虚拟仪器简介
labview简介
LabVIEW是一种程序开发环境，类似于C和BASIC开发环境，但LabVIEW与其它计算机语言的显著区别是：其它计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码行，而LabVIEW使用图形化编程语言G语言编写程序，产生的程序是框图的形式。
像C或BASIC 一样， LabVIEW也是通用的编程系统，有一个可完成任何编程任务的庞大的函数库。
LabVIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储等等。
LabVIEW也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画形式显示数据及其通过程序（子VI）的结果、单步执行等等，便于程序的调试。
虚拟仪器,简称VI，包括三部分：前面板、框图程序和图标/连接器。
程序前面板，如图一所示，用于设置输入量和观察输出量。
它模拟真实仪器的前面板。
其中，输入量被称为Controls（控件），用户可以通过控件向VI中设置输入参数等；输出量被称为Indicators（指示器），VI通过指示器向用户提示状态或输出数据等。
用户还可以使用各种图标，如旋钮、开关、按钮、图表及图形等，使前面板易看易懂。
每一个程序前面板都有相应的框图程序与之对应。
框图程序，如图二所示，用图形编程语言编写，可以把它理解成传统程序的源代码。
框图中的部件可以看成程序节点，如循环控制、事件控制和算术功能等。
这些部件都用连线连接，以定义框图内的数据流动方向。
图标/接口器件可以让用户把VI程序变成一个对象（VI子程序），然后在其他程序中像子程序一样地调用它。
图标表示在其他程序中被调用的子程序，而接线端口则表示图标的输入/输出口，就像子程序的参数端口对应着VI程序前面板控件和指示器的数值。
图一图二虚拟仪器和传统仪器的差异很大，具有很强的优势。
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。
使用LabVIEW进行虚拟仪器设计和模拟
使用LabVIEW进行虚拟仪器设计和模拟虚拟仪器设计和模拟是一项重要的技术，能够帮助工程师和科学家们开发和测试各种设备和系统。
LabVIEW是一种功能强大的虚拟仪器平台，广泛应用于各个领域。
本文将介绍如何使用LabVIEW进行虚拟仪器设计和模拟。
一、LabVIEW简介LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是由美国国家仪器公司（National Instruments）开发的一种图形化编程环境，专门用于虚拟仪器设计和模拟。
LabVIEW以图形化的方式呈现代码，使用户可以通过拖拽和连接图标来进行程序设计，而无需编写传统的文本代码。
二、LabVIEW的优势1. 图形化编程界面：LabVIEW使用图形化的编程语言G语言，使用户能够直观地设计系统。
2. 可视化开发环境：LabVIEW提供丰富的工具箱和控件，使用户可以快速建立所需的虚拟仪器界面。
3. 支持多种硬件接口：LabVIEW可以与各种仪器、传感器和设备进行连接，实现数据的采集和控制。
4. 高度可扩展：LabVIEW通过模块化的方式，用户可以轻松添加新的功能和模块，满足不同应用的需求。
三、LabVIEW在虚拟仪器设计中的应用1. 信号采集和处理：LabVIEW可以通过各种数据采集卡和传感器，实时采集和处理信号数据。
用户可以通过图形化的界面配置采集参数，并进行实时的数据分析和处理。
2. 控制系统设计：LabVIEW提供丰富的控制算法和控制器模块，可以帮助用户设计和实现各种控制系统。
用户可以通过图形化界面配置控制参数，并实时监测系统的运行状态。
3. 通信系统仿真：LabVIEW可以模拟各种通信信号的产生、传输和接收过程，帮助用户分析和设计通信系统。
用户可以通过图形化界面配置信道参数、调制解调器和误码率等参数，实现通信系统的仿真和验证。
4. 仪器仪表控制和测试：LabVIEW可以与各种仪器和设备进行连接，并实现对其的控制和测试。
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
