虚拟仪器简介(1)
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虚拟仪器简介(1)
6 虚拟仪器的发展趋势
Linux是真正 的多任务的操作 系统，可以同时 执行几个程序
在Linux平台 上几乎能使用所 有流行的开发软 件，如C++ ， FORTRAN, JAVA等
基于 Linux的 虚拟仪器
Linux允许多 个用户同时登录 ，充分利用操作 系统的资源
每个程序都有自己的 主内存区，系统处理 主内存区是采取保护 的方式，可避免因一 个程序的执行失败而 引起整个系统瘫痪.
技术的核心。
虚拟仪器简介(1)
4 虚拟仪器的结构
计算机
硬件接 口模块
虚拟仪器 软件
基本 构成
数据采集卡系统 GPIB仪器控制系统 VXI仪器系统
虚拟仪器简介(1)
4.1 虚拟仪器的硬件结构
测试对象
VXI仪器
GPIB接口 仪器
数据采集卡
USB仪器
现场总线 设备
PXI仪器
数据采集与控制
其它计算机 硬件
联盟成员。
NI提出“软件就是仪 器”的口号，开辟了 “虚拟仪器”的崭新 测量概念。20多年来， NI不断致力于开发基 于计算机的测试测量 与自动化平台。长远 的发展目标保证NI的 产品具有长期的兼容 性，并享有完善的技
术支持。
虚拟仪器简介(1)
NI产品的广泛应用
生物 医药 教育
电子 机械 化工
通信 汽车制造
1 打破了传统仪器的封闭性 2 把仪器的绝大部分硬件变成计算机上的文件
特 点
3 用户可以自行定义、自行设计、自行组建自己需要的仪器 4 可将组建的多种仪器存放在计算机的仪器库中 5 配以通讯卡和传感器
6 构成功能、性能、外观和操作方式都和传统仪器相同或 超过传统仪器的新型概念仪器系统
虚拟仪器简介(1)
境的平台，如L abVIEW和HPVEE等
虚拟仪器简介(1)
5 虚拟仪器的应用领域
声学测试
汽车测试
电子测试
虚拟仪器的
振动测试
应用领域
机器人
制药生产
机械控制
食品加工
虚拟仪器简介(1)
网络化
虚拟仪器的 发展趋势 PXI高精度集成
外挂式
基于Linux
虚拟仪器简介(1)
6 虚拟仪器的发展趋势
网络化虚拟仪器
虚拟仪器简介(1)
2020/12/5
虚拟仪器简介(1)
目录
仪器仪表技术的主要发展阶段 虚拟仪器的概念 虚拟仪器的特点 虚拟仪器的结构 虚拟仪器的应用 虚拟仪器的发展趋势
虚拟仪器简介(1)
1 仪器仪表技术的主要发展阶段
1
2
3
电磁指针式仪 表
（电磁技术为 基础）
模拟指针式电 子仪表
（以分立元件 为基础）
再见，see you again
2020/12/5
虚拟仪器简介(1)
PXI型高精度集成虚拟仪器
PXI系统高度的可扩展性和良好的兼容性，以及比VXI系统 更高的性价比，将使它成为未来大型高精度集成测试系统的主 流虚拟仪器平台。
虚拟仪器简介(1)
6 虚拟仪器的发展趋势
L
目前主流的虚拟 仪器主要是基于 Windows操作系统， 主要面向大众用户
在工业现场应用 场合，多任务并行是 经常要解决的问题， 然而基于Windows 操作系统的应用程 序并不能真正实现 实时多任务并行处理
实质
利用计算机强大的软件 功能实现信号调ຫໍສະໝຸດ Baidu和数 据的运算、分析、处理
利用相应的接口设备完 成信号的采集、输入/输 出，从而完成各种仪器 功能
虚拟仪器简介(1)
虚拟仪器和传统仪器的比较
仪器厂商定义 硬件是关键 仪器的功能和规模已固定 多为实验室拥有 技术更新慢 开发和维护费用高 价格昂贵 系统封闭，与其它设备的 连接受限
基于Linux的虚拟仪器更容易满足多任务并行处理及现场检测和控制要求
虚拟仪器简介(1)
6 虚拟仪器的发展趋势
01
PC-DAQ式虚 拟仪器是现在比 较流行的虚拟仪 器系统，但是， 由于基于PC I总 线的虚拟仪器在 插入DAQ时都需 要打开机箱等，
比较麻烦
02
