虚拟仪器综述

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虚拟仪器技术的应用与发展

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。

虚拟仪器实训总结(共10篇)

虚拟仪器实训总结(共10篇)

虚拟仪器实训总结(共10篇):实训虚拟仪器labview实训总结labview实验报告总结实训总结万能版篇一:LabVIEW实验感想LabVIEW实验学习感想labVIEW的学习除了老师在课堂上和我们讲的内容之外,我们还在实验室里亲自用LabVIEW软件区实现一些老师所安排的编程任务。

其中我们需要做虚拟万用表,虚拟示波器,信号分析与处理,动态称重的设计这四个实验,在做这些实验的过程中,我们更加进一步的了解到了LabVIEW的各种特性和功能,让我们对这门课程有了更加深刻的理解。

这门课的实验,总的来说并不是很难,LabVIEW是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言,在实验过程中,我们主要的难点就是在找各个图标的位置。

这是建立在你对这门课,这个软件有一定的了解的基础上的,了解了这个软件的基础内容后,我们便可以在前面板和后面板进行一定内容的操作。

总的来说,LabVIEW这个软件的操作性很好,让初学者比较容易入手,不需要记忆太多的算法和语句,只需要了解各个图标的具体作用,并能够在操作中更多的了解一些使用软件时的注意事项,我们就可以操作这个软件了。

而在实验中我经常遇到的问题无非就是找不到图标,还有图标的一些属性的设置,不过在看书和多次尝试后,也能够做出正确的选择和答案。

通过这一学期的学习,我主要了解到对LabVIEW软件及虚拟仪器的理解以下几方面的内容: 1、一开始老师通过关于此课程的基础概念讲解是我了解了使用labview开发平台编制的程序成为虚拟仪器程序,简称为VI。

VI 包括三部门:程序前面板、框图程序和图标/连接器。

每一个程序前面板都对应这一段框图程序。

框图程序用labview图形编程语言编写,可以把它理解成传统程序的源代码。

框图程序由端口、节点、图框和连线构成。

其中端口被用来同程序前面的控制和显示传递数据,节点被用来实现函数和功能调用,框图被用来实现结构化程序控制命令,而连线代表程序执行过程中的数据流,定义了框图内的数据流动方向。

虚拟仪器技术简介

虚拟仪器技术简介

虚拟仪器的发展方向
• 虚拟仪器的标准化、模块化、网络化。 • 网络技术应பைடு நூலகம்到虚拟仪器领域中是虚拟 仪器发展的大趋势。 • 21世纪的仪器应具有参与性。 • 21世纪的仪器应最大限度实现绿色化。
虚拟仪器的应用领域
• • • • • 应用于生产检测 应用于研究和分析 应用于过程控制和工业自动化 应用于机器监控 图象处理(机械视觉技术)
虚拟仪器的特点
(1)硬件标准化模块化,强调“软件即仪器”的 新概念。 (2)系统集成化,打破了传统仪器小而全的现状。 (3)仪器自定义,便于工作和管理。 (4)程序设计图形化(G语言),计算可视化。 (5)内嵌丰富的数据信号处理功能 (6) 基于计算机网络技术和接口技术,利用虚拟 仪器技术可方便地实现测量、控制过程的网络化。
本书的结构
• 第1-2章:Labview 入门,前面板和程序框图设计方法,这是 Labview编程最基本技能。 • 第3章:程序结构 • 第4章: 数组、簇、波形 • 第5章:图形控件和图形数据显示 • 第6章:Express VI • 第7章:字符串和数据文件 • 第8章:硬件内容:数据采集及信号调理 • 第9章:数据分析与处理 第10章:动态程序控制 • 第11-20章:专题内容: • 第11章:仪器控制、 • 第15章:频率测量 • 第19章:网络应用
模拟仪器->数字化仪器->智能仪器; 单台仪器->层叠式仪器系统阶段 从80年代进入虚拟仪器系统时代, 虚拟仪器技术是21世纪仪器的发展方向! 虚拟仪器将在许多品种和领域内逐步取代 传统硬件仪器,使成千上万种传统仪器演 变为计算机软件!
The Software is The Instrument!
虚拟仪器的构成及分类

