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14
5 虚拟仪器 vs 传统仪器
ROM Ma礟th
DISCPAOLNANDYTROL
礟 PROCESSOR
MEMORY BUS 488
PORT
CoAn/dDitDio/nAiDngI/OTTiIm/Oing
传统仪器 厂商定义功能
Temperature
Flow Pressure Alarm Conditions
13
LABVIEW的简介
❖ NI公司推出的LabVIEW是图形化编程工具。 我们可以使用旋钮、开关、转盘、图表等自定 义前面板，用以代替传统仪器的控制面板、创 建自制测试面板,用图形化表示控制和操作过 程，设计出完全符合自己要求的虚拟仪器。通 过这个图形界面，可以操作仪器程序、控制硬 件、分析数据、显示结果等。与传统的编程语 言比较，LabVIEW图形编程方式能够节省85% 源程序开发时间，其运行速度相当的快，体现 出了极高的效率。
5
3 虚拟仪器的特点
❖ 1、它没有传统仪器繁杂，它可以通过几 个分面板的操作来实现比较复杂的功能。
❖ 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、仪器的功能是用户根据需要由软件定 义的，而不是事先由厂家定义的。
6
❖ 4、仪器性能的改进和功能扩展只需更新 相关软件设计，而不需要购买新的仪器。
Control Panel
STOP
Conditioning
TI/O Timing ROM
A/D
DISPLAY
AND CONTROL
礟
PROCESSOR BUS 礟Math
MEMORY
D/A
488 PORT
DI/O
虚拟仪器 用户定义功能
15
虚拟仪器和传统仪器的比较见下表。
16
6 虚拟仪器技术应用领域
8
4. 虚拟仪器的组成
4.1. 虚拟仪器的技术组成
微电子技术
计算机技术 软件技术
集成
虚拟仪器技术
网络技术
图2 虚拟仪器技术的组成 Figure 2 The configuration of Virtual Instrumentቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ technology
9
❖
虚拟仪器由硬件平台和应用软件两大部分构成。 虚拟仪器的硬件平台包括两部分
3
1 虚拟仪器的产生
❖ 随着微电子、计算机、网络和通讯技 术的飞速发展，仪器技术领域发生了巨 大的变化，美国国家仪器公司( National Instruments，简称NI)于80年代中期首 先提出了基于计算机技术的虚拟仪器 (virtual Instruments，简称VI)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。
（1）计算机 它一般为一台PC机或者工作站，是硬件平台的核心。
（2）I/O接口设备 I/O接口设备主要完成被测信号的采集、放大、模/数 转换。不同的总线有其相应的I/O接口设备。
10
4.3 虚拟仪器的开发平台
❖ 虚拟仪器应用程序的开发平台主要有两种: 一种是基于传统的文本语言的软件开发平台， 常用的LadWindows/ CVI , Visual-BASIC, Visual C ++等;一种是基于图形化语言的软件 开发环境，常用的有LabVIEW和HPVEE。其中 图形化软件开发系统是用工程人员所熟悉的术 语和图形化符号代替常规的文本语言编程，界 而友好，操作简便，深受专业人员的青睐。这 里简要介绍一下最流行的LabVIEW。
17
❖ 虚拟仪器可广泛应用于电子测量、 振动分析、声学分析、航天航空、军事 工程、电力工程、机械工程、铁路交通、 地质勘探、生物医疗、教学及科研等诸 多方面。
18
7虚拟仪器的应用现状
❖ 国际上从1988年开始陆续有虚拟仪器产品 面市，当时有五家制造商推出30种产品，此后， 虚拟仪器产品成倍增加，到2004年底，虚拟仪 器制造厂已达几百家，共生产几千种虚拟仪器 产品，销售额达几十亿美元，占整个仪器销售 额20%以上。美国是虚拟仪器的诞生地，也是 全球最大虚拟仪器制造国。生产虚拟仪器的主 要厂家有NI公司、HP公司、Tektronix公司。这 些厂家的产品在国际市场有较强的竞争力，目 前已批量进人中国市场。
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软件开发平台
Graphical Programming
12
测试系统开发软件
基于PC的数据采集和 仪器控制开发软件
Source: Survey of 400 US readers from T&M World, EDN, Design News, and R&D magazines, March 2002
❖ 5、大大的缩短了研制周期。
❖ 6、虚拟仪器开放、灵活、可与计算机同 步发展，与网络及其他周边设备互联。