主机上的PC I插 槽有限，再加上 测试信号直接进 入计算机，各种 现场的被测信号 对计算机的安全 造成很大的威胁
完成对某一待定仪器的 控制与通信的软件程序 ，每个仪器模块均有自 己的仪器驱动程序。实 质是为用户提供用于仪 器操作的较抽象的操作 函数集。虚拟仪器驱动 程序是连接上层应用程 序与底层I/O接口软件 的纽带和桥梁。
将计算机的数据分 析和显示功能与仪器 驱动器融合在一起。 基于传统的文本语言
式的平台，如 LabWindows/CVI, Visual C+ + , Delphi 等;基于图形化编程环
03
计算机内部 的强电磁干扰 对被测信号也 会造成很大的
影响
以USB接口方式的外挂式虚拟仪器系统将成为今后 廉价型虚拟仪器测试系统的主流
虚拟仪器简介(1)
7 NI简介
National Instruments（美国 国家仪器有限公司，
简称为 NI）创立于1976年， 总部设于Texas州的 Austin，在世界各地 设有50多个分公司和 办事处，和众多系统
科研
从日本的汽车测试
澳洲的心脏 起搏器设计验证
英国电信电话 线路性能测试
500多种软硬件产品 虚拟仪器简介(1)
NI 的最佳产品
VXI控
GPIB
制器
接口卡
PXI模 块化仪 器系统
在全球测量 行业内首屈 一指
插入式 数据采
集卡
LabVI EW
TestSt and
虚拟仪器简介(1)
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
模拟指针式及 数字式电子仪 表
（以小规模集 成电路为基础）
虚拟仪器简介(1)
1 仪器仪表技术的主要发展阶段
4
5
6
智能化电子仪器仪 表
（以大规模和超大 规模集成电路为基 础）
多功能自动测试系
虚拟仪器技术新阶
统（融合电子测量、 段
自动控制和计算机
技术，是基于物理 （21世纪的发展方
硬件为基础的传统 向）
比较
用户自己定义 软件是关键 系统的功能和规模可需改 个人可以拥有一个实验室 技术更新快 节省开发和维护费用 价格低，可重复利用 基于计算机的开放系统， 方便与外设和网络连接
虚拟仪器简介(1)
虚拟仪器最终要取代大量的传统仪器 成为仪器领域的主流产品，成为测量、 分析控制自动化仪表的核心，并成为机器人
仪器技术发展的高
级阶段）
虚拟仪器简介(1)
2 虚拟仪器的基本概念
在以计算机为核心的硬件平台上 配合以相应的输入/输出口 具有计算机显示的虚拟面板 由测试软件来实现测试功能 一种计算机仪器系统
虚拟仪器简介(1)
虚拟仪器
测量仪器技术 计算机技术
总线技术
全新的仪器 技术
虚拟仪器简介(1)
3 虚拟仪器的特点
根据虚拟仪器的特性，能够方便地将虚拟仪器组成计算机网络。 利用网络技术将分散在不同地理位置不同功能的测试设备联系在一起， 使昂贵的硬件设备、软件在网络上得以共享，减少了设备重复投资。 现在，有关MCN (Measurment and Control Networks)方面的标准正在 积极进行，并取得了一定进展。
计算机
虚拟仪器简介(1)
4.2 虚拟仪器的软件结构
I/O接口软件
仪器驱动程序
应用软件开发环境
I/O接口软件存在于 仪器(即I/O接口设备)与 仪器驱动程序之间，是 一个完成对仪器寄存器 进行直接存取数据操作 ，并为仪器与仪器驱动 程序提供信息传递的底 层软件，是实现开放的 、统一的虚拟仪器系统
的基础与核心。
6 虚拟仪器的发展趋势
Linux是真正 的多任务的操作 系统，可以同时 执行几个程序
在Linux平台 上几乎能使用所 有流行的开发软 件，如C++ ， FORTRAN, JAVA等
基于 Linux的 虚拟仪器
Linux允许多 个用户同时登录 ，充分利用操作 系统的资源
每个程序都有自己的 主内存区，系统处理 主内存区是采取保护 的方式，可避免因一 个程序的执行失败而 引起整个系统瘫痪.