第一讲Labwindows (8.5版)虚拟仪器及其开发语言工具简介
第一讲虚拟仪器及其开发语言工具学时分配：共32，2学时考试，4学时大作业，26学时共13讲1.1什么是虚拟仪器？一、引言随着计算机技术、大规模集成电铬技木和通信技术的飞速发展，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。
经过十几年的发展，虚拟仪器技术将高速发展的计算机技、电子技术、通信技术和测试技术结合起来，开创了个人计算机仪器时代，是测量仪器工业发展的一个里程碑。
传统仪器：由电子电路+调节按钮组成，一旦仪器做好，功能很难改变。
1.1传统的示波器 1.2万用表1.3频率计虚拟仪器：虚拟仪器就是在通用计算机上加上一组软件和硬件，使用者在操作这台计算机时，就象是在操作一台他自己设计的专用电子仪器。
其优势在于可由用户自己定义通用仪器系统，且功能灵活，容易构建，因此应用广泛。
用户可将各种计算机平台、硬件、软件和各种附备件结合起来，形成自己所需要的各种特定设备。
可以是一台数字多用表，也可以是一台示波器，还有可能是一台信号源，或者它同时具有这些设备的所有功能甚至于更多的功能。
1.4虚拟仪器电表 1.5虚拟示波器1.6虚拟温度测量仪“虚拟”主要包含以下两方面的含义。
虚拟仪器的面板•虚拟的1、虚拟仪器面板上的各种“控件”与传统仪器面板上的各种“器件”所完成的功能是相同的。
如由各种开关、按键、显示器等实现仪器电源的“通”、“断”，被测信号“输入通道”、“放大倍数”等参数设置，测量结果的“数值显示”、“波形显示”等。
2、传统仪器面板上的器件都是实物，而且是用手动和触摸进行操作的，而虚拟仪器面板控件是外形与实物相像的图标，通、断、放大等对应着相应的软件程序。
3、这些控件已经设计好了，用户不必设计，只需选用代表该种软件程序的图形控件即可，由计算机的鼠标来对其进行操作。
LabVIEW虚拟仪器实现精准测量
LabVIEW虚拟仪器实现精准测量LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一款用于测量和控制系统的集成开发环境。
通过该软件，用户可以创建虚拟仪器来进行各种实验和测试。
本文将探讨如何使用LabVIEW实现精准测量，并介绍其在实际应用中的优势。
第一部分：LabVIEW简介及基本原理（400字）LabVIEW是一种图形化的编程环境，通过将函数和连接节点组合在一起来创建程序。
它的核心思想是将仪器功能抽象为一个个的虚拟仪器，用户只需简单地将这些虚拟仪器连接起来，即可完成各种测量和控制任务。
在LabVIEW中，用户可以选择不同的测量设备来实现精准测量。
这些设备可以是数字或模拟设备，如传感器、数据采集卡等。
通过连接这些设备，LabVIEW可以实时获取传感器采集到的数据，并进行处理和分析。
第二部分：LabVIEW的应用领域（400字）由于其易用性和灵活性，LabVIEW在许多领域得到了广泛的应用。
以下是几个典型的应用领域：1. 自动化测试和数据采集：LabVIEW可以用于自动化测试系统的设计和实施，并实时采集和分析测试数据，提高测试效率和精度。
2. 控制系统：LabVIEW可以用于设计和开发各种控制系统，如运动控制、自动化生产线等。
它可以实时读取传感器数据，并根据设定的规则进行逻辑判断和控制。
3. 物联网和工业4.0：随着物联网和工业4.0的兴起，LabVIEW可以作为物联网和工业自动化的核心开发工具之一。
它可以实现设备之间的互联互通，实现智能化控制和监测。
4. 学术研究：LabVIEW在科学研究领域有着广泛的应用。
它可以用来构建各种自定义的实验平台，并实时获取实验数据进行分析。
第三部分：LabVIEW实现精准测量的步骤（500字）实现精准测量的关键在于准确地获取和处理数据。
下面是使用LabVIEW进行精准测量的基本步骤：1. 设定测量目标：首先，确定测量的参数和目标，如温度、压力、电压等。
基于LabVIEW的虚拟仪器设计与应用
基于LabVIEW的虚拟仪器设计与应用LabVIEW是一款由美国国家仪器公司（National Instruments）开发的图形化编程语言和集成开发环境，广泛应用于虚拟仪器设计与控制系统开发。