9.1 虚拟仪器技术概述

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。

虚拟仪器实践心得体会

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。

虚拟仪器实验报告

虚拟仪器实验报告

虚拟仪器实验报告摘要:虚拟仪器是一种基于计算机技术的仿真实验方法,通过模拟和模型计算来代替传统仪器设备进行实验。

本文主要介绍了虚拟仪器实验的原理和应用,以及在教学和研究领域中的潜力和优势。

通过对虚拟仪器的实验,可以提高实验效率、降低实验成本,并且具有实验数据可重复性高、操作更加安全等优点。

1. 引言虚拟仪器是指利用计算机技术和软件工具来实现仪器设备的模拟和仿真。

与传统的实验仪器相比,虚拟仪器不需要实际的硬件设备,通过软件工具就可以模拟实验的过程和结果。

虚拟仪器的出现,极大地提高了实验的效率和安全性,同时降低了实验成本,被广泛应用于教育和研究领域。

2. 虚拟仪器实验的原理虚拟仪器实验的原理主要包括仪器模型的建立和实验过程的仿真。

首先,通过数学建模和计算机编程,将真实仪器的工作原理和特性抽象成数学模型。

然后,使用虚拟化技术和算法,将这些数学模型转化为计算机程序,实现仪器的仿真运行。

在实验过程中,通过人机交互界面,用户可以进行实验的设置和操作,并观察实验结果。

3. 虚拟仪器实验的应用虚拟仪器实验在教学和研究领域中具有广泛的应用。

在教学方面,虚拟仪器可以提供更加灵活和多样化的实验内容,满足不同层次和不同需求的学生。

虚拟仪器可以模拟各种复杂的实验条件和操作步骤,帮助学生更好地理解和掌握实验原理。

在研究方面,虚拟仪器可以用于快速验证和评估科研方案的可行性,节省时间和成本。

虚拟仪器还可以模拟复杂的实验环境和操作过程,帮助科研人员深入理解和分析实验结果。

4. 虚拟仪器实验的优势和潜力虚拟仪器实验具有一系列的优势和潜力。

首先,虚拟仪器可以提高实验效率,缩短实验周期。

通过虚拟化技术,实验数据和实验过程可以在计算机上进行记录和分析,大大提高了实验数据的质量。

《虚拟仪器简介》课件

《虚拟仪器简介》课件
《虚拟仪器简介》ppt课件
目 录
• 虚拟仪器概述 • 虚拟仪器的核心技术 • 虚拟仪器的优势与局限性 • 虚拟仪器的典型案例 • 虚拟仪器的发展趋势与未来展望
01
虚拟仪器概述
定义与特点
01
02
03
定义
虚拟仪器是一种基于计算 机的测试和测量系统,通 过软件实现传统仪器的功 能。
特点
可定制性、灵活性、高效 性、易用性、可扩展性。
案例三:基于虚拟仪器的远程实验系统
总结词
该பைடு நூலகம்统利用虚拟仪器技术,实现远程实验的实时监测和控制,具有方便、安全和高效的 特点。
详细描述
基于虚拟仪器的远程实验系统通过互联网等技术手段,实现对远程实验的实时监测和控 制。该系统具有强大的数据传输和处理能力,可以实时传输实验数据、控制实验设备, 并提供友好的用户界面和数据分析工具。该系统广泛应用于科研、教学、工程等领域,
为远程实验提供了方便、安全和高效的解决方案。
05
虚拟仪器的发展趋势与未来展望
发展趋势
云计算技术的融合
人工智能与机器学习的应用
随着云计算技术的不断发展,虚拟仪器将 与云计算技术深度融合,实现远程控制和 数据共享。
人工智能和机器学习技术在虚拟仪器中的 应用将进一步拓展,提高测试和测量效率 。
无线连接与物联网的集成
信号处理
对采集到的数据进行滤波、放 大、转换等处理。
相关技术
数字信号处理、频谱分析、小 波变换等。
应用领域
测试测量、自动化控制、故障 诊断等。
仪器驱动程序与接口标准
仪器驱动程序
作用
用于控制和操作实验仪器的软件程序 。
实现虚拟仪器与硬件设备的通信和控 制。

什么是虚拟仪器

什么是虚拟仪器

什么是虚拟仪器?一、什么是虚拟仪器?一套虚拟仪器系统就是一台工业标准计算机或工作站配上功能强大的应用软件、低成本的硬件(例如插入式板卡)及驱动软件,他们在一起共同完成传统仪器的功能。

以软件为主的测量系统充分利用了常用台式计算机和工作平台的计算、显示和互联网等诸多用于提高工作效率的强大功能。

软件是在功能强大的硬件基础上创建虚拟仪器系统的真正关键所在。

虚拟仪器可使用相同的硬件系统,通过不同的软件就可以实现功能完全不同的各种测量测试仪器,即软件系统是虚拟仪器的核心,软件可以定义为各种仪器,因此可以说“软件即仪器”。

