虚拟仪器与传统仪器的区别与联系
虚拟仪器技术的应用与发展
虚拟仪器技术的应用与发展随着科技的不断进步，虚拟仪器技术已经成为了现代化实验室的必备工具。
虚拟仪器技术是一种基于计算机软件和硬件技术实现的仪器技术，它可以模拟和替代传统的物理仪器，使得科研人员、工程师和学生能够更加方便、快捷地进行实验和研究。
本文将从虚拟仪器技术的定义、应用、优势和发展等方面进行介绍。
一、虚拟仪器技术的定义虚拟仪器技术是一种基于计算机软件和硬件技术实现的仪器技术，它可以模拟和替代传统的物理仪器，实现测试、控制、监测和分析等功能。
虚拟仪器技术主要包括虚拟测量仪器、虚拟控制仪器和虚拟分析仪器等。
虚拟测量仪器可以通过计算机软件和硬件来模拟传感器、示波器、频谱分析仪等传统的物理测量仪器；虚拟控制仪器可以通过计算机软件和硬件来模拟运动控制器、逻辑控制器等传统的物理控制仪器；虚拟分析仪器可以通过计算机软件和硬件来模拟数据分析仪、图像处理仪等传统的物理分析仪器。
二、虚拟仪器技术的应用虚拟仪器技术的应用非常广泛，可以在各个领域中得到应用。
以下列举几个典型的应用场景：1、科研实验室虚拟仪器技术可以在科研实验室中得到广泛的应用。
科研人员可以通过虚拟测量仪器来模拟实际的测量仪器，进行各种物理量的测量和分析。
虚拟控制仪器可以模拟实际的控制仪器，实现各种运动控制和逻辑控制。
虚拟分析仪器可以模拟实际的数据分析仪器，进行各种数据分析和图像处理。
2、工业自动化虚拟仪器技术可以在工业自动化领域中得到广泛的应用。
工程师可以通过虚拟测量仪器来模拟各种传感器和测量仪器，实现对工业生产过程的实时监测和控制。
虚拟控制仪器可以模拟各种运动控制器和逻辑控制器，实现对工业生产过程的自动化控制。
3、教育培训虚拟仪器技术可以在教育培训领域中得到广泛的应用。
学生可以通过虚拟测量仪器来模拟实际的测量仪器，进行各种物理量的测量和分析。
虚拟控制仪器可以模拟实际的控制仪器，实现各种运动控制和逻辑控制。
虚拟分析仪器可以模拟实际的数据分析仪器，进行各种数据分析和图像处理。
虚拟仪器简介
测量仪器发展至今，大体可以分为四个阶段：模拟仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器。
模拟仪器：这类仪器是以电磁感应基本定律为基础的指针仪器仪表。
基本结构是电磁机械式的，借助指针来显示最终结果，如指针式万用表、三级管电压表等。
这类仪器在某些实验室仍能看到。
数字化仪器：这类仪器目前相当普及，如数字电压表、数字频率计等。
这类仪器将模拟信号的测量转化为数字信号测量，并以数字方式输出最终结果，适用于快速响应和较高准确度的测量。
智能仪器：这类仪器内置微处理器，既能进行自动测试又具有一定的数据处理功能。
智能仪器的功能模块全部是以硬件和固化的软件的形式存在，无论是开发还是应用，都缺乏灵活性。
虚拟仪器：是现代计算机软、硬件技术和测量技术相结合的产物，是传统仪器观念的一次巨大变革，是将来仪器发展的一个重要方向。
虚拟仪器技术是美国国家仪器公司（National Instruments，NI）在1986年提出的一种构成仪器系统的新概念，其基本思想是：用计算机资源取代传统仪器中的输入、处理和输出等部分，实现仪器硬件核心部分的模块化和最小化；用计算机软件和仪器软面板实现仪器测量和控制功能。
所谓虚拟仪器，就是以计算机为核心的硬件平台上，其功能由用户设计和定义，具有虚拟面板，其测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。
虚拟仪器的实质是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出检测结果；利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理；利用I/O接口设备完成信号的采集、测量和调理，从而完成各种测试功能的一种计算机仪器系统。
使用者利用鼠标或键盘操作虚拟面板，就如同使用一台专用测量仪器一样。
因此，虚拟仪器的出现，使测量仪器和计算机的界限模糊了。
虚拟仪器的“虚拟”两字主要包含以下两方面的含义：（1）虚拟仪器的面板是虚拟的。
虚拟仪器面板上的各种“图标”与传统仪器面板上的各种“器件”所完成的功能是相同的。
虚拟仪器和传统仪器的比较
虚拟仪器和传统仪器的比较
作为全球虚拟仪器技术的领导者，NI仅在2004年就为客户提供了超过6,000,000套虚拟仪器测量设备。
25年来，工程师使用虚拟仪器技术将灵活的软件以及PC技术的强大功能引入测试、控制和设计应用，从而使得在直流（DC）至2.7GHz的范围内可以进行精确的模拟和数字测量。