本文将介绍基于LabVIEW的虚拟仪器设计与应用，包括LabVIEW的特点、虚拟仪器设计原理、应用案例等内容。
1. LabVIEW简介LabVIEW全称Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，是一种用于快速开发、测试和部署基于虚拟仪器的工程应用程序的软件系统。
LabVIEW以图形化编程为特色，用户可以通过拖拽、连接图形化元件来构建程序，而无需编写传统的文本代码。
这种直观的编程方式使得LabVIEW成为工程师和科学家们喜爱的工具之一。
2. LabVIEW的特点图形化编程：LabVIEW采用数据流图（Dataflow Diagram）作为编程范式，用户通过将各种函数模块进行连接来实现程序逻辑，直观清晰。
丰富的函数库：LabVIEW提供了丰富的函数库，涵盖了数据采集、信号处理、控制算法等各个领域，用户可以方便地调用这些函数来完成各种任务。
跨平台支持：LabVIEW支持多种操作系统，包括Windows、macOS和Linux，用户可以在不同平台上进行开发和部署。
3. 虚拟仪器设计原理虚拟仪器是指利用计算机软件和硬件模拟实际仪器的工作原理和功能，实现数据采集、处理和控制等功能。
基于LabVIEW的虚拟仪器设计主要包括以下几个步骤：界面设计：通过LabVIEW提供的界面设计工具，设计出符合用户需求的操作界面，包括按钮、滑动条、图表等元素。
数据采集：利用LabVIEW提供的数据采集模块，连接传感器或其他设备，实时采集数据并显示在界面上。
数据处理：通过LabVIEW内置的信号处理函数或自定义算法对采集到的数据进行处理，如滤波、傅里叶变换等。
控制算法：根据需求设计控制算法，并通过LabVIEW实现对实际设备的控制，如PID控制、状态机等。
虚拟仪器简介
2004 年
第2 期
虚 拟 仪 器 简介
0 前 言
设计成 自己喜欢的风格。 虚拟仪器符合国际上流 行的 “ 硬件软件化”的发展趋势， 常被称作 “ 软
计算机技术和信息技术的 迅猛发展， 有力地 促进了测量仪器和测试技术的革命， 最显著 其中
的 特点就是最近几年出现和发展起来的 虚拟仪器
实现传统仪器的 全部功能，配以 相应的软硬件， 可以测量所有物理量; 界面友好， 既可以 设计成
同 传统的仪器一样的操作界面， 也可以 根据需要
合， 使跨时空的 虚拟仪器网络成为可能。 ( 电气工程系 韩强 苏中 义供稿)
件为中心的测量系统的根本转变。 虚拟仪器的构成 与传统的仪器不同， 虚拟仪器通常由 控制模
实的 基础。 虚拟仪器适合于一切需要计算机辅助
进行数据存储、 数据处理、 数据传输的计量场合。 虚拟仪器的卓越计算能力和巨 大数据吞吐能力必
将使其在测控系统、 在线监测系统、 仪器仪表系 统、过程控制系统等领域发挥更大的作用。
件仪器” 。虚拟仪器不但可以 和高速数据采集设 备构成自 动测量系统， 而且还可以 和控制设备构 成自 动控制系统。 随着信息技术的 迅猛发展， 智 能化、自 动化、 集成化、 数字化已 成为潮流。 无
所不在的 计算机应用为虚拟仪器的推广提供了扎
(Virtual Instrument) 技术。 1985年， 虚拟仪器最 早由 美国国家仪器 (NI) 公司率先生产和销售。 虚拟仪器是以计算机的软件和硬件为测试平台， 可代替示波器、 逻辑分析仪、 信号发生器、 频谱 分析仪等传统测量仪器的一种新型测量仪器。 虚 拟仪器代表着从传统硬件为主的 测量系统到以软
虚拟仪器是可由用户自 定义的专用仪器， 可
实验虚拟仪器基础——NIELVIS入门
5）虚拟仪器（NI ELVIS）基础实验[实验目的]1．了解虚拟仪器概念2．学习NI ELVIS软面板仪器的使用，并进行实际测量3．了解G语言，LabVIEW编程初步[实验原理]一．虚拟仪器简介1．软件即仪器虚拟仪器（Virtual Instrument，简称VI）是基于计算机的软硬件测试平台。
虚拟仪器技术的优势在于可由用户定义自己的专用仪器系统，且功能灵活，很容易构建，所以应用面极为广泛。
20世纪80年代，随着计算机技术的发展，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（简称NI公司）提出了“软件即仪器”的口号，推出了NI-LabVIEW开发和运行程序平台，以直观的流程图编程风格为特点，开启了虚拟仪器的先河。
