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
在过去的 ２ 年中，Ｃ机（ Ｏ Ｐ 个人 电脑） 应用的迅速普 及促进 了测试测量和 自动化仪器系统的革新 ， 其中最显 著的一点就是虚拟仪器概念的出现与发展 ， 一套虚拟仪
器 系统就是 一 台工业 标 准计源自算机 或工作站配 上功能强 大 的应 用软件 、 低成本 的硬件 （ 如插 入式 板 卡 ） 例 及驱 动 软
Ｄ ＷＳ下 常用 的可 视 化 开 发 平 台有 Ｖ Ｖ 、 Ｅ Ｐ Ｉ ， Ｏ Ｂ、 Ｃ Ｄ ＬＨ 等 利用 它们 提供 的可视 化 控 件 和 Ａ ＴＶ Ｃ ＩＥＸ控 件 能较 方 面
地设 计仪 器 的控 制 面板 ， 过 汇 编 或 Ｄ Ｌ Ｖ Ｄ、Ｙ 通 Ｌ 、 Ｘ Ｓ Ｓ等 方式 的底 层驱 动 同硬 件 联 系 ， 现测 控 功 能 。图 ２为 用 实
和仪器硬件组成 的。构成方式有 以 Ｄ Ｑ板和信号调理 Ａ 部分为硬件来组成 的数据采集测试系统， Ｇ Ｉ、 Ｘ 、 以 Ｐ ＶＩ Ｂ 串行总线和现场总线等标准总线仪器为硬件方式的总线
测控系统 ， 以因特网、 企业网为扩展的系统等。虚拟仪器
系统构成如图 １ 所示。无论哪种虚拟仪器系统 ， 都是将 硬件仪器搭载到笔记本 电脑、 台式计算机或工作 站等各 种计算机平台上， 再加上应用软件而构成的。虚拟仪器 的发展已经与计算机技术的发展步伐完全同步。
黄 剑 ： 拟 仪 器技 术及 应 硒综 述 虚
虚拟 仪器 的核 心应 是 其 测控 软 件 ， 控 软件 应 由虚 测
拟控 制 面板 、 据 处理 及 仪器 驱动 程 序组 成 ， 数 目前 ， Ｎ ＷＩ—
程 图表示 的 ， 不需 要编 写程序 语 句 。 Ｌ Ｂ ＩＷ 在 国外应 用 很广 ， ４ Ａ ＶＥ 有 ｏ多个 厂家 ， 为他们
的 ５０多种 仪器提 供 了 Ｌ Ｂ ＩＷ 驱动 程 序 。这样 ， 些 ５ Ａ ＶＥ 这 仪器 就可直接 在 Ｌ Ｂ ＩＷ 平 台下工 作 。 图 ３为 用 Ｌ Ｂ Ａ ＶＥ Ａ． ＶＥ 设计 的一个 波形 显示 面板 ， ４为其程 序流 程 图。 ＩＷ 图
Ｖ Ｂ开发 的 Ｙ ８Ｂ虚 拟控 制面板 ， Ｓ７ 其驱 动部分 使用 了 Ｄ Ｌ Ｌ （ 态连 接库 ）其 上使 用 了多个 单 选按 钮 组控 件 来 模 拟 动 ， 真实 仪器 的轻 触按 钮 ， 实现 了仪器 的本 身 的控制 功能 。
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
《 计量与测试技 术 ０年第３ ７卷第４期
虚 拟仪器 技术 及应 用综 述
Ａ ｐｉ ｔ ｎａ ｄＤｅｅｏ ｍｅ ｔ ｆ Ｖｒ ａ ｎｔ ｍｅ ｔＴ ｃ ｎ ｌ ｙ ｐ ｌ ａｉ ｎ ｖｌ ｃ ｏ ｐ ｎ ｉ ｕ ｌ ｓ ｕ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ｏ ｔ Ｉ ｒ ｏ
黄 剑
（ 中国船舶重工集 团公司第七二五研究所 ， 河南 洛 阳 ４１３ ） ７０９
摘
要： 文章介绍 了基于计算机平台的虚拟仪器的概念 、 结构原理 、 发展方 向和应用情况 。 并分析了虚拟仪器测控软件结构及其软件开发平 台。
关键词 ： 虚拟仪器 ； 计算机 ； 测控软件 ； 网络
１ 虚 拟仪器 的概念
微 软 Ｗｉ ｏｓ Ｐ ．Ｅ ｎ ｗ 、Ｎ Ｔ技术 和 Ａ ｐ ｃＯ 。 除 了融 ｄ Ｘ ｐｌ Ｍａ ＳＸ ｅ
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 ， 而使它 们身价 颇 高且 很不容 易更新 。 从