本文阐述了虚拟仪器技术和传统仪器之间的兼容性和区别。
什么是虚拟仪器？它与传统仪器有何不同？
虚拟仪器由用户定义，而传统仪器则功能固定且由厂商定义。
图1、传统仪器（左图）和基于软件的虚拟仪器（右图）具有许多相同的结构组件，但是在体系结构原理上完全不同
每一个虚拟仪器系统都由两部分组成软件和硬件。
对于当前的测量任务，虚拟仪器系统的价格与具有相似功能的传统仪器相差无几，甚至比它少很多倍。
而且，由于虚拟仪器在测量任务需要改变时具有更大的灵活性，因而随着时间的流逝，节省的成本也不断累计。
不使用厂商定义的、预封装好的软件和硬件，工程师和科学家获得了最大的用户定义的灵活性。
传统仪器把所有软件和测量电路封装在一起利用仪器前面板为用户提供一组有限的功能。
而虚拟仪器系统提供的则是完成测量或控制任务所需的所有软件和硬件设备，功能完全由用户自定义。
此外，利用虚拟仪器技术，工程师和科学家们还可以使用高效且功能强大的软件来自定义采集、分析、存储、共享和显示功能。
这里有一些体现虚拟仪器灵活性的例子：
1.一个应用，不同的设备。
2016组态软件考试题目
组态软件入门考试题目一、简答题（30分）1.什么是虚拟仪器？虚拟仪器与传统仪器的区别是什么？虚拟仪器（Virtual Instrument ,VI）是基于计算机的仪器。
将仪器装入计算机。
以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。
传统仪器：关键是硬件，开发与维护费用高，技术更新周期长，价格高，厂商定义仪器功能，系统封闭、固定，不宜与其它设备连接。
虚拟仪器：关键是软件，开发与维护费用低，技术更新周期短，价格低，并且可重用性与可配置型强，用户定义仪器功能，系统开放、灵活，易于其他设备连接。
2.一个最基本的虚拟仪器程序（VI）包括哪几部分以及创建子VI的方法？前面板：交互式的用户界面。
程序框图：是程序源代码，用模块代替普通函数。
图标和连接器：用以识别VI的接口，以便在创以便在创建VI时调用另一个VI。
当一个VI应用在其它VI中，则称为子VI。
子VI相当于文本编程语言中的子程序。
VI创建子VI和有选定内容创建子VI。
3.DAQ系统的任务？DAQ系统由什么构成？DAQ系统的构成：传感器或转换器，信号调理，数据采集装置，驱动程序，硬件设备匹配的管理软件，应用软件和计算机。
二、设计题（70分）1.给定任意x,e（0≤e≤1），求表达式y=x-esin(x) 的值。
（15分）2.设计一个程序，进行2组数据采集，但在相同的时间内，一个采集了30点的数据，另一个采集了50点的数据。
用波形图显示测量结果。
（20分）3.设计一个评分程序，输入不同的分数会得到不同的评论。
分数小于60，“警告”指示灯会亮起来，同时显示字符串“你没有通过考试！”；分数在60－99之间，“通过”指示灯会亮起来，同时显示字符串“你考试通过了！”；分数为100，“恭喜”指示灯会亮起来，同时显示字符串“你是第一名！”；如果输入为0－100以外的数字，会有错误提示，同时显示字符串“错误！”。
（35分）。
传统仪器与虚拟仪器的对比
传统技术与虚拟技术的对比何森信息科学与技术学院 09自动化系 23220092204372 内容摘要：虚拟仪器技术发展非常迅速，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，因此只要另外提供一定的数据采集硬件，就可构成基于计算机组成的测量测试仪器。
当虚拟仪器出现后，人们称以前的仪器为传统仪器。
对比虚拟仪器和传统仪器间的特点，我们会发现它们之间的差别的确是很大的。
本文将从仪器的灵敏性、硬件性能、兼容性、测量输入信号特性、测量方法等方面将传统技术与虚拟技术对比，得出传统技术与虚拟技术的不同。
关键词：虚拟仪器；传统仪器；对比；灵敏性；兼容性；测量方法；测量输入信号特性所谓虚拟仪器是基于计算机的软硬件测试平台，它可代替传统的测量仪器.虚拟仪器通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合为一体，从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量，控制能力结合在一起，大大缩小了仪器硬件的成本和体积，并通过软件实现对数据的显示、存储以及分析处理。
从发展史看，电子测量仪器经历了由模拟仪器、智能仪器到虚拟仪器，由于计算机性能以摩尔定律（每半年提高一倍）飞速发展，已把传统仪器远远抛到后面，并给虚拟仪器生产厂家不断带来较高的技术更新速率。
