虚拟仪器的特点和优势
虚拟仪器(实例演示)
件，建立界面友好的虚拟仪器面板（即软面板），通过友好 的图形界面及图形化编程语言（G语言）控制仪器运行，构 成多种仪器，完成对被测量的采集、分析、判断、显示、存
储及数据生成的仪器。
Wuhan University of Technology
武汉理工大学机电工程学院
LabVIEW是一个开放 式的开发环境，用户 可以将其与任何测量 硬件轻松连接。 LabVIEW的交互式测 量助手 (assistant) 、 自动代码生成以及与 成千上万个设备的简 易连接功能，使它能 够如此轻而易举地完 成数据采集。
LabVIEW带有超 过450个内置函数， 专门用于从采集到 的数据中挖掘有用 的信息，用于分析 测量数据及处理信 号。
所有的LabVIEW应用程序，即虚拟仪器(VI)， 包括前面板(front panel)、流程图(block diagram)以 及图标/连接器(icon/connector)三部分。
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武汉理工大学机电工程学院
过程检测技术
第十二章 虚拟仪器
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武汉理工大学机电工程学院
过程检测技术
LabVIEW的主要功能:
(1)采集功能
(2)分析功能
第十二章 虚拟仪器
(3)显示功能
LabVIEW是一个开放 式的开发环境，用户 可以将其与任何测量 硬件轻松连接。 LabVIEW的交互式测 量助手 (assistant) 、 自动代码生成以及与 成千上万个设备的简 易连接功能，使它能 够如此轻而易举地完 成数据采集。
使用Microsoft Office工具创建报告 可以使用为Microsoft Office设计的 LabVIEW Report Generation Toolkit (报告生成工具包) ，您可以使用标准的 工具快速创建自定义的、专业的报告 。
虚拟仪器发展历程
虚拟仪器发展历程虚拟仪器（Virtual Instrumentation）是指利用计算机技术和软件编程技巧来实现仪器仪表功能的一种技术。
它可以替代传统的实体仪器，使仪器的功能更加灵活、易用、可扩展。
虚拟仪器的发展历程可以追溯到20世纪80年代中后期。
在过去，仪器仪表通常是由硬件和固定功能的嵌入式软件组成的，定制化程度高，开发和维护成本较高。
然而，随着个人计算机的普及和计算机技术的发展，人们开始意识到利用计算机来实现仪器功能的潜力。
虚拟仪器的发展可以追溯到计算机的发展。
20世纪80年代，计算机的性能开始提升，运算速度和存储容量大大增加。
这为虚拟仪器的开发提供了足够的硬件基础。
在20世纪90年代，虚拟仪器的概念逐渐成型。
美国国家仪器公司（National Instruments）成为虚拟仪器的领军者。
他们开发了一种名为LabVIEW的软件平台，实现了虚拟仪器的开发与使用。
LabVIEW可以通过简单易用的图形化界面进行编程，将各种仪器功能抽象为可编程的模块，用户可以通过拖拽和连接模块来实现各种功能。
这种创新的方式大大简化了虚拟仪器的开发过程，降低了开发门槛。
随着计算机硬件的不断发展，虚拟仪器在20世纪90年代末和21世纪初迅速流行起来。
越来越多的科研机构、企业和教育机构开始采用虚拟仪器来替代传统仪器。
与传统仪器相比，虚拟仪器有以下几个优势：首先，虚拟仪器具有灵活性。
通过软件编程，用户可以自定义仪器的功能，实现不同的实验需求。
虚拟仪器的功能不再受限于硬件，而是由软件来实现，因此具有更大的灵活性。
其次，虚拟仪器易于使用。
传统仪器通常需要熟练掌握专业知识才能操作，而虚拟仪器使用图形化界面，对用户更加友好。
用户可以通过简单的拖拽、连接和配置来实现各种功能。
这大大降低了使用门槛，使虚拟仪器更加易于上手。
再次，虚拟仪器可扩展性强。
在虚拟仪器平台上，用户可以根据需要添加新的模块和功能。
这样，虚拟仪器可以随着科研工作或实验需求的变化而不断扩展和升级。
虚拟仪器与传统仪器的区别与联系