虚拟仪器代表着从传统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转变。

有了虚拟仪器,用户就可以完全根据自己的需求组建测量和自动化系统,而不用再受功能固定(完全由厂家提供)的传统仪器的限制。

二、虚拟仪器和传统仪器的比较独立的传统仪器,例如示波器和波形发生器,性能强大,但是价格昂贵,且被厂家限定了功能,只能完成一件或几件具体的工作,因此,用户通常都不能够对其加以扩展或自定义其功能。

仪器的旋钮和开关、内置电路及用户所能使用的功能对这台仪器来说都是固定的。

另外,开发这些仪器还必须要用专门的技术和高成本的元部件,从而使它们身价颇高且很不容易更新。

基于PC机的虚拟仪器系统,诞生以来就充分利用了现成即用的PC机所带来的最新科技。

这些科技和性能上的优势迅速缩短了独立的传统仪器和PC机之间的距离,包括功能强大的处理器(如Pentium 4)、操作系统及微软Windows XP、NET技术和Apple Mac OS x。

除了融合诸多功能强大的特性,这些平台还为用户提供了简单的联网工具。

此外,传统仪器往往不便随身携带,而虚拟仪器可以在笔记本电脑上运行,充分体现了其便携特性。

需要经常变换应用项目和系统要求的工程师和科学家们需要有非常灵活的开发平台以便创建适合自己的解决方案。

可以使用虚拟仪器以满足特定的需要,因为有安装在PC机上的应用软件和一系列可选的插入式硬件,无需更换整套设备,即能完成新系统的开发。

虚拟仪器技术及应用综述

虚拟仪器技术及应用综述

供) 的传统仪 器 的限制 。可见 , 软件 技术在这 里又有新 的 内涵 , 即软 件就是 仪器 。 2 虚 拟仪器 与传统 仪器 的比较 独立 的传统仪 器 , 如示波器 和波形发生 器 , 能强 例 性 大 , 是价格 昂贵 , 被 厂 家 限定 了功 能 , 能完成 一 件 但 且 只
件, 他们在一起共 同完成传统仪器的功能。虚拟仪器代 表着从传统硬件为主的测量系统到以软件为中心的测量
系统 的根本 性转 变 。以软件为 主的测量 系统 充分利用 了
案。您可以使用虚拟仪器以满足您特定 的需要 , 因为有 安装在 P C机上 的应用软件 和一系列可选 的插入式 硬
件, 您无需 更换整 套设备 , 即能完 成新 系统 的开 发。
正关 键所 在 。新 的 以软件 为 中心的虚拟仪 器系统为用 户 提供 了创 新 技 术 并 大 幅 降低 了生 产成 本 。有 了虚 拟 仪 器, 工程师 和科学 家就 可 以完 全根 据 自己的需 求 组建 测
量 和 自动 化 系统 , 不用 再 受 功 能 固定 ( 全 由厂 家 提 而 完
基于 P C机 的虚拟仪器系统 , 诞生 以来就充分利用 了现成 即用的 P C机所带来的最新科技。这些科技和性
图 1 虚拟仪器的系统结构
能上的优势迅速缩短了独立的传统仪器和 P C机之间的
距离 , 包括 功能强 大 的处 理器 ( Pni )操作 系统 及 如 etm4 、 u 4 虚拟仪 器测控 软件结构 及其软 件开 发平 台
常用台式计算机和工作平 台的计算、 显示和互联网等诸 3 虚 拟仪 器结构概 述 从构成要素讲 , 虚拟仪器系统是由计算机、 测控软件 多用于提高工作效率的强大功能。虽然 P C机和集成 电 路技术在过去的 2 年里有显著的发展和提高 , 0 但是 , 软 件才是在功能强大的硬件基础上创建虚拟仪器系统的真

LABVIEW文献综述

LABVIEW文献综述

L A B V I E W文献综述(总4页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除文献综述一虚拟仪器前言虚拟仪器是一种基于计算机的自动化测试仪器系统。

虚拟仪器的突出优点在于能够与计算机技术结合,将计算机资源与仪器硬件,数字信号处理技术与不同功能的软件模块结合,组成不同的仪器功能[1]。

用户可根据测试的需要,自己设计所需要的仪器系统,即利用数据采集卡及计算机外围硬件进行信号的采集与检测,然后用计算机所编的软件来实现对信号的处理、计算和分析以及对测试结果进行显示。

虚拟仪器的出现改变了原有仪器的整体设计思路,用软件代替了硬件。

将传统仪器由硬件实现的数据分析与显示功能,改由功能强大的计算机及其显示器来完成,使工程技术人员可以用一部笔记本电脑到现场就可轻松完成信号的采集、处理及频谱分析和波形分析【1】。