技术的核心。
虚拟仪器简介(1)
4 虚拟仪器的结构
计算机
硬件接 口模块
虚拟仪器 软件
基本 构成
数据采集卡系统 GPIB仪器控制系统 VXI仪器系统
虚拟仪器简介(1)
4.1 虚拟仪器的硬件结构
测试对象
VXI仪器
GPIB接口 仪器
数据采集卡
USB仪器
现场总线 设备
PXI仪器
数据采集与控制
其它计算机 硬件
联盟成员。
NI提出“软件就是仪 器”的口号，开辟了 “虚拟仪器”的崭新 测量概念。20多年来， NI不断致力于开发基 于计算机的测试测量 与自动化平台。长远 的发展目标保证NI的 产品具有长期的兼容 性，并享有完善的技
术支持。
虚拟仪器简介(1)
NI产品的广泛应用
生物 医药 教育
电子 机械 化工
通信 汽车制造
1 打破了传统仪器的封闭性 2 把仪器的绝大部分硬件变成计算机上的文件
特 点
3 用户可以自行定义、自行设计、自行组建自己需要的仪器 4 可将组建的多种仪器存放在计算机的仪器库中 5 配以通讯卡和传感器
6 构成功能、性能、外观和操作方式都和传统仪器相同或 超过传统仪器的新型概念仪器系统
虚拟仪器简介(1)
境的平台，如L abVIEW和HPVEE等
虚拟仪器简介(1)
5 虚拟仪器的应用领域
声学测试
汽车测试
电子测试
虚拟仪器的
振动测试
应用领域
机器人
制药生产
机械控制
食品加工
虚拟仪器简介(1)
网络化
虚拟仪器的 发展趋势 PXI高精度集成
外挂式
基于Linux
虚拟仪器简介(1)
6 虚拟仪器的发展趋势
网络化虚拟仪器
虚拟仪器简介(1)
2020/12/5
虚拟仪器简介(1)
目录
仪器仪表技术的主要发展阶段 虚拟仪器的概念 虚拟仪器的特点 虚拟仪器的结构 虚拟仪器的应用 虚拟仪器的发展趋势
虚拟仪器简介(1)
1 仪器仪表技术的主要发展阶段
1
2
3
电磁指针式仪 表
（电磁技术为 基础）
模拟指针式电 子仪表
（以分立元件 为基础）
再见，see you again
2020/12/5
虚拟仪器简介(1)
PXI型高精度集成虚拟仪器
PXI系统高度的可扩展性和良好的兼容性，以及比VXI系统 更高的性价比，将使它成为未来大型高精度集成测试系统的主 流虚拟仪器平台。
虚拟仪器简介(1)
6 虚拟仪器的发展趋势
L
目前主流的虚拟 仪器主要是基于 Windows操作系统， 主要面向大众用户
在工业现场应用 场合，多任务并行是 经常要解决的问题， 然而基于Windows 操作系统的应用程 序并不能真正实现 实时多任务并行处理
实质
利用计算机强大的软件 功能实现信号调ຫໍສະໝຸດ Baidu和数 据的运算、分析、处理
利用相应的接口设备完 成信号的采集、输入/输 出，从而完成各种仪器 功能
虚拟仪器简介(1)
虚拟仪器和传统仪器的比较
仪器厂商定义 硬件是关键 仪器的功能和规模已固定 多为实验室拥有 技术更新慢 开发和维护费用高 价格昂贵 系统封闭，与其它设备的 连接受限
基于Linux的虚拟仪器更容易满足多任务并行处理及现场检测和控制要求
虚拟仪器简介(1)
6 虚拟仪器的发展趋势
01
PC-DAQ式虚 拟仪器是现在比 较流行的虚拟仪 器系统，但是， 由于基于PC I总 线的虚拟仪器在 插入DAQ时都需 要打开机箱等，
比较麻烦
02
主机上的PC I插 槽有限，再加上 测试信号直接进 入计算机，各种 现场的被测信号 对计算机的安全 造成很大的威胁