虚拟仪器与传统仪器的区别与联系
所谓虚拟仪器是基于计算机的软硬件测试平台，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）加上应用软件而构成的。
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。
从发展史看，电子测量仪器经历了由模拟仪器、智能仪器到虚拟仪器，由于计算机性能以摩尔定律（每半年提高一倍）飞速发展，已把传统仪器远远抛到后面，并给虚拟仪器生产厂家不断带来较高的技术更新速率。
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。
尤其在科研、开发、测量、检测、计量、测控等领域更是不可多得的好工具。
虚拟仪器技术先进，十分符合国际上流行的硬件软件化的发展趋势，因而常被称作软件仪器。
它功能强大，可实现示波器、逻辑分析仪、频谱仪、信号发生器等多种普通仪器全部功能，配以专用探头和软件还可检测特定系统的参数，如汽车发动机参数、汽油标号、炉窑温度、血液脉搏波、心电参数等多种数据；它操作灵活，完全图形化界面，风格简约，符合传统设备的使用习惯，用户不经培训既可迅速掌握操作规程；它集成方便，不但可以和高速数据采集设备构成自动测量系统，而且可以和控制设备构成自动控制系统。
在仪器计量系统方面，示波器、频谱仪、信号发生器、逻辑分析仪、电压。
虚拟仪器的特点和优势
虚拟仪器的特点和优势与传统仪器相比虚拟仪器具有以下3个特点。
1．不强调物理上的实现形式虚拟仪器通过软件功能来实现数据采集与控制、数据处理与分析及数据的显示这3部分的物理功能。
其充分利用计算机系统强大的数据处理能力，在基本硬件的支持下，利用软件完成数据的采集、控制、数据分析和处理以及测试结果的显示等，通过软、硬件的配合来实现传统仪器的各种功能。
2．在系统内实现软硬件资源共享虚拟仪器的最大特点是将计算机资源与仪器硬件、DSP技术相结合，在系统内共享软硬件资源。
它打破了以往由厂家定义仪器功能的模式，而变成了由用户自己定义仪器功能。
使用相同的硬件系统，通过不同的软件编程，就可实现功能完全不同的测量仪器。
3．虚拟仪器没有常规仪器的控制面板，而是利用计算机强大的除上述特点之外，与传统仪器相比，虚拟仪器还有如下几个方面的优势。
（1）虚拟仪器用户可以才艮据自己的需要灵活地定义仪器的功能，通过不同功能模块的组合可构成多种仪器，而不必受限于仪器厂商提供的特定功能。
（2）虚拟仪器将所有的仪器控制信息均集中在软件模块中，可以采用多种方式显示采集的数据、分析的结果和控制过程。
这种对关键部分的转移进一步增加了虚拟仪器的灵活性。
（3）由于虚拟仪器关键在于软件，硬件的局限性较小，因此与其他仪器设各连接比较容埸实现。
而且虚拟仪器可以方便地与网络、外设及其他应用连接，还可利用网络进行多用户数据共享。
（4）虚拟仪器可实时、直接地对数据进行编辑，也可通过计算机总线将数据传输到存储器或打印机。
这样做一方面解决了数据的传输问题，一方面充分利用了计算机的存储能力，从而使虚拟仪器具有几乎无限的数据记录容量。
（5）虚拟仪器利用计算机强大的（6）虚拟仪器价格低，而且其基于软件的体系结构还大大节省了开发和维护费用。
tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。
仅供参阅！。
虚拟仪器技术的国内外
虚拟仪器技术的国内外汇报人：日期:•引言•虚拟仪器技术在国内的应用•虚拟仪器技术在国外的应用目录•国内外虚拟仪器技术的比较与差异•虚拟仪器技术的未来发展趋势01引言虚拟仪器技术是一种基于计算机的测试和测量技术，通过软件实现传统仪器的功能。
定义特点应用领域虚拟仪器技术具有灵活性、可扩展性、高精度、高可靠性等特点，能够满足各种测试和测量需求。
虚拟仪器技术广泛应用于电子、通信、航空航天、汽车等领域。
030201虚拟仪器技术概述国内外发展现状国外发展现状虚拟仪器技术起源于美国，经过多年的发展，已经形成了完整的产业链和标准体系。
国外虚拟仪器技术发展迅速，产品种类繁多，功能强大，性能稳定。