2．与传统仪器比较虚拟仪器∙使用者定义功能∙软件定义的界面∙网络/互联网的连接传统仪器∙制造商定义功能∙固定的界面∙有限的扩展功能3．LabVIEW图形化开发环境LabVIEW是一种图形化的编程语言和开发环境。
它功能强大且灵活，包含内容丰富的数据采集、分析、显示和存储工具。
LabVIEW用于实现对实际物理量的采集、分析和表达，利用它可以方便快捷地建立自己的虚拟仪器。
以LabVIEW为代表的图形化程序语言，又称为G语言。
使用这种语言编程时，基本上不需要编写程序代码，而是“绘制”程序流程图。
LabVIEW与虚拟仪器有着紧密联系，在LabVIEW中开发的程序都被称为VI（或虚拟仪器），其扩展名为vi。
VI包括三个部分：前面板（Front Panel）、程序框图（Block Diagram）和图标/连接器（Icon and Connector Pane）。
程序前面板用于设置输入数值和观察输出量，用于模拟真实仪表的前面板。
在程序前面板上，输入量称为控制器（Control），输出量称为显示器（Indicator）。
Labview简介
LabVIEWLabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发的，类似于C和BA SIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。
简介与C和BASIC一样，LabVIEW也是通用的编程系统，有一个完成任何编程任务的庞大函数库。
LabVIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储，等等。
LabVIEW也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序（子VI）的结果、单步执行等等，便于程序的调试。
虚拟仪器（virtual instrumention）是基于计算机的仪器。
计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。
粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。
随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。
另一种方式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。
虚拟仪器主要是指这种方式。
下面的框图反映了常见的虚拟仪器方案。
主要特点虚拟仪器的主要特点有：尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。
可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能更强的仪器。
用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。
虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。
虚拟仪器的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。
目前在这一领域内，使用较为广泛的计算机语言是美国NI公司的LabVIEW。
虚拟仪器的起源可以追溯到20世纪70年代，那时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当的发展。
PC机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，甚至在Micr osoft公司的Windows诞生之前，NI公司已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW 2.0以前的版本。
