虚拟仪器技术的研究及应用

    随着计算机技术的突飞发展,计算机产品得到广泛普及。虚拟仪器技术应运而生并得到迅速发展。虚拟仪器技术把计算机技术与仪器技术完美地结合起来,开辟了现代仪器技术的新天地。在虚拟仪器(Virtual In-struments简称VI)系统中,用灵活强大的计算机软件代替传统仪器的某些硬件,用人们的智力资源代替许多物质资源,特别是系统中应用计算机直接参与测试信号的产生和测量特征的解析,从而使传统仪器中的一些硬件甚至整台仪器从系统中消失,而由计算机的软件资源来完成它们的功能。目前,在一些发达国家VI技术非常发达, VI产品的应用非常普遍,而在我国基本上还处于传统测试仪器与计算机脱离的状态, VI技术仅限在一些高校中得到研究,并推出产品,VI的发展潜力很大。研究与应用VI技术,可以迅速发展我国的电子仪器产业,提高工业界的测试水平,将有更加深远的意义

    1　虚拟仪器的概念及特点

    仪器技术与计算机技术深层次的结合便创造了虚拟仪器的概念,虚拟仪器是计算机资源(处理器、存储器、显示器等),仪器硬件(信号调理器、AD、DA、数字输入输出、定时器等)与用于数据分析、过程通信及图形用户界面的应用软件有机的结合。简而言之, VI系统是由计算机、应用软件和仪器硬件组成的。用户可以通过友好的图形界面(这里称作虚拟前面板)操作本台计算机,如同操作功能相同的单台传统仪器一样。VI以透明的方式把计算机资源和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起,通过软件实现对数据的分析处理、表达以及图形化用户接口。

    与传统非数字化仪器相比,虚拟仪器具有许多优点和优势。首先VI具有极大的灵活性,给定计算机的运算能力和必要的仪器硬件后,构造和使用VI的关键在于应用软件,应用软件为用户构造、使用VI提供了集成开发环境、高水平的仪器硬件接口和用户接口。所以在一定程度上VI是硬件的软件化,只要改变软件内容,就可以改变VI的功能和应用场合,例如:虚拟信号分析仪,可以用于桥梁振动测试,也可以用于材料残缺研究,还可以用于频谱分析等。因为它们的数据采集功能基本相同,应用不同的软件可以完成不同的功能。其次是VI的模块化,从虚拟仪器的体系结构上,将其分为不同的模块,例如:数据采集与控制模块,数据分析模块,数据表达模块等,这样用户就可以选用不同的功能模块,为自己研究开发的项目设计、构造高性能的测试系统。第三, VI的前面板设计形象、方便,随着计算机软件的日益强大,软件库可以提供丰富的按钮、旋钮、箭头等控件图标,设计更加形象的VI前面板变得越来越容易。先进的计算机技术,使VI前面板比传统仪器面板更加形象、合理。此外, VI还具有成本低、测试自动化程度高等特点。