虚拟仪器简介课件

虚拟仪器简介虚拟仪器简介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目录仪器仪表技术的主要发展阶段2

1仪器仪表技术的主要发展阶段123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）模拟指针式及数字式电子仪表（以小规模集成电路为基础）1仪器仪表技术的主要发展阶段123电磁指针式仪表模拟3

1仪器仪表技术的主要发展阶段456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）多功能自动测试系统（融合电子测量、自动控制和计算机技术，是基于物理硬件为基础的传统仪器技术发展的高级阶段）虚拟仪器技术新阶段（21世纪的发展方向）1仪器仪表技术的主要发展阶段456智能化电子仪器仪表4

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5

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测量仪器技术计算机技术总线技术全新的仪器63虚拟仪器的特点1打破了传统仪器的封闭性把仪器的绝大部分硬件变成计算机上的文件23用户可以自行定义、自行设计、自行组建自己需要的仪器可将组建的多种仪器存放在计算机的仪器库中45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特点3虚拟仪器的特点1打破了传统仪器的封闭性把仪器的绝大部分硬7

利用计算机强大的软件功能实现信号调理和数据的运算、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实质利用计算机强大的软件利用相应的接口设备完实质8比较虚拟仪器和传统仪器的比较虚拟仪器传统仪器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比较虚拟仪器和传统仪器的比较虚拟仪器传统仪器仪器厂商定义用户9

DIGITALDIGITALDIGITALDIGITALDIGITALDIGITALDIGITAL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，并成为机器人技术的核心。DIGITALDIGITALDIGITAL10

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VXI仪器系统CustomerRelationshipManagementGPIB仪器控制系统数据采集卡系统4虚拟仪器的结构计算机硬件接虚拟仪器基本VXI仪器11

其它计算机硬件现场总线设备USB仪器PXI仪器VXI仪器数据采集与控制计算机（系统软件）4.1虚拟仪器的硬件结构数据采集卡GPIB接口仪器测试对象其它计算机现场总线USB仪器PXI仪器VXI仪器数据采12

4.2虚拟仪器的软件结构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。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,VisualC++,Delphi等;基于图形化编程环境的平台，如LabVIEW和HPVEE等仪器驱动程序应用软件开发环境I/O接口软件4.2虚拟仪器的软件结构I/O接口软件存在13

虚拟仪器的应用领域电子测试机械控制汽车测试声学测试食品加工机器人振动测试制药生产5虚拟仪器的应用领域虚拟仪器的电子测试机械控制汽车测试声学测试食品加工机器14

网络化网络化外挂式外挂式PXI高精度集成基于Linux虚拟仪器的发展趋势网络化网络化外挂式外挂式PXI高精度集成基于Linu15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(MeasurmentandControlNetworks)方面的标准正在积极进行，并取得了一定进展。

网络化虚拟仪器

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。

PXI型高精度集成虚拟仪器6虚拟仪器的发展趋势根据虚拟仪器的特性，能够方便地将虚拟仪器组成166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

基于Windows操作系统的应用程序占用内存大，系统稳定性不理想，常出现“死机”现象

基于Linux操作系统的虚拟仪器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

6虚拟仪器的发展趋势L目前主流的虚拟基于Windows操作176虚拟仪器的发展趋势

在Linux平台上几乎能使用所有流行的开发软件，如C++，FORTRAN,JAVA等

Linux是真正的多任务的操作系统，可以同时执行几个程序

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.