《虚拟仪器简介》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?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。
第一讲 什么是虚拟仪器
虚拟仪器概念最早是由美国国家仪器公司（National Instrument）在1986年提出的，但其雏形可以追溯到1981 年由美国西北仪器系统公司推出的Apple II为基础的数字 存储示波器。这种仪器和个人计算机的概念相适应，当时被 称为个人仪器。（Personal Instrument）。
用户在使用这套装置时： 操作：操作的是示波器面板 观察：示波器屏幕 优点：直观、简单！
缺陷： 1）测试同样的信号，如果一旦示波器买定， 则我们只能测定特定的信号。 实际上从测试的信号我们可以得到更多的信 息（功率、光强），但是示波器无法满足。 如果需要更多的信息，那就只能再买仪器。 2）示波器的按钮，我觉得不符合我的使用习 惯。（人适应仪器）
作业
查资料（期刊、学位论文等）进一步体 会虚拟仪器的内涵，理解虚拟仪器与传 统仪器的不同，理解虚拟仪器与仿真的 不同。 本课程主要讲述虚拟仪器，虚拟仪器是 计算机与仪器结合的一种方式，计算机 和仪器还有另外一种结合方式－智能仪 器，什么是智能仪器？列举你见过的智 能仪器。
请大家回去查资料了解其特点和应用场合
小型虚拟仪器系统开发
虚拟仪器为计算机在工业领域中的应用提供一项很好的技术解决 方案，例如，在制造业中我们可以借鉴它来进行机床操作面板设计等 工作。
虚拟仪器不“虚”！
本课程最终目的： 理解虚拟仪器的思想，最终能应用Labview软件 设计一个简易虚拟仪器：测温计、测速计、示波 器等。 软件和硬件 硬件可以提出选择方案。 软件自己设计。
虚拟仪器软件驱动模块 为简化硬件板卡编程和控制，NI和Agilent标准 化了数百种常用仪器、板卡的驱动，它们已成为虚 拟仪器开发平台的一部分，开发时可直接复用这些 硬件驱动代码。
LabVIEW与数据采集
温度计程序的图标和连接器
LabVIEW的特点
强大功能归因于它的层次化结构，用户可 以把创建的VI程序当作子程序调用，然后 再把这个程序作为另一个程序的子程序来 调用，以创建更为复杂的 LabVIEW 程序， 而这种调用的层次是没有限制的，因此可 以充分发挥个人的开发潜能。 LabVIEW 这种创建和调用子程序的方法， 使创建的程序结构模块化，更易于调试、 理解和维护。
温度计的前面板
框图程序
每一个程序前面板都有相应的框图程序与 之对应。框图程序用图形编程语言编写， 可以把它理解成传统程序的源代码。框图 中的部件可以看成程序节点，如循环控制、 事件控制和算术功能等。这些部件都用连 线连接，以定义框图内的数据流动方向。
温度计的框图程序
图标/连接器
图标/接口器件可以让用户把VI程序变成 一个对象（VI子程序），然后在其他程序 中像子程序一样地调用它。图标表示在其 他程序中被调用的子程序，而接线端口则 表示图标的输入/输出口，就像子程序的 参数端口对应着VI程序前面板控件和指示 器的数值。
图框被用来实现结构化程序控制命令， 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。
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温度计显示框图程序
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图标/连接器
图标/连接器是子VI被其它VI调用的接口。
图标是子VI在其他程序框图中被调用的节点 表现形式； 连接器则表示节点数据的输入/输出口，就 像函数的参数。用户必须指定连接器端口与 前面板的控制和显示一一对应。 连接器一般情况下隐含不显示，除非用户选 择打开观察它。
前面板
后面板
虚拟仪器LabVIEW开发环境简介
虚拟仪器LabVIEW开发环境简介1.1虚拟仪器概述20多年前，美国国家仪器公司NI (National Instruments)提出。
“软件即是仪器”的虚拟仪器(Virtual Instruments，又称VI)概念，引发T传统仪器领域的一场重大变革，使得计算机和网络技术得以长驱直入仪器领域，和仪器技术结合起来，从而开创了“软件即是仪器”的先河。
