控制、信号处理等方面得到广泛的应用和发展。
逐步取代传统仪器成为仪器领域的主流,成为测量、分析和控制的基础。
参考文献:
[1]陈尚松,李智,雷加,郭庆.虚拟仪器回顾与展望[j].理论与方法,2009,12:17-26
[2]刘晓东,杨保民.虚拟仪器技术在专用测试设备上的应用[j].电子测量技术,2010,2:109-112。