7
3.1 虚拟仪器的优点
❖ 虚拟仪器的突出优点在于:
❖ (1) 与计算机技术相结合，开拓了更多的功能， 具有很大的灵活性。由于虚拟仪器的设备利用 率高、维修费用低、能够获得较高的经济效益。
❖ (2) 能够和网络技术结合。能够通过网络与企 业内部网Intranet联接，与外界进行数据通信， 将虚拟仪器实时测量的数据输送到Intranet。
4
2 虚拟仪器的概念
❖ 所谓虚拟仪器，实际上就是一种基 于计算机的数字化测量测试仪器。它采 用计算机开放体系结构取代传统的单机 测量仪器，能对各种各样的数据进行计 算机处理、显示和存储。它可使用相同 的硬件系统，通过不同的软件就可以实 现不同的各种测量测试功能，即软件系 统是虚拟仪器的核心，软件可以定义为 各种仪器，所以有“软件就是仪器”之
❖ 虚拟仪器与传统独立仪器的应用领 域，既相互交叉又相互补充，相得益彰。 在高速度、高带宽和专业测试领域，传 统独立仪器具有无可替代的优势。在中 低档测试领域，虚拟仪器可取代一部分 独立仪器的工作，在复杂环境下的自动 化测试是虚拟仪器的拿手好戏，是传统 独立仪器难以胜任的。例如，利用虚拟 仪器系统可开发复杂的汽车驾驶室模拟 仿真测试台，并且在开发时可以获得极 高的工作效率。
LabVIEW 图形编程软件入门
主讲人： 时间： 机电及自动化学院
1
虚拟仪器技术
the technology of virtual instrument
2
第一部分 关于虚拟仪器
❖ 1.虚拟仪器的产生 ❖ 2.虚拟仪器的概念 ❖ 3.虚拟仪器突出优点（特点） ❖ 4.虚拟仪器系统的组成 ❖ 5.虚拟仪器与传统仪器的比较 ❖ 6.虚拟仪器的应用领域 ❖ 7.世界及我国虚拟仪器的应用现状
5 虚拟仪器 vs 传统仪器
ROM Ma礟th
DISCPAOLNANDYTROL
礟 PROCESSOR
MEMORY BUS 488
PORT
CoAn/dDitDio/nAiDngI/OTTiIm/Oing
传统仪器 厂商定义功能
Temperature
Flow Pressure Alarm Conditions
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LABVIEW的简介
❖ NI公司推出的LabVIEW是图形化编程工具。 我们可以使用旋钮、开关、转盘、图表等自定 义前面板，用以代替传统仪器的控制面板、创 建自制测试面板,用图形化表示控制和操作过 程，设计出完全符合自己要求的虚拟仪器。通 过这个图形界面，可以操作仪器程序、控制硬 件、分析数据、显示结果等。与传统的编程语 言比较，LabVIEW图形编程方式能够节省85% 源程序开发时间，其运行速度相当的快，体现 出了极高的效率。
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3 虚拟仪器的特点
❖ 1、它没有传统仪器繁杂，它可以通过几 个分面板的操作来实现比较复杂的功能。
❖ 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、仪器的功能是用户根据需要由软件定 义的，而不是事先由厂家定义的。
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❖ 4、仪器性能的改进和功能扩展只需更新 相关软件设计，而不需要购买新的仪器。
Control Panel
STOP
Conditioning
TI/O Timing ROM
A/D
DISPLAY
AND CONTROL
礟
PROCESSOR BUS 礟Math
MEMORY
D/A
488 PORT
DI/O
虚拟仪器 用户定义功能
15
虚拟仪器和传统仪器的比较见下表。
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6 虚拟仪器技术应用领域
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4. 虚拟仪器的组成
4.1. 虚拟仪器的技术组成
微电子技术
计算机技术 软件技术
集成
虚拟仪器技术
网络技术
图2 虚拟仪器技术的组成 Figure 2 The configuration of Virtual Instrumentቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ technology
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虚拟仪器由硬件平台和应用软件两大部分构成。 虚拟仪器的硬件平台包括两部分
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1 虚拟仪器的产生