虚拟仪器开发是当前自动化仪表领域研究的热点。
虚拟仪器主要被用于构建计算机测试分析系统和自动控制系统。
它以软件取代传统的电子仪器，充分发挥了新一代计算机大容量、高速度的潜能，是CAT (Computer Aided Testing), CAE(Computer Aided Engineering)中一个重要的信号采集及分析手段。
虚拟仪器是以特定的软件支持取代相应功能的电子线路，充分利用计算机的软硬件资源，用计算机完成传统仪器硬件的部分乃至全部功能，以具备控制、处理、分析能力的软件为核心的软仪器。
它是传统仪器功能与外形的模块化和软件化。
在虚拟仪器中，传统电子仪器的绝大多数功能，甚至全部功能都由软件来实现。
同时，由于虚拟仪器是以软件为核心的仪器，它不能脱离计算机硬件平台而独立实现其功能。
就VI所支持的操作系统而言，包括DOS, Win3X及Win9X系列、Macintosh和UNIX。
据此，虚拟仪器可分为基于PC机和工作站两类。
其中绝大部分VI运行在个人计算机上，操作系统为Windows。
借助于软件实现了传统仪器相应功能的虚拟仪器，是计算机化的仪器。
也可以认为，VI是“硬”仪器的虚拟化、软件化和图形化计算机表达[11]。
1.2 虚拟仪器硬件结构虚拟仪器由通用仪器硬件平台(简称硬件平台)和应用软件两大部分构成。
其中通用仪器硬件平台又由计算机和I/O接口设备两部分组成。
计算机硬件平台可以是各种类型的计算机，如PC计算机、便携式计算机、工作站、嵌入式计算机、工控机等。
CVI简介
CVI简介随着电子技术、计算机技术的高速发展及其在电子测量技术与仪器领域的应用，新的测试理论、测试方法、测试领域以及仪器结构不断出现，电子测量仪器的功能和作用也发生了质的变化，仪器与计算机技术的深层次结合产生了全新的仪器结构概念――虚拟仪器。
它的出现使测试仪器与计算机之间的界限消失，从此开始了测量仪器的新时代。
虚拟仪器强调软件的作用，提出了“软件就是仪器”的概念。
1、虚拟仪器技术随着计算机技术、大规模集成电路技术和通信技术的飞速发展，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。
经过十几年的发展，虚拟仪器技术将高速发展的计算机技术、电子技术、通信技术和测试技术结合起来，开创了个人计算机仪器时代，是测量仪器工业发展的一个里程碑。
1.1虚拟仪器概念 1.虚拟仪器概念所谓虚拟仪器，就是在以个人计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义、具有虚拟面板、测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。
操作者用鼠标或键盘操作虚拟面板，就如同使用一台专用测量仪器，虚拟仪器的出现使测量仪器与个人计算机的界限模糊了。
虚拟仪器的实质是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出检测结果，利用计算机强大的软件功能实现数据信号的运算、分析和处理，利用I/O 接口设备完成信号的采集、测量和处理，从而完成各种测试功能的一种计算机仪器系统。
“虚拟”主要包含以下两方面的含义。
1）新能源强的面板虚拟仪器面板上的各种“控件”与传统仪器面板上的各种“器件”所完成的功能是相同的。
如由各种开关按键显示器等实现仪器电源的“通”、“断”，被测信号“输入通道”、“放大倍数”等参数设置，测量结果“数值显示”、“波形显示”等。
传统仪器面板上的器件都是实物，而且都通过手动和触摸完成操作的，而虚拟仪器面板控件是外形与实物相似的图表，“通”、“断”、“放大”等对应着相应的软件程序，这些软件已经设计好了，用户只需选用代表该种软件程序的图形控件即可，用计算机的鼠标对其进行操作。
虚拟仪器的概念
用LabVIEW做的示波器，与真实的示波器有着相同的功能
LabVIEW和虚拟仪器在物理实验中的 应用
对学生进行LabVIEW和虚拟仪器的基本知识
和技术的训练，有助于他们在将来的工作中 掌握运用。 将部分实验的传统测量方法改进为计算机自 动化测量分析，使实验的效率大大提高，物 理内容更加突出。 通过适当配置接口，可以充分综合利用实验 室现有的各种数字仪器仪表，以及用C++等 系统开发的计算机数据测控系统。