国内发展现状我国虚拟仪器技术起步较晚，但发展迅速。
近年来，国内虚拟仪器技术取得了长足的进步，一些企业开始推出自主开发的虚拟仪器产品，但整体水平与国外还有一定差距。
同时，国内虚拟仪器技术标准体系尚不完善，需要进一步加强标准化建设。
02虚拟仪器技术在国内的应用虚拟仪器技术在国内科研领域广泛应用于实验室建设，提供先进的测试和测量解决方案。
实验室建设科研人员利用虚拟仪器技术进行各种科研项目的研究，如信号处理、图像处理、控制系统等。
科研项目国内学术会议和期刊杂志上经常发表关于虚拟仪器技术的学术论文，促进了该领域的学术交流和发展。
学术交流科研领域国内许多高校开设了虚拟仪器技术相关课程，并出版了专门的教材。
教材与课程利用虚拟仪器技术进行实践教学，提高学生的实践能力和创新精神。
实践教学国内教育机构积极推广虚拟仪器技术，建设了丰富的在线教育资源，方便学生自学。
教育资源教育领域企业应用产品研发虚拟仪器技术广泛应用于企业产品研发过程中，提高了研发效率和产品质量。
生产过程控制企业利用虚拟仪器技术对生产过程进行精确控制，提高生产效率和产品质量。
售后服务企业通过虚拟仪器技术为客户提供更好的售后服务，如远程故障排除、在线技术支持等。
03虚拟仪器技术在国外的应用数据分析虚拟仪器技术可以采集、处理和分析大量的实验数据，提高科研工作的效率和准确性。
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。
第3章虚拟仪器的软件开发平台
2. 信号的频域分析
频域分析是采用傅立叶变换将时域信号X(t)变换为 频域信号X(f)，从而帮助人们从另一个角度来了解 信号的特征；
信号的频域描述：应用傅里叶变换，对信号进行变 换(分解)，以频率为独立变量，建立信号幅值、相 位与频率的关系;
特点：频域描述抽取信号内在的频率组成，信息 丰富，应用广泛。
2.利用NI USB-6009数据采集卡实现数据采集
主要技术指标： 8个模拟通道（14位、48 位kS/s采样速度）； 2路14位模拟输出通道； 12个I/O通道； 1个32位计数器/定时器。
产品通过USB接口供电，不需要任何外接电源。它们均包括用于直接信号 连接可拆卸螺孔端子、用于支持外部设备以及传感器1个参考电压、低噪音高精 度的4层电路板，以及高达±35v的模拟输入过电压保护。
优点:形象、直观 缺点:不能明显揭示信号的内在结构
信号的时域分析举例一相关分析
所谓“相关”是指变量之间的线性关系； 相关性是指信号的相似和关联程度，相关分析不
仅可用于确定性信号，也可用于随机信号的检测、 识别和提取等； 相关分析常用相关函数（自相关函数和互相关函 数）或相关系数来描述； 相关函数和功率谱(密度)是一对傅立叶变换。
1.前面板
前面板是VI的用户界面。创建VI时，通常应 先设计前面板，然后设计程序框图执行在前 面板上创建的输入、输出任务。
2. 程序框图
程序框图是图形化源代码的集合，图形化源 代码又称G代码或程序框图代码。
程序框图由接线 端、节点、连线 和结构等构成。
程序框图对象
程序框图由接线端、节点、连线和结构等构 成:
内容包括:
① 频谱分析：包括幅值谱和相位谱、实部频谱和虚部频谱； ② 功率谱分析：包括自谱和互谱； ③ 频率响应函数分析：系统输出信号与输入信号频谱之比； ④ 相干函数分析：系统输入信号与输出信号之间谱的相关 程度。
虚拟仪器的特点
虚拟仪器的特点虚拟仪器的特点：
1、丰富和增加了传统仪器的功能。
虚拟仪器将信号分析、显示、存储、打印和其他管理集中交由计算机来处理，充分利用了计算机强大的数据处理、传输和发布能力，使得组建系统变得更加灵活简单。
2、突出“软件即仪器”的新概念。
传统仪器的某些硬件在虚拟仪器中被软件所代替,由于减少了随时间可能产生漂移,需要定期校准的分立式模拟硬件，加上标准化总线的使用，大大提高了测量精度、测量速度和可重复性。
3、仪器由用户定义.虚拟仪器通过提供给用户组建自己仪器的可重用的源代码库，可以方便地修改仪器功能和面板，设计仪器的通信、定时和触发功能，实现与外设、网络及其他应用的连接，给了用户充分发挥自己能力和想象力的空间.
