虚拟仪器论文

虚拟仪器论文

---虚拟仪器技术的发展趋势0906840403 李国香

记得早在选课的时候我就很好奇,什么是虚拟仪器,这么抽象的名词代表的究竟是什么样的高端技术。直到自己亲自经历上机操作画图才了解这是一个能改变、增减仪器系统功能的技术。通过网上查询的资料我了解到,近年来计算机技术、大规模集成电路技术和通讯技术的飞速发展使得仪器技术领域也发生了巨大的变化,它的出现彻底打破了传统仪器只能由生产厂家定义、用户无法改变的局面,从而使任何一个用户都可以用鼠标或按键在计算机显示屏上操作虚拟仪器软面板的各种“按钮”进行测试工作,并可以

根据不同的测试要求通过窗口切换不同的虚拟仪器。我觉得,这种具有“可开发性”和“可拓展性”的优越特点使得它存在强大的生命力和竞争力,特别适用于当今越来越复杂的测试需求。随着技术的不断成熟和发展,虚拟仪器的未来肯定一片光明,所以我想着重研究它的发展趋势。

虚拟仪器看似高深,说的通俗易懂点,就是在计算机上加上软件或硬件,使得主人在操作时就象是在操作一台自己设计的专用的电子仪器。在这个系统中,硬件仅仅是为了解决信号的输入输出,软件才是整个仪器系统的关键,任何一个使用者都可以通过修改软件的方法,很方便地改变、增减仪器系统的功能与规模,所以有“软件就是仪器”之说。灵活高效的软件、完全自定义的用户界面、模块化的硬件、提供全方位的系统集成,标准的软硬件平台,满足对同步和定时

应用的需求,可以广泛地应用在通讯、自动化、半导体、航空、电子、电力、生化制药、和工业生产等各种领域,这也预示着虚拟仪器的美好前景。

一个事物的成型、发展到兴起,与自身契合当下时代是离不开的,在这个讲究高效的社会,利用labview软件人们可以高效地创建自己的应用以及友好的人机交互界面,而综合所有,虚拟仪器就有了它无可替代的优点和先进性,即性能高、扩展性强、开发时间少和无缝集成,而这些优点又将促进它进一步发展,到此,我们就可以在现有的基础上预测一下它的未来,和它最终的发展趋势。

一、外挂式虚拟仪器

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,而且,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威胁,同时,计算机内部的强电磁干扰对被测额信号也会造成很大的影响,故以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系统测试的主流。

2)PXI型高精度集成虚拟仪器测试系统

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。

3)网络化虚拟仪器

尽管Internet技术最初并没有考虑如何将嵌入式智能仪器设备连接在一起,不过NI等公司已开发了通过

Web浏览器观测这些嵌入式仪器设备的产品,使人们可以通过Internet操作仪器设备。根据虚拟仪器的特性,我们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方面的标准正在积极进行,并取得了一定进展。由此可见,网络化虚拟仪器将具有广泛的应用前景。

同时,虚拟仪器技术的四大优势

一、性能高

虚拟仪器技术是在PC技术的基础上发展起来的,所以完全“继承”了以现成即用的PC技术为主导的最新商业技术的优点,包括功能超卓的处理器和文件I/O,使您在数据高速导入磁盘的同时就能实时地进行

复杂的分析。此外,不断发展的因特网和越来越快的计算机网络使得虚拟仪器技术展现其更强大的优势。

二、扩展性强

NI的软硬件工具使得工程师和科学家们不再圈囿于当前的技术中。得益于NI软件的灵活性,只需更新您的计算机或测量硬件,就能以最少的硬件投资和极少的、甚至无需软件上的升级即可改进您的整个系统。在利用最新科技的时候,您可以把它们集成到现有的测量设备,最终以较少的成本加速产品上市的时间。

三、开发时间少

在驱动和应用两个层面上,NI高效的软件构架能与计算机、仪器仪表和通讯方面的最新技术结合在一起。NI设计这一软件构架的初衷就是为了方便用户的操作,同时还提供了灵活性和强大的功能,使您轻松

地配置、创建、发布、维护和修改高性能、低成本的测量和控制解决方案。

四、无缝集成

虚拟仪器技术从本质上说是一个集成的软硬件概念。随着产品在功能上不断地趋于复杂,工程师们通常需要集成多个测量设备来满足完整的测试需求,而连接和集成这些不同设备总是要耗费大量的时间。NI 的虚拟仪器软件平台为所有的I/O设备提供了标准的接口,帮助用户轻松地将多个测量设备集成到单个系统,减少了任务的复杂性。

虚拟仪器技术不断地扩展其功能及应用范围。现在LabVIEW不仅能在PC上开发测试程序,而且可以在嵌入式处理器和FPGA上设计硬件。这一技术也将最终提供这样的一个独立环境,使用户可以从设计测试系统到定义硬件的功能,如图3所示。测试工程师

将能使用合适的功能来进行系统级的设计。当他们需要定义专门的测量功能时,他们也将可以用同样的软件工具来“细化”到合适的级别以定义测量的功能。例如,工程师可以开发LabVIEW程序来使用模块化仪器进行某些测量,如DC电压和上升时间。当工程师需要开发专门的测量时,他们也可以使用LabVIEW 对原始的测量数据进行分析,从而开发出专门的测量,比如峰值检测。如果在某些情况下他们需要使用一些新的硬件功能来实现测量,如定制的触发,那么他们可以用LabVIEW定义一个触发和滤波方案,并嵌入到仪器卡上的FPGA中。

虚拟仪器技术已成为测试、工业I/O和控制和产品设计的主流技术,随着虚拟仪器技术的功能和性能已被不断地提高,如今在许多应用中它已成为传统仪器的主要替代方式。随着PC、半导体和软件功能的

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