提示：LabVIEW中，你可以随时获得帮助。用Help→Show Context Help打开帮助窗口（Context Help）快捷键为Ctrl＋H， 当把鼠标放到任何感兴趣的模块对象上时，就会在帮助窗口中显 示相应的帮助信息。
提示：在任何一个控制或是函数模块上单击右键，都会出现弹 出菜单，通过弹出菜单可以方便地对模块进行编辑。
数据线：
当你连线时，LabVIEW会提示该接口的名称，只能在同一 数据类型的端口之间连线，不同类型的数据连线的颜色和形 状也不同。错误的连线会表示成黑色虚线，这时你应将连线 工具移动到它上面，LabVIEW会给出两端的数据类型信息， 你可以检查并改正。添加新的模块和连线可能会对已设置好 的部分有影响，而且原来的错误连线也可能对新添加的连线 有影响。
提示：在流程图上，你会看到不同颜色的模块，不同颜色代表 不同的数据类型，其定义与连线一致。
6.控制量与显示量
在LabVIEW中，一个数字量（numeric）、布尔量
（boolean）、字符量（string）等都有控制量 （control）和显示量（indicator）的区别。 控制量：用于控制程序，它相当于仪器上的控制按 钮，如开关、旋钮等。 显示量：用于显示程序运行的结果，它相当于仪器 上的显示部件，如显示屏、指示灯等。 在流程图窗口中，我们可以看到控制部件的外框比 较粗，显示部件的外框比较细，要实现控制量与显 示量之间的转换，只需在流程图上的模块上点击右 键，选择change to indicator（或者change to control）就可以了。
第九章 智能仪器与虚拟仪器
南京信息工程大学
电气测量技术
第九章 智能仪器与虚拟仪器
为了提高虚拟仪器和基于计算机的测试系统的性能，VXI标 准被制定并且被作为计算机化仪器的一个重要发展方向。 VXI仪器是一种插卡式仪器。每一种仪器是一个插卡，这些 卡式仪器都没有面板，其面板仍然通过虚拟的方式在计算机 屏幕上出现。 这些卡插入到标准的VXI机箱，再与计算机相连，就组成了 一个测试系统。VXI仪器价格昂贵，目前又推出了一种较为便 宜的PXI标准仪器。
南京信息工程大学
电气测量技术
第九章 智能仪器与虚拟仪器
ห้องสมุดไป่ตู้
PXI总线方式是在PCI总线内核技术上增加了 成熟的技术规范和要求形成的，增加了多板 同步触发总线的参考时钟，适合于精确定时 的星形触发总线，以便用于相邻模块的高速 通信的局部总线。 PXI有高度的可扩展槽，通过使用PCI-PCI 桥接器，可扩展到256个扩展槽，台式PC的 性能价格比和PCI总线面向仪器领域的扩展 优势结合起来，将形成未来主流的虚拟仪器 平台。
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电气测量技术
第九章 智能仪器与虚拟仪器
LabVIEW简介
LabVIEW是实验室虚拟仪器工程平台 Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench的缩写。 它是世界上第一个采用图形化编程技术的面 向机器的32位编译型程序开发系统，由美国 国家仪器公司NI(National Instrument)于 1986年开发出来的，主要用于仪器控制、数 据采集、数据分析、数据显示等领域。
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电气测量技术
第九章 智能仪器与虚拟仪器
GPIB系统是以GPIB标准总线仪器与计算机为仪器硬 件平台组成的虚拟仪器测试系统。 GPIB技术可用计算机实现对仪器的操作和控制，替 代传统的人工操作方式，可以很方便地把多台仪器组合起 来，形成大的自动测量系统。 GPIB测量系统结构和命令简单，主要市场在台式仪器 市场。适合于精度要求高、但对计算机速率要求小高的传 输场合应用。
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4. National Instruments (NI), 《LabVIEW Express 7.1》, NI Press, 2004.