4、开放的工业标准.虚拟仪器硬件和软件都制定了开放的工业标准，用户可以将仪器的设计、使用和管理统一到虚拟仪器标准，使资源的重复利用率提高，功能易于扩展，管理规范，生产维护和开发费用降低。
5、便于构成复杂的测试系统，经济性好。
虚拟仪器既可以作为测试仪器独立使用，又可以通过高速计算机网络构成复杂的分布式测试系统，进行远程测试、监控与故障诊断.此外，用基于软件体系结构的虚拟仪器代替硬件体系结构的传统仪器，还可以大大节约仪器购买和维护费用.。
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
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。
LabVIEW 2014 基础实例教程PPT (1)[4页]
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VXI控制接口卡
其他计算机硬件接口板卡
虚拟仪器 软件
现场总线设备
虚拟仪器结构框图
1.2.3 虚拟仪器的发展方向
1.3 课后习题
1．什么是虚拟仪器系统？ 2．虚拟仪器的概念是什么？ 3．虚拟仪器有什么特点？ 4．虚拟仪器的分类？
被测信号
PC-DAQ GPIB仪器 串口仪器 VXI模块 PXI模块
2．决定虚拟仪器具有传统仪器不可能具备的特点的根本原因在于“虚拟仪器 的关键是软件”。
1.2 虚拟仪器的特征
1.2.1 虚拟仪器的分类
1．PC-DAQ插卡式虚拟仪器 2．并行口式虚拟仪器 3．GPIB总线方式虚拟仪 器 4．VXI总线方式虚拟仪器 5．PXI总线方式虚拟仪器
1.2.2 虚拟仪器的组成
1．硬件平台 2．软件平台
插卡式DAQ卡 GPIB仪器 VXI仪器 RS-232 采集处理
信号处理 数字滤波
统计 分析 数据分析
虚拟仪器构成方式
网络传输 硬件复制 文件I/O 图形用户界面
结果表达
信号调理电路
数据采集卡
GPIB接口电路
测
控
串口仪器
对
象
并口仪器
IEEE488接口卡 串口 并口
计算机
VXI仪器
第1章 虚拟仪器技术概 述
1.1 虚拟仪器系统概述
1.1.1 虚拟仪器的概念
虚拟仪器（Virtual Instrument）是指通过应用程序将计算机与功能化模块 结合起来，用户可以通过友好的图形界面来操作这台计算机，就像在操作自己定 义、自己设计的仪器一样，从而完成对被测量的采集、分析、处理、显示、存储 和打印。
1.1.2 虚拟仪器的优势
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。
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。
虚拟仪器技术现状及发展趋势
虚拟仪器技术现状及发展趋势随着科技的快速发展，虚拟仪器技术越来越成为科学家和研究者在实验室操作和数据获取中不可或缺的工具。
那么，虚拟仪器技术现状及发展趋势是怎样的呢？一、虚拟仪器技术现状虚拟仪器技术是指将物理实验仪器数字化，并通过计算机程序模拟其实验原理和操作，x实现虚拟实验的技术。
目前，虚拟仪器技术已经广泛应用于科研领域、教育培训、工业生产和质量控制等方面。
1.在科研领域虚拟仪器技术通过模拟物理现象，帮助科学家们更快、更便捷地进行实验和数据获取，从而为科学研究提供了重要的技术支持。
例如，在材料科学领域，通过虚拟多晶X射线衍射仪进行数据处理，不仅能够快速精确地分析材料的晶体结构，还能够预测它们的性能和结构状况。