基于Linux的虚拟仪器基于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

6虚拟仪器的发展趋势在Linux平台上几乎能使186虚拟仪器的发展趋势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PCI总线的虚拟仪器在插入DAQ时都需要打开机箱等，比较麻烦

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

0102主机上的PCI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

036虚拟仪器的发展趋势PC-DAQ式虚拟仪器是19

NationalInstruments（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。

7NI简介NationalInstruments（美国国家仪器20

NI产品的广泛应用更快更省钱共同目标更好电子机械化工生物医药教育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通信汽车制造科研500多种软硬件产品NI产品的广泛应用更快更省钱共同目标更好电子生物从日21

NI的最佳产品在全球测量行业内首屈一指GPIB接口卡VXI控制器插入式数据采集卡TestStandLabVIEWPXI模块化仪器系统NI的最佳产品在全球测量行业内首屈一指GPIB接口卡22

谢谢！谢谢！23虚拟仪器简介虚拟仪器简介24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目录仪器仪表技术的主要发展阶段25

1仪器仪表技术的主要发展阶段123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）模拟指针式及数字式电子仪表（以小规模集成电路为基础）1仪器仪表技术的主要发展阶段123电磁指针式仪表模拟26

1仪器仪表技术的主要发展阶段456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）多功能自动测试系统（融合电子测量、自动控制和计算机技术，是基于物理硬件为基础的传统仪器技术发展的高级阶段）虚拟仪器技术新阶段（21世纪的发展方向）1仪器仪表技术的主要发展阶段456智能化电子仪器仪表27

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28

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测量仪器技术计算机技术总线技术全新的仪器293虚拟仪器的特点1打破了传统仪器的封闭性把仪器的绝大部分硬件变成计算机上的文件23用户可以自行定义、自行设计、自行组建自己需要的仪器可将组建的多种仪器存放在计算机的仪器库中45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特点3虚拟仪器的特点1打破了传统仪器的封闭性把仪器的绝大部分硬30

利用计算机强大的软件功能实现信号调理和数据的运算、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实质利用计算机强大的软件利用相应的接口设备完实质31比较虚拟仪器和传统仪器的比较虚拟仪器传统仪器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比较虚拟仪器和传统仪器的比较虚拟仪器传统仪器仪器厂商定义用户32

DIGITALDIGITALDIGITALDIGITALDIGITALDIGITALDIGITAL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，并成为机器人技术的核心。DIGITALDIGITALDIGITAL33

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VXI仪器系统CustomerRelationshipManagementGPIB仪器控制系统数据采集卡系统4虚拟仪器的结构计算机硬件接虚拟仪器基本VXI仪器34

其它计算机硬件现场总线设备USB仪器PXI仪器VXI仪器数据采集与控制计算机（系统软件）4.1虚拟仪器的硬件结构数据采集卡GPIB接口仪器测试对象其它计算机现场总线USB仪器PXI仪器VXI仪器数据采35

4.2虚拟仪器的软件结构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。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,VisualC++,Delphi等;基于图形化编程环境的平台，如LabVIEW和HPVEE等仪器驱动程序应用软件开发环境I/O接口软件4.2虚拟仪器的软件结构I/O接口软件存在36

虚拟仪器的应用领域电子测试机械控制汽车测试声学测试食品加工机器人振动测试制药生产5虚拟仪器的应用领域虚拟仪器的电子测试机械控制汽车测试声学测试食品加工机器37

网络化网络化外挂式外挂式PXI高精度集成基于Linux虚拟仪器的发展趋势网络化网络化外挂式外挂式PXI高精度集成基于Linu38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(MeasurmentandControlNetworks)方面的标准正在积极进行，并取得了一定进展。

网络化虚拟仪器

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。

PXI型高精度集成虚拟仪器6虚拟仪器的发展趋势根据虚拟仪器的特性，能够方便地将虚拟仪器组成396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

基于Windows操作系统的应用程序占用内存大，系统稳定性不理想，常出现“死机”现象

基于Linux操作系统的虚拟仪器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

6虚拟仪器的发展趋势L目前主流的虚拟基于Windows操作406虚拟仪器的发展趋势

在Linux平台上几乎能使用所有流行的开发软件，如C++，FORTRAN,JAVA等

Linux是真正的多任务的操作系统，可以同时执行几个程序

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.

基于Linux的虚拟仪器基于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

6虚拟仪器的发展趋势在Linux平台上几乎能使416虚拟仪器的发展趋势PC-DAQ式虚拟仪器是现在比较流行的虚拟仪器系统，但是，