LabVIEW(实验室虚拟仪器集成环境)是NI公司(美国国家仪器公司)的创新软件产品,也是目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件集成开发环境,可实现数据采集、仪器控制、过程监控和自动测试等实验室研究和工业自动化领域的实际任务。

利用LabVIEW编程软件设计虚拟仪器,不仅能够实现一般测量仪器的功能,还能够根据用户需求,自己设计软件部分,增加普通测量仪器不具备的其它功能【2】。

二示波器原理概述示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。

它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象,便于人们研究各种电现象的变化过程。

示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束,打在涂有荧光物质的屏面上,就可产生细小的光点。

在被测信号的作用下,电子束就好像一支笔的笔尖,可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。

利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线,还可以用它测试各种不同的电量,如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等【3】。

数字示波器是数据采集,A/D转换,软件编程等一系列的技术制造出来的高性能示波器。

虚拟仪器远程测控技术综述

虚拟仪器远程测控技术综述
比较 。

信协议完全 是通过DE C P , . P C的基础上来实现 的, 当客户和组件位于不 同机 器时, DC OM用网络协议f r C P / I P ) 取代 了COM中的本地进程 间通信 L P C, 从而对位于I n t e r n e t 不 同机器上 的组件 对象之间 的相互 通讯提供 了透 明的
引 言
自 从在计算机网络中的虚拟仪器的理念被提出之 后,在计算机 的发展 过程中就将软件替代硬件 、 以组态替代编程、 将虚拟仪器的组建替代 了以往 传统的仪器组建系统的发展 。 近几年来, 计算机 的网络应用技术在发展的过 程中将其他的高科技技术相结合起来,这样就使得一些仪器与测量 设备的 技术得到了更好的发展前景 ,将这些技术与计算机的虚拟仪器的技 术相结 合起来, 从而组建 出能够进行测控工作的远程系统 , 这是现代社会的虚拟仪 器系统的一个主要发展方向。 本篇文 章主要分析 了三种 能够应用在虚拟仪器 运作上 的远程控 制技 术, 这三种技术分别是D a t a s o c k e t 网络通 信技术 、 D c o M/ A c d v e x 技术、 远程 面板 的控制技术 , 只有通过这三种技术菜能够 把L a b V I E W各个程序之间或 者L a b V I E W 各个程序程序与E x c e l 的电子表格 之间各个数据 的实时传送通 信 以及进行实时的操控 。本文重点对远程控制测试过程中方案能够得 以实 现 的具体原因极其运作 原理进行了详细的阐述,并对 以上三种方法进行 了
以上两种远程测试控制系统都是通 过采集客户的服 务器信息模型来建 立 的, 比较适合大量的数据进行传输 , 并且 自身有着较高 的效率 , 传输 的数 据也有完整性 、 可靠性、 兼容性 。而对于一些传输数据量并不大的传输工作 完全可以使用浏览器模 式, 这种模式下对于客户端几乎没有任何要求, 不许

虚拟示波器概况--文献综述

虚拟示波器概况--文献综述

虚拟示波器研究综述1.电子测量仪器的发展电子测量仪器发展至今,大体可分为四代:模拟仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器。

第一代模拟仪器如指针式万用表、晶体管电压表等。

第二代数字化仪器,如数字电压表、数字频率计等,这类仪器目前相当普及。

这类仪器将模拟信号的测量转化为数字号测量,并以数字方式输出最终结果,适用于快速响应的较高准确率的测量。

第三代智能仪器,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能力,可取代部分脑力劳动,习惯上称为智能仪器。

它的功能模块全部都是以硬件(或固化的软件)的形式存在,相对虚拟仪器而言,无论是开发还是应用,都缺乏灵活性。

第四代虚拟仪器,它是现代计算机技术、通信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,是将来仪器产业发展一个重要方向[1]。

2.传统仪器的缺陷传统的测量仪器是一个自封闭的系统,它作为独立的设备拥有自己的机箱包括各种开关旋钮的操作面板,信号输入输出端,指针式或LED显示表,CRT或LCD 波形显示窗口,打印输出端口。

仪器内部包括有传感器、信号处理器、A/D转换器、微处理器、存储器和内部总线等专门化的电路。

通过这些电路来转换、测量、分析实际信号,并将结果以各种方式显示。

但是由于仪器所包含的功能均由仪器厂家定义,所有的功能块全部都是以硬件(或固化了的软件)的形式存在于测量仪器中,单台仪器的功能单一、固定,用户无法根据实际需要改变或扩展仪器功能[2]。

而在实际应用中,电子工程师往往需要用到多种不同的测量功能,在进行野外实地测量的情况下,在测量的信号种类较多的情况下,在需要对被测信号进行存储、离线分析的情况下,传统测量仪器就体现出了诸多的不便和功能上的局限。