2.在教育培训中虚拟仪器技术已经成为科学教育领域的重要工具之一，它可以帮助学生们更生动地了解物理实验原理和操作方法，从而提高学生学习积极性和兴趣。
良好的虚拟实验体验能够让学生们通过探索和错误学习到新知识和技能，而且不会造成实验设备伤害，大大提高实验安全性。
二、虚拟仪器技术发展趋势随着科技的发展，虚拟仪器技术也将不断发展，并呈现出以下趋势：1. 结合AI技术虚拟仪器将与人工智能技术结合，可以为科学家们提供更为准确、更为智能的数据分析和处理。
AI技术可以帮助虚拟仪器更准确地识别实验设备并分析实验结果，使科学研究更加高效和准确。
2. 远程控制技术虚拟仪器将会结合互联网技术和远程控制技术，帮助科学家们在不同时间、不同地点使用实验设备和收集实验数据，并实现远程协作。
这将会大大改善科学家在资金、人力和时间方面的限制，使科研成本更加低廉和高效。
3. 跨学科融合虚拟仪器技术可以融合不同学科的研究成果，例如生物、物理学和数学等领域。
通过这种跨学科融合，可以在多个领域内应用虚拟仪器，来解决不同领域的问题。
虚拟仪器技术可以为生物科学家提供计量工具来分析生物数据，为物理学家提供工具来分析物理数据，而为数学家提供支持来解决数学问题。
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
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
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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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虚拟仪器的特点和优势
与传统仪器相比虚拟仪器具有以下3个特点。
1．不强调物理上的实现形式
虚拟仪器通过软件功能来实现数据采集与控制、数据处理与分析及数据的显示这3部分的物理功能。
其充分利用计算机系统强大的数据处理能力，在基本硬件的支持下，利用软件完成数据的采集、控制、数据分析和处理以及测试结果的显示等，通过软、硬件的配合来实现传统仪器的各种功能。
2．在系统内实现软硬件资源共享
虚拟仪器的最大特点是将计算机资源与仪器硬件、DSP技术相结合，在系统内共享软硬件资源。
它打破了以往由厂家定义仪器功能的模式，而变成了由用户自己定义仪器功能。
使用相同的硬件系统，通过不同的软件编程，就可实现功能完全不同的测量仪器。
3．虚拟仪器没有常规仪器的控制面板，而是利用计算机强大的除上述特点之外，与传统仪器相比，虚拟仪器还有如下几个方面的优势。
（1）虚拟仪器用户可以才艮据自己的需要灵活地定义仪器的功能，通过不同功能模块的组合可构成多种仪器，而不必受限于仪器厂商提供的特定功能。
（2）虚拟仪器将所有的仪器控制信息均集中在软件模块中，可以采用多种方式显示采集的数据、分析的结果和控制过程。
这种对关键部分的转移进一步增加了虚拟仪器的灵活性。
（3）由于虚拟仪器关键在于软件，硬件的局限性较小，因此与其他仪器设各连接比较容埸实现。
而且虚拟仪器可以方便地与网络、外设及其他应用连接，还可利用网络进行多用户数据共享。
（4）虚拟仪器可实时、直接地对数据进行编辑，也可通过计算机总线将数据传输到存储器或打印机。
这样做一方面解决了数据的传输问题，一方面。