❖ 随着微电子、计算机、网络和通讯技 术的飞速发展，仪器技术领域发生了巨 大的变化，美国国家仪器公司( National Instruments，简称NI)于80年代中期首 先提出了基于计算机技术的虚拟仪器 (virtual Instruments，简称VI)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。
（1）计算机 它一般为一台PC机或者工作站，是硬件平台的核心。
（2）I/O接口设备 I/O接口设备主要完成被测信号的采集、放大、模/数 转换。不同的总线有其相应的I/O接口设备。
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4.3 虚拟仪器的开发平台
❖ 虚拟仪器应用程序的开发平台主要有两种: 一种是基于传统的文本语言的软件开发平台， 常用的LadWindows/ CVI , Visual-BASIC, Visual C ++等;一种是基于图形化语言的软件 开发环境，常用的有LabVIEW和HPVEE。其中 图形化软件开发系统是用工程人员所熟悉的术 语和图形化符号代替常规的文本语言编程，界 而友好，操作简便，深受专业人员的青睐。这 里简要介绍一下最流行的LabVIEW。
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❖ 虚拟仪器可广泛应用于电子测量、 振动分析、声学分析、航天航空、军事 工程、电力工程、机械工程、铁路交通、 地质勘探、生物医疗、教学及科研等诸 多方面。
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7虚拟仪器的应用现状
❖ 国际上从1988年开始陆续有虚拟仪器产品 面市，当时有五家制造商推出30种产品，此后， 虚拟仪器产品成倍增加，到2004年底，虚拟仪 器制造厂已达几百家，共生产几千种虚拟仪器 产品，销售额达几十亿美元，占整个仪器销售 额20%以上。美国是虚拟仪器的诞生地，也是 全球最大虚拟仪器制造国。生产虚拟仪器的主 要厂家有NI公司、HP公司、Tektronix公司。这 些厂家的产品在国际市场有较强的竞争力，目 前已批量进人中国市场。
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软件开发平台
Graphical Programming
12
测试系统开发软件
基于PC的数据采集和 仪器控制开发软件
Source: Survey of 400 US readers from T&M World, EDN, Design News, and R&D magazines, March 2002
❖ 5、大大的缩短了研制周期。
❖ 6、虚拟仪器开放、灵活、可与计算机同 步发展，与网络及其他周边设备互联。
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3.1 虚拟仪器的优点
❖ 虚拟仪器的突出优点在于:
❖ (1) 与计算机技术相结合，开拓了更多的功能， 具有很大的灵活性。由于虚拟仪器的设备利用 率高、维修费用低、能够获得较高的经济效益。
❖ (2) 能够和网络技术结合。能够通过网络与企 业内部网Intranet联接，与外界进行数据通信， 将虚拟仪器实时测量的数据输送到Intranet。
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2 虚拟仪器的概念
❖ 所谓虚拟仪器，实际上就是一种基 于计算机的数字化测量测试仪器。它采 用计算机开放体系结构取代传统的单机 测量仪器，能对各种各样的数据进行计 算机处理、显示和存储。它可使用相同 的硬件系统，通过不同的软件就可以实 现不同的各种测量测试功能，即软件系 统是虚拟仪器的核心，软件可以定义为 各种仪器，所以有“软件就是仪器”之
❖ 虚拟仪器与传统独立仪器的应用领 域，既相互交叉又相互补充，相得益彰。 在高速度、高带宽和专业测试领域，传 统独立仪器具有无可替代的优势。在中 低档测试领域，虚拟仪器可取代一部分 独立仪器的工作，在复杂环境下的自动 化测试是虚拟仪器的拿手好戏，是传统 独立仪器难以胜任的。例如，利用虚拟 仪器系统可开发复杂的汽车驾驶室模拟 仿真测试台，并且在开发时可以获得极 高的工作效率。
LabVIEW 图形编程软件入门
主讲人： 时间： 机电及自动化学院
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虚拟仪器技术
the technology of virtual instrument
2
第一部分 关于虚拟仪器
❖ 1.虚拟仪器的产生 ❖ 2.虚拟仪器的概念 ❖ 3.虚拟仪器突出优点（特点） ❖ 4.虚拟仪器系统的组成 ❖ 5.虚拟仪器与传统仪器的比较 ❖ 6.虚拟仪器的应用领域 ❖ 7.世界及我国虚拟仪器的应用现状