虽然电子计算机技术的发展给传统的仪器注入了强大的活力。

特别是微电子技术和大规模集成电路的发展,促进了数字化仪器,智能仪器的快速发展,使其功能越来越强,精度越来越高,性能越来越好。

但是,传统的测量仪器的固有局限性并没有根本改变[3]。

虚拟仪器

虚拟仪器

虚拟仪器虚拟仪器技术是20世纪90年代发展并兴起的一项新技术,主要应用于自动测试、过程控制、仪器设计和资料分析等领域,其基本思想就是在测试系统或仪器设计中尽可能地用软件代替硬件。

虚拟仪器(VI)的出现是仪器测试测量领域的一个突破,代表着仪器测试测量发展的最新方向和潮流实现了测试测量技术和计算机技术的真正融合,是计算机技术和现代测量技术高速发展共同孕育出的一项新技术。

1.虚拟仪器的概念虚拟仪器是随着计算机技术、现代测量技术、电子仪器技术的发展而产生的一种新型仪器,是现代计算机系统和仪器系统技术相结合的产物,它推动着传统仪器朝着数字化、模块化、虚拟化、网络化的方向发展。

自1986年美国国家仪器公司(National Instruments,简称NI)提出虚拟仪器(Virtual Instrument,简称VI)的概念以来,虚拟仪器这种计算机操作的模块化仪器系统在世界范围内得到了广泛的认同和应用。

通常使用的测量仪器基本上由三部分组成:数据获取、数据处理与分析、数据的显示。

传统仪器是将这三部分装入在一个仪器仪表机箱内,而虚拟仪器则是一种功能意义上的仪器,是具有仪器功能的软硬件组合它并不强调物理上的实现形式,所以虚拟仪器是指通过应用程序将通用计算机与功能模块硬件结合起来,充分利用计算机系统强大的数据处理能力,在基本仪器设备配件的支持下,利用软件完成资料的采集、控制、资料分析和处理以及测试结果显示的测试测量系统。

它大大突破了传统仪器在数据处理、显示、传送、存储等方面的局限性,使用户可以简单、方便地对仪器进行维护、扩展和升级。

众所周知,电子测试自动化是测量仪器发展的主要方向,随着现代科学技术的不断发展,测试项目日益增多,测量范围越来越大,对测试速度精度的要求也越来越高,这些都需要测量仪器和测试方法不断改进和完善,而虚拟仪器系统的特点正适合了这个时代的潮流。

在虚拟仪器系统中,用户使用相同的硬件系统,而只需将具有一种或多种功能的通用模块相互组合,就能设计出不同的仪器系统;同时通过有好的图形接口来操作虚拟仪器的面板就如同操作真实仪器一样方便,而虚拟仪器的“虚拟”在很大程度上也体现在这种模仿真实仪器操作面板的虚拟面板上。

虚拟仪器技术综述

虚拟仪器技术综述

器 的控 制 、 数据 分析 和显 示 , 变 了传统 仪器 的使 用 改
方法。 此 , 软件在 仪 器 的 开 发 和使 用 的全过 程 巾 都 起 着 至关 重要 的作 用 。 可以说没有 了软件 就没 有
虚拟仪 器 , 『 足软 件 丌 发 的灵 活 性 和 可 移 植 性 决 也 F
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虚拟仪器的基础知识

虚拟仪器的基础知识

优势
灵活性
虚拟仪器允许用户根据需要自 由组合硬件和软件,实现不同
的测量和控制系统功能。
可扩展性
随着技术的进步,用户可以随时更 新软件部分,而无需更换硬件,从 而延长了仪器的使用寿命。
高效性
虚拟仪器通常具有友好的图形 用户界面,简化了操作过程, 提高了工作效率。
成本效益
由于降低了硬件成本和维护成 本,虚拟仪器为用户节省了大
量资金。
局限性
性能限制
受限于计算机的处理能力和内存大小, 虚拟仪器的性能可能无法与专用硬件 相媲美。
实时性能问题
对于需要高精度和高速度的应用,虚 拟仪器可能无法满足实时性的要求。
可靠性问题
由于虚拟仪器依赖于计算机系统,因 此可能存在因软件故障或病毒感染而 导致系统崩溃的风险。
兼容性问题
不同的虚拟仪器系统可能存在兼容性 问题,导致用户在更换或升级系统时 面临困难。
03
LabWindows/CVI 等。
数据采集硬件
数据采集硬件是虚拟仪器的输入设备, 用于获取现实世界中的信号并将其转 换为数字信号,以便在计算机上进行 处理和分析。
数据采集硬件通常包括各种传感器、 信号调理器和数据采集卡等。
信号处理与分析软件
信号处理与分析软件是虚拟仪器的数据处理中心,它能够对采集到的数据进行处理、分析和可视化。
虚拟仪器的基础知识
• 虚拟仪器概述 • 虚拟仪器的核心组件 • 虚拟仪器的应用领域 • 虚拟仪器的优势与局点
定义
可扩展性
虚拟仪器(Virtual Instrument)是一种基 于计算机的测量和分析系统,通过软件实现 传统仪器的功能。
虚拟仪器通过软件编程实现,可以根据需 求添加或修改功能。

