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    什么叫“虚拟仪器”

    来宝网2007年11月1日 13:32 点击:1710

    虚拟仪器(Virtual Instruments简称VI)技术发展非常迅速,所有测量测试仪器的主要功能可由①数据采集②数据测试和分析③结果输出显示等三大部分组成,其中数据分析和结果输出完全可由基于计算机的软件系统来完成,因此只要另外提供?#27426;?#30340;数据采集?#24067;?#23601;可构成基于计算机组成的测量测试仪器。基于计算机的数字化测量测试仪器就称之为虚拟仪器(VI)。注意:这里所指的虚拟仪器和EDA仿真软件中的虚拟仪器概念完全不同,它可以完全替代传统台式测量测试仪器。而EDA仿真软件中的虚拟仪器是纯软件的、仿真的。

    虚拟仪器可使用相同的?#24067;?#31995;?#24120;?#36890;过不同的软件就可以实现功能完全不同的各种测量测试仪器,即软件系统是虚拟仪器的核心,软件可以定义为各种仪器,因此可以说“软件即仪器”。

    仪器的分类:

    虚拟仪器的发展随着微机的发展和采用总线方式的不同,可分为五种类型:

    第一类:PC总线——插卡型虚拟仪器

    这种方式借助于插入计算机内的数据采集卡与专用的软件如LabVIEW相结合(注:美国NI公司的Labview是图形化编程工具,它可以通过各种控件自已组建各种仪器。Labview/cvi是基于文本编程的程序员提供高效的编程工具,通过三种编程语言Visual C++,

    Visual Basic,Labviews/cvi构成测试系?#24120;?#23427;充分利用计算机的总线、机箱、电源及软件的便利。但是受PC机机箱和总线限制,且有电源功?#20160;?#36275;,机箱内部的噪声电平较高,插槽数目也?#27426;啵?#25554;槽尺寸比较小,机箱内无屏蔽等缺点。另外,ISA总线的虚拟仪器已经淘汰,PCI总线的虚拟仪器价格比较昂贵。

    第二类:并行口?#21483;?#25311;仪器

    最新发展的一系列可连接到计算机并行口的测试装置,它们把仪器?#24067;?#38598;成在一个采集?#24515;凇?#20202;器软件装在计算机上,通常可以完成各种测量测试仪器的功能,可以组成数字存储示波器、频谱分析仪、逻缉分析仪、任意波形发生器、频率计、数字万用表、功率计、程控稳压电源、数据记录仪、数据采集器。美国LINK公司的DSO-2XXX系列虚拟仪器,它们的最大?#20040;?#26159;可以与笔记本计算机相连,方便野外作业,又可与台式PC机相连,实现台式和便携式两用,非常方便。由于其价格低廉、用途广泛,特别适合于研发部门和各种教学实验室应用。

    第三类:GBIB总线方式的虚拟仪器

    GPIB技术是IEEE488标准的虚拟仪器早期的发展阶段。它的出?#36136;?#30005;子测量独立的单台手工操作向大规模自动测试系统发展,典型的GPIB系统由一台PC机、一块GPIB接口卡和若?#21830;˙PIB形式的仪器通过GPIB电缆连接而成。在标准情况下,一块GPIB接口可带多达14台仪器,电缆长度可达40米。GPIB技术可用计算机实现对仪器的操作和控制,替代传统的人工操作方式,可以很多方便地?#35759;?#21488;仪器组合起来,形成自动测量系统。GPIB测量系统的结构和命令简单,主要应用于台式仪器,适合于精确度要求高的,但不要求对计算机高速传输?#32431;?#26102;应用。

    第四类:VXI总线方?#21483;?#25311;仪器

    VXI总线是一?#25351;?#36895;计算机总线VME总线在VI领域的扩展,它具有稳定的电源,强有力的冷却能力和严格的RFI/EMI屏蔽。由于它的标准开放、结构紧凑、数据吞吐能力强、定时和同步精确、模块可重复利用、众多仪器厂家支持的优点,很快得到广泛的应用。经过十多年的发展,VXI系统的组建和使用越来越方便,尤其是组建大、中规模自动测量系统以及对速度、精度要求高的场合。有其他仪器无法比拟的优势。?#27426;?#32452;建VXI总线要求有机箱、零槽管理器及嵌入式控制器,造价比较高。

    第五类:PXI总线方?#21483;?#25311;仪器

    PXI总线方式是PCI总线内核技术增加了成熟的技术规范和要求形成的,增加了多板同步触发总线的技术规范和要求形成的,增加了多板发总线,以使用于相邻模块的高速通讯的局总线。PXI的高度可扩展性。PXI具有8个扩展槽,而台式PCI系统只有3~4个扩展槽,通过使用PCI—PCI桥接器,可扩展到256个扩展槽,台式PC的性能价格比和PCI总线面向仪器领域的扩展优势结合起来,将形成未来的虚拟仪器平台。

    虚拟仪器的发展过程有两条线:一、GPIB→VSI→PXI总线方式(适合大型高精度集成系?#24120;?BR>
    GPIB 于1978年?#36866;潰琕XI于1987年?#36866;潰琍XI于1997年?#36866;饋?BR>
    二、PC插卡→并口式→串口USB方式(适合于普及型的廉价系?#24120;?#26377;广阔的应用发展前景)

    PC插卡式于80年代初?#36866;潰?#24182;行口方式于1995年?#36866;潰?#20018;口USB方式于1999年?#36866;饋?BR>
    综上所述,虚拟仪器的发展取决于三个重要因素。①计算机是载体,②软件是核心③高质量的A/D采集卡及调理放大器是关键。

    无论哪种VI系?#24120;?#37117;是将?#24067;?#20202;器(调理放大器、A/D卡)搭载到笔记本电脑、台式PC 或工作站等各种计算机平台上,?#30001;?#24212;用软件而构成的,实现了用计算机的全数字化的采集测试分析。因此VI发展完全跟计算机的发展步伐同步。所以显示出VI的灵活性和强大的生命力。虚拟仪器的崛起是测试仪器技术的一次“革命”,是仪器领域的一个新的里程碑。未来的VI完全可以覆盖计算机辅助测试(CAT)的全部领域。几乎能替代所的模拟测试设备。它的重要意义和在于尚是一块处女地,有待我们去开拓,它有许多求知部分有待大家去填补。虚拟仪目的前景十分光明。基于计算机的全数字测量分析是采集测试分析的未来。

    但是这里值得指出的是“VIRTUAL”一词可以翻译成①“虚拟的”②“虚像的”③“实质上的”④“有效的”等几种意思。当前我们研制的虚拟仪器应该着重于功能上“实?#23454;?#8221;“有效的”仪器,不要片面地?#38750;?#8220;虚像的”,单纯地?#38750;?#22806;形上的相似而花大力气去模似老式仪器外形。这是一?#37995;?#21306;。我们应该在这里大力提倡?#38750;?#20202;器的功能和测试的精度及可靠性,达到一种真正高级仪器的测试效果,而不要误入歧途,去?#38750;?#22806;形上的相似,浪费大量的人力物力。

    虚似仪器的发展是信息技术的一个主要领域。对科学技术的发展和国防、工业、农业的生产不可估量的影响。可广泛应用于电子测量、振动分析、声学分析、?#25910;?#35786;断、?#25945;?#33322;空、军事工程、电力工程、机械工程、建筑工程、铁?#26041;?#36890;、地质勘探、生物医疗、教学及科研等诸多方面。

    所以说虚似仪器完全可以替代传统台式仪器!
    (来源: 来宝网 )


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