虚拟仪器技术及其新进展

　　1　引　　言

　　近几年,基于计算机的仪器(也称为虚拟仪器)发展非常迅速。和传统仪器不同,虚拟仪器本质上是一个开放式的结构,用户能够根据自己的需要定义仪器的功能。它是依赖软件,通过计算机来控制测试硬件、分析和提供测试数据的仪器。它没有专门的前面板、显示器和电源,硬件通常在PC或VXI/CPCI主机中,所有仪器面板和显示器都在监视器上模拟,所以称为虚拟仪器。目前,虚拟仪器有2类:一类是基于PC的仪器,它是由PC、能插入PC机箱的插卡或模块和相关测试软件(如LabVIEW、LabWindows/CVI、HP2VEE、TestPoint等)所构成。采用这种结构能构成基于PC的示波器、任意波形发生器、波形分析仪、函数发生器、逻辑分析仪、电压表和数据采集产品:另一类虚拟仪器是基于VXI和CPCI/PXI模块的测试系统。采用这种结构能构成用于生产测试的高性能专用测试系统、数据采集系统和自动测试设备(ATE)。虚拟仪器为用户提供了一个用户界面友好、结构开放的测试系统。它的特点是价格适中、功能强、测试速度快、可重组。软件系统是虚拟仪器的核心,“软件就是仪器”。

　　2　虚拟仪器技术的组成

　　虚拟仪器(virtual instrument,VI)最早是适应PC卡式仪器于1986年由NI公司提出的,它的出现逐步改变了测量和自动化的方法。所谓虚拟仪器,简单地说就是一组完成传统仪器功能的硬件和软件部件。虚拟仪器通过软件将通用计算机与仪器硬件结合起来,用户可以通过友好的图形界面(通常称为虚拟面板)操作这台计算机,就像在操作自己定义、自己设计的一台单个传统仪器一样。VI透明地将计算机资源和仪器硬件(如A/D、D/A、数字I/O、定时器和信号调理器等)的测试、控制能力结合在一起,通过软件实现数据的分析处理和表达,从而能更迅速、更经济、更灵活地解决测试问题,并有效地降低了系统组建成本。

　　虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件,结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。

　　2.1　高效的软件

　　软件是虚拟仪器技术中最重要的部分。功能强大、现成即用的软件使整个过程自动进行。使用正确的软件工具并通过设计或调用特定的程序模块,可以高效地创建自己的应用以及友好的人机交互界面[1]。

　　标准图形化编程软件———LabVIEW,不仅能轻松方便地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,并显示结果。此外更多交互式的测量工具和更高层的系统管理软件工具,可满足对高性能应用的设计需求。借助功能强大的软件,就可以在仪器中创建智能性和决策功能,从而发挥虚拟仪器技术在测试应用中的强大优势。