虚拟仪器名词解释

虚拟仪器名词解释

虚拟仪器名词解释
虚拟仪器是一种现代计算机技术,允许计算机在执行某些计算任务时,使用外部设备(如测量仪器、分析仪器等)来进行数据处理和分析。

虚拟仪器是一种将外部设备嵌入到计算机系统中的技术,使得这些设备可以与计算机中央处理器(CPU)并行运行,从而提高计算效率。

虚拟仪器通常由一个或多个虚拟仪器库提供,这些库提供了一组标准的虚拟仪器接口,可以被应用程序所使用。

虚拟仪器库可以包括不同类型的虚拟仪器,如测量浮点数的浮点测量库、分析仪器的仪器分析库等。

应用程序可以使用虚拟仪器库中的虚拟仪器来进行数据处理和分析,并将结果输出到标准输出或文件。

除了提高计算效率外,虚拟仪器还可以带来一些其他的优点。

例如,虚拟仪器允许应用程序使用外部设备的数据,而不必手动读取和转换数据。

虚拟仪器还可以降低系统复杂性,因为应用程序不必考虑如何与外部设备通信,而是直接使用虚拟仪器库提供的接口进行数据处理。

随着虚拟仪器技术的不断发展,虚拟仪器的应用越来越广泛。

例如,在人工智能、医学诊断、天文学、化学分析等领域,虚拟仪器已经成为不可或缺的工具。

虚拟仪器技术还可以用于开发更加高效、精确的测量和数据分析应用程序。

虚拟仪器是一种强大的计算机技术,可以提高计算效率和降低系统复杂性,为各种应用程序提供更加可靠的数据处理和分析功能。

虚拟仪器概述

虚拟仪器概述
• 控制对象和显示对象在流程 图和前面板中都能删除,删 除时前后面板控件同时消失。
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。

[整理版]虚拟仪器技术综述

[整理版]虚拟仪器技术综述

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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科技写作作业——虚拟仪器技术文献综述姓名:学号:*********专业:电气工程及其自动化2013.12虚拟仪器技术综述引言:现代计算机技术和信息技术的迅猛发展,冲击着国民经济的各个领域,也引起了测量仪器和测试技术的巨大变革。

人们曾为测量仪器从模拟化、数字化到智能化的进步而欣喜,也为自动测试技术的日新月异的发展所鼓舞,当今虚拟仪器技术的出现又使得测量仪器进步入了高科技的殿堂。

与传统的仪器不同,虚拟仪器(virtual instrument)是基于计算机和标准总线技术的模块化系统,通常它是由控制模块、仪器模块和软件组成,在虚拟仪器中软件是至关重要的,仪器的功能都要通过它来实现,因此软件是虚拟仪器的核心,“软件就是仪器”,从本质上反映了虚拟仪器的特征。

从构成方式上讲,虚拟仪器可分为四大类:gpib体系结构、pc-daq 体系结构、vxi体系结构和pxi体系结构。

虚拟仪器应用程序的开发环境主要有两种=一种是基于传统的文本语言的软件开发环境,常用的有lab windows/cvi、.visual basidc=vc++等:一种是基于图形化语言的软件开发环境,常用的有lab view和hp vee。

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,界面友好,操作简便,可大大缩短系统开发周期,深受专业人员的青睐。

摘要:仪器是智能仪器和计算机技术发展的结果,是一类重要的仪器仪表和测试系统,得到广泛的应用。

本文系统地介绍了虚拟仪器枝术的概念,分析了虚拟仪器的组成,通过与传统仪器相比,得到虚拟仪器所具有的优点,分析出虚拟仪器的发展方向,并指出在实际组建虚拟仪器系统时需解决的枝术问题。

关键词:虚拟仪器技术问题 GPIB VXI一、虚拟仪器的介绍1.1 虚拟仪器的概念虚拟仪器这个概念是在20世纪80年代中期由美国国家仪器公司(NI)首先提出来的。