虚拟仪器简介
赵国忠 首都师范大学物理系
11/13/2018
本讲内容
• • • • • • 仪器和仪器演化史 仪器概念的转变 虚拟仪器和传统仪器 测量自动化 虚拟仪器的构成 虚拟仪器的应用领域
8 Channel DSA Multifunction DAQ PC Card Carrier
Embedded PC Running 6½ -Digit Flex DMM Video Signal Generator Microsoft Windows and NI LabVIEW
传统仪器
• • • • 制造商定义功能 固定的界面 有限的扩展能力 固定的功能
• 生物医学工程
• 军工、核工业 • …….
11/13/2018
National Instruments 概况
• 基于计算机的测量与自 动化的领导者 • 强劲的增长和收益记录 • 2002年财政年度的收入 达到3.91亿美元 • 过去连续4年被《财富》 杂志评为美国最适合工 作的100家公司之一
下面学习
考核方式与要求
本课程分三部分内容考核：
平时上课作业：30 %； 虚拟仪器实验：30 % 期末上机考试： 40 %；
教材与参考书
教材：
侯国屏，王坤，叶齐鑫，《LabVIEW 7.1 编程与虚拟仪器设计》， 清华大学出版社，２００5； 赵国忠，陶宁，冯立春，《虚拟仪器设计实训入门》，国防工业出 版社，2008。
Tim ing
D/A O Co DI/ nd itio I/O nin T g
A/D
Tim ing
S BU OR ESS C PRO
MEMORY
ST OP
D/ A
ROM
48
Байду номын сангаас
传统仪器 厂商定义功能
虚拟仪器 用户定义功能
11/13/2018
虚拟仪器（VI）
基于计算机的仪器
11/13/2018
虚拟仪器所带来的好处
参考书：
1. 雷振山，《LabVIEW 7 Express实用技术教程》，中国铁道出版 社，２００４； 2. 周求湛，钱志鸿，刘萍萍等，《虚拟仪器与LabVIEW 7 Express 程序设计》，北京航空航天大学出版社，２００４； 3. National Instruments (NI), 《Getting started with LabVIEW》, NI Press, 2003;
仪器
传统仪器
记录数据基本靠手
仪器演化史
虚拟仪器诞生
应用GPIB总线将仪器连接到计算机
仪器演化史
软件就是仪器
商业化技术的强大力量增强了虚拟仪器的工作效 率，降低了开发成本
仪器演化史
演化在继续：PXI总线协议
嵌入PC,实时处理, 模块化仪器
仪器演化史
未来的虚拟仪器 LabVIEW FPGA, LabVIEW for PDAs, 智能传感器
Graphical User Interface Hardcopy Output File I/O
Array Operations
11/13/2018
虚拟仪器
—基于计算机 —软硬件结合 —用户定义的
测量、分析和控制仪器
11/13/2018
虚拟仪器技术应用领域
• • • • 自动化测量和控制 航空、航天 铁道、通信测试 教学
实验室虚拟仪器工程平台
by National Instrument（NI）
11/13/2018
虚拟仪器的构成元素
信号
数据采集 和 控制
分析
显示
Plug-In DAQ Boards Signal Processing IEEE 488 (GPIB) RS-232 Digital Filtering Statistics
虚拟仪器
• • • • 使用者定义功能 软件定义的界面 网络/互联网的连接 可以定制的功能
测量和自动化的软件架构
系统管理软件
测试管理，数据管理
Measurement Studio Other Software
NI LabVIEW
LabWindows™/CVI™
测量与控制服务程序
LabVIEW？
Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench
仪器演化史
虚拟仪器技术的引入增加了测控 系统的功能和灵活性，减少了整 个系统的开发时间和成本。
虚拟仪器
Hardware and Driver Software Application Software
虚拟仪器？
VS
传统仪器
11/13/2018
仪器概念的转变
M RO
礟
Y LA SP D ROL DI AN NT O C
LabVIEW基础
23:31
11/13/2018
th Ma 礟
PR OC ES SO RB US
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Tem per atu re
RT PO 488
Pre ssu re Ala rm Co ndit ion s
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Flo w Co ntr ol P ane l
DISPLAY AND CONTROL
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