完成对某一待定仪器的 控制与通信的软件程序 ，每个仪器模块均有自 己的仪器驱动程序。实 质是为用户提供用于仪 器操作的较抽象的操作 函数集。虚拟仪器驱动 程序是连接上层应用程 序与底层I/O接口软件 的纽带和桥梁。
将计算机的数据分 析和显示功能与仪器 驱动器融合在一起。 基于传统的文本语言
式的平台，如 LabWindows/CVI, Visual C+ + , Delphi 等;基于图形化编程环
03
计算机内部 的强电磁干扰 对被测信号也 会造成很大的
影响
以USB接口方式的外挂式虚拟仪器系统将成为今后 廉价型虚拟仪器测试系统的主流
虚拟仪器简介(1)
7 NI简介
National Instruments（美国 国家仪器有限公司，
简称为 NI）创立于1976年， 总部设于Texas州的 Austin，在世界各地 设有50多个分公司和 办事处，和众多系统
科研
从日本的汽车测试
澳洲的心脏 起搏器设计验证
英国电信电话 线路性能测试
500多种软硬件产品 虚拟仪器简介(1)
NI 的最佳产品
VXI控
GPIB
制器
接口卡
PXI模 块化仪 器系统
在全球测量 行业内首屈 一指
插入式 数据采
集卡
LabVI EW
TestSt and
虚拟仪器简介(1)
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
模拟指针式及 数字式电子仪 表
（以小规模集 成电路为基础）
虚拟仪器简介(1)
1 仪器仪表技术的主要发展阶段
4
5
6
智能化电子仪器仪 表
（以大规模和超大 规模集成电路为基 础）
多功能自动测试系
虚拟仪器技术新阶
统（融合电子测量、 段
自动控制和计算机
技术，是基于物理 （21世纪的发展方
硬件为基础的传统 向）
比较
用户自己定义 软件是关键 系统的功能和规模可需改 个人可以拥有一个实验室 技术更新快 节省开发和维护费用 价格低，可重复利用 基于计算机的开放系统， 方便与外设和网络连接
虚拟仪器简介(1)
虚拟仪器最终要取代大量的传统仪器 成为仪器领域的主流产品，成为测量、 分析控制自动化仪表的核心，并成为机器人
仪器技术发展的高
级阶段）
虚拟仪器简介(1)
2 虚拟仪器的基本概念
在以计算机为核心的硬件平台上 配合以相应的输入/输出口 具有计算机显示的虚拟面板 由测试软件来实现测试功能 一种计算机仪器系统
虚拟仪器简介(1)
虚拟仪器
测量仪器技术 计算机技术
总线技术
全新的仪器 技术
虚拟仪器简介(1)
3 虚拟仪器的特点
根据虚拟仪器的特性，能够方便地将虚拟仪器组成计算机网络。 利用网络技术将分散在不同地理位置不同功能的测试设备联系在一起， 使昂贵的硬件设备、软件在网络上得以共享，减少了设备重复投资。 现在，有关MCN (Measurment and Control Networks)方面的标准正在 积极进行，并取得了一定进展。
计算机
虚拟仪器简介(1)
4.2 虚拟仪器的软件结构
I/O接口软件
仪器驱动程序
应用软件开发环境
I/O接口软件存在于 仪器(即I/O接口设备)与 仪器驱动程序之间，是 一个完成对仪器寄存器 进行直接存取数据操作 ，并为仪器与仪器驱动 程序提供信息传递的底 层软件，是实现开放的 、统一的虚拟仪器系统
的基础与核心。