当时该公司提出“软件就是仪器”,这对传统仪器概念有着重大突破。

其概念可具体描述为“虚拟仪器是利用现有的PC计算机、加上特殊设计的仪器硬件和专用软件,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新型仪器。

在今天,虚拟仪器被定义为信号的输入和输出基于计算机硬件平台,其余的部分都是通过计算机软件,按已知的数学模型和时序实现对数据的显示、控制、变换、分析和显示等全部或部分功能的智能化仪器系统。

1.2 虚拟仪器技术的起源和发展历程在个人计算机技术出现之前,工程技术人员主要使用传统仪器进行数据采集和处理,或者依赖于某些高端传统仪器自身所具有的功能,或者使用手工进行数据处理。

个人电脑技术出现之后.人们开始考虑使用电脑来处理传统仪器所得到的数据。

在20世纪70年代发展的GPIB技术,也就是IEEE488及后来的IEEE488.2标准由于受GPIB总线带宽的限制1M bytes/s,无法实现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。

在80年代随着计算机技术的进一步发展,个人电脑可以附带多个扩展槽,进而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初步形式。

受当时技术发展的制约.人们在工作中仍然要较多地依赖于传统仪器去完成复杂的测量任务。

直至90年代计算机总线速度进一步加快,如PCI 总线的数据传输速度达到了132M bytes/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,现在已经有接近60家成员公司为这一平台开发产品。

PXI系统是由模块化的仪器根据需要组合成的系统,模块仪器可以是采集卡、示波器、数字万用表、信号源、开关,甚至射频信号分析仪。

数据的分析可以运行在PXI 控制器上的软件来完成,PXI的内嵌式控制器实际上就是一台结构紧凑的计算机。

未来的虚拟仪器技术还将进一步延伸列嵌入式系统和便携式系统中。

二、虚拟仪器的特点及其优点2.1 虚拟仪器的性能特点A、利用标准的商业技术虚拟仪器工具的持续发展依靠的是标准商业技术不断进步,如个人电脑的快速发展和因特网崛起。

这些突飞猛进的商业技术必然带来性能的改进和大批量市场运作的成本降低。

虚拟仪器产品使用这些技术,确保以更低的价恪为用户提供更为出色的性能。

比如说:LabVIEW 图形化开发软件与最新的Windows、Linux和其他操作系统兼容,为使用者带来既可与简便易用图形化功能结合,同时又具有高性能多线程执行功能的开发环境仪器硬件设备,可以充分利用PC1和USB计算机总线的性能,以高速将数据传送到内存。

总之,无论是软件还是硬件产品,它们都是建立在个人或嵌入式计算机系统的内存芯片、处理器和显示技术快速发展的基础上。

B、测量速度快且精确测量输入信号的几个性能参数(如电压、频率、上升时间)只需要一个量化的数据块,要测量的信号参数就能被数据处理器计算出来。

这种将多种测试结合在一起的办法缩短了测试时间。

而在传统的系统中,必须把信号连接到每一台仪器上以便测量各个参数,这样测量值就受电缆长度、阻抗、仪器校准和修正因子的差异的影响。

C、具有更好的测量精度和可重复性嵌入式数据处理器可以建立一些特定功能的数据模型。

如FFT和数据滤波器.这就不再需要随时间可能发生漂移并需要定期标定的分立式模拟硬件了。

D、减少开关和电缆由于所有信号具有一个公用的量化通道,故允许各种测量使用同一校准和修正因子,这样复杂的开关矩阵和信号电缆就能减少,信号将不必切换到多个仪器上。

E、用户定义测量功能出于仪器功能可由用户级产生,故它不再是固定在硬件中而不可改变的,当需要时可加入新的测量功能而不用再去买一台新的仪器。

F、可扩展性强为提高测试系统的性能,可加入一个通用模块或更换一个模块,而不用购买一套全新的系统。

G、缩短系统组建时间所有通用模块支持相同的公用硬件平台。

各软件驱动程序或仪器处理程序不必单独产生,当测试系统要增加一个新的测量功能时,只需增加软件来执行新的功能或增加一个通用模块来扩展系统的测量范围,固而系统组建时间短。

2.2 虚拟仪器的优点一般的传统仪器基本上都是由三大功能块组成:信号的采集与控制、信号的分析与处理、结果的表达与输出。

由于这些功能块全是以硬件(或固化的软件)的形式存在的,从而决定了传统仪器只能由仪器厂家来定义、制造,而用户无法改变。

而且传统仪器一般都是独立使用、手动操作,对于较为复杂、测试参数较多的场合.使用起来就很不方便,其局限性非常明显。

而虚拟仪器则克服了传统仪器的这些缺点,它把仪器的三大功能块全部放到计算机上来实现,在计算机上插数据采集卡,用软件在屏幕上生成仪器面板.用软件来进行信号的分析与处理、以各种形式输出检测结果。

总之,虚拟仪器的出现,打破了传统仪器由厂家定义、用户无法改变的模式,它利用计算机丰富的软硬件资源大大突破了传统仪器在数据的处理、表达、传送、显示和贮存等方面的限制,有极好的性能/价格比。

具体比较见下表:虚拟仪器与传统仪器的比较三、虚拟仪器的组成虚拟仪器是具有虚拟仪器面板的个人算机仪器。

它是由个人计算机、硬件和应用软件三大部分组成。

3.1 个人计算机一台PC机或工作站。

3.2 硬件在虚拟仪器中完成数据采集提供信号源、控制信号以及与计算机相连都需要一些必不可少的硬件。

目前NI为用户提供了丰富的硬件有:插入式数据采集产品、信号调理产品、GPIB控制产品、VXI控制产品、Fidd现场总线产品等等。

其中较为常用的虚拟仪器是由数据采集系统、GPIB仪器控制系统、VXI仪器系统以及这三者之间的任意组合。

下面介绍硬件构成的最基本的三种方案。

A、基于数据采集系统上的虚拟仪器系统组建方案通过A/D转换将模拟、数字信号采集到计算机进行分析、处理、显示等,并可通过D/A转换实现反馈控制。

它还可以根据需要加入信号调理等硬件模块,这是现在比较常用的一种方案。

B、由GPIB仪器控制的虚拟仪器系统组建方案一个典型的GPIB测量系统由一台PC机、一块GPIB接口板和若干台GPIB仪器通过标准GPIB电缆连接起来组成大型的自动化仪器测量系统。

在标准情况下,一块GPIB接口板卡可带多述l4台仪器,电缆长度可达20米。

利用GPIB扩展技术,一个GPIB自动测量系统的规模无论是仪器数量还是距离都可以进一步扩展。

C、由VXI仪器控制的虚拟仪器系统组建方案VXI总线是一种高速计算机总线。

由于它的标准开放、结构紧凑、具有数据吞吐能力强、定时和同步精确、模块可重复利用、众多仪器厂商支持等优点,VXI系统的组建和使用越来越方便,应用面越来越广,尤其是在组建大中规模自动测量测试系统以及对速度精度要求较高的场台,有着其它仪器无法比拟的优势。

因此VXI是虚拟仪器发展的一个热门方向。

3.3 软件软件是虚拟仪器的关键。

目前软件编程方法已从原来的BASIC、C 语言、Visual BASIC和LabWindows向可视图形化编程语言发展。

所谓可视图形化编程语言是指把复杂、烦琐、费时的语言编程简化成用菜单式图标提示的方法选择功能,并用线条把各种功能(图形)连接起来的简单图形编程方式。

它的优点有:易于集成;具有高效率;可快速建立操作者界面;具有多种显示和控制;易于使用者理解维护;查错方便;节省80%的开发时间等。

特别对于其他相关专业知识掌握不多的人,不需要掌握其内部细节就可以使用。

目前使用较多的软件是NI公司的LabVIEW 、LabWindows/CVI和HP公司的VEE软件开发平台。

在1996年中国VXI应用技术大会上,对于“开发软件是选择LabVIEW,还是选择VEE好?”的问题,回答几乎是一样的:都可以。

实际上,几乎每个用户都仍然要花费大量人力、物力、财力四处调研.总想搞清楚自己究竟该选哪一种。

为什么要选这一种?所以,在如何选择软件开发平台上希望专家们进一步探讨研究,尽早给用户一个准确的答案。

通过对别人的研究和实际应用中得到一个结论:软件的选择应与硬件相对应。

如果系统所用模块仪器是HP公司的.一般用VEE;如果系统用多厂家产品集成,且是单机箱,一般用LahVIEW;如果系统用多厂家产品集成,且是多机箱.则一般用LahWindows/CVl。

四、虚拟仪器分析虚拟仪器和其他的测试系统一样,都包括信号检测、信号输入、信号输出、信号存储、信号处理、信号显示和人机交互几个部分。

作为仪器,信号检测的精度是其灵敏度的决定性因素。

模块化的I/O硬件及各种标准接口是信号检测、信号输入、信号输出的基础,是虚拟仪器的一个关键技术。

软件是虚拟仪器技术中最重要的部份。

软件不仅完成与各种软硬件的连接,更能提供强大的后续数据处理能力,设置数据处理、转换、存储的方式,并将结果显示给用户。

因此,软件技术是虚拟仪器的最关键技术。

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