比起传统仪器,虚拟仪器有着不可比拟的优势。
（一）灵敏性虚拟仪器概念的提出是针对于传统仪器而言的，它们之间的最大区别是由虚拟仪器提供的是完成测量或控制任务所需的所有软件和硬件设备，而功能是由用户定义。
而传统仪器则功能固定且由厂商定义，把所有软件和测量电路封装在一起利用仪器前面板为用户提供一组有限的功能。
而虚拟仪器则非常灵活，使用高效且功能强大的软件来自定义采集、分析、存储、共享和显示功能。
每一个虚拟仪器系统都由两部分组成——软件和硬件。
对于当前的测量任务，虚拟仪器系统的价格可能与具有相似功能的传统仪器相差无几，也可能比它少很多倍。
1.4 虚拟仪器与传统仪器的比较
1.4 虚拟仪器与传统仪器的比较多年来，虚拟仪器已经广泛的应用在数据采集、仪器控制、工业过程监控和实验室自动化测量领域。
虚拟仪器的概念也被科学家和工程师所熟知。
虚拟仪器是实实在在的电子测量仪器，虚拟的含义主要体现在将仪器的部分硬件功能及数据分析处理功能以软件的形式被虚拟化。
这与网络世界中虚拟的概念是完全不同的，网络世界中的虚拟表现出的是一种不存在的虚幻。
如何看待虚拟仪器？它与传统仪器间会有什么不同之处？它会取代传统仪器吗？正像当年数字式仪表刚刚出现时，也曾有过类似的问题提出：数字式仪表会取代模拟式仪表吗？当然是众说纷纭，可是直到今天数字式仪表也未能取代模拟式仪表，但数字化肯定是发展趋势。
比如：民用电度表基本上是已经数字化了！科学技术产品（人造物种）与自然界的物种类似，同样适用于“物竞天择，适者生存“，不适者将被淘汰的自然淘汰法则。
比如，我们所熟悉的数字BP机被汉字BP机取代，而汉字BP机则被模拟手机取代，现在数字手机已经完全取代了模拟手机。
但是可以说，在未来相当长的一段时间内虚拟仪器还不会取代模拟仪器，因为它们有各自的特点。
不管未来会发生什么样的变化，现在我们还是一起来看看虚拟仪器和传统仪器间的差别。
传统仪器的发展已经近百年了，虚拟仪器的出现不过才短短的二十多年。
正是由于它们之间存在着各自不同的特点和特性，所以目前还不存在着将来谁取代谁的问题。
未来，它们之间的关系仍旧是良好的一种互补关系。
关于虚拟仪器我们还要做更深一步的探讨。
第一，模拟电子（IC）技术仍主导着虚拟仪器的未来在此之前，我们一直强调虚拟仪器是基于计算机的测量仪器，软件在虚拟仪器中起着重要作用。
没错的确如此，可是千万不要忽视这样一个基本事实：模拟电子技术在虚拟仪器硬件（模块）中也同样承担的非常非常重要的作用。
虚拟仪器的测量原理是基于数据采集硬件，而数据采集硬件的核心部件是模数转换器（IC）。
可以说，模数转换器的特性决定了数据采集模块的特性，而数据采集卡的特性决定了整个测量仪器的基本特性。
虚拟仪器实践心得体会
随着科技的飞速发展，虚拟仪器技术作为一种新型的测试测量手段，已经在各个领域得到了广泛应用。
我有幸参与了虚拟仪器实践项目，通过这次实践，我对虚拟仪器技术有了更深入的了解，也收获了许多宝贵的经验和体会。
以下是我对虚拟仪器实践的一些心得体会。
一、虚拟仪器的概念及特点虚拟仪器（Virtual Instrument）是利用计算机技术，结合硬件和软件，实现对传统仪器的功能和性能的拓展和提升。
虚拟仪器具有以下特点：1. 高度集成化：虚拟仪器将传统的测试、测量、控制等功能集成在一个计算机平台上，大大提高了系统的集成度和可靠性。
2. 高度智能化：虚拟仪器通过软件编程，实现对测试数据的采集、处理、分析和显示等功能，提高了系统的智能化水平。
3. 高度灵活性：虚拟仪器可以根据用户需求进行定制，实现不同功能的测试、测量和控制。
4. 高度开放性：虚拟仪器采用开放性标准，便于与其他系统和设备进行连接和交互。
二、虚拟仪器实践过程1. 硬件平台搭建在虚拟仪器实践中，首先需要搭建硬件平台。
我们选择了基于PCI总线的数据采集卡作为硬件核心，配合各种传感器和执行器，实现了对被测对象的实时监测和控制。
2. 软件开发软件开发是虚拟仪器实践的核心环节。
我们采用LabVIEW作为软件开发平台，利用其图形化编程语言和丰富的库函数，实现了对硬件平台的控制、数据采集、处理和分析等功能。
3. 系统调试与优化在软件开发过程中，我们遇到了许多问题，如数据采集不稳定、信号处理不准确等。
通过不断调试和优化，我们逐步解决了这些问题，提高了系统的稳定性和准确性。
4. 系统测试与应用完成软件开发后，我们对虚拟仪器系统进行了全面测试，验证了系统的功能、性能和可靠性。
在实际应用中，虚拟仪器系统表现出了良好的性能，满足了用户的需求。
三、虚拟仪器实践心得体会1. 虚拟仪器技术具有广泛的应用前景通过虚拟仪器实践，我深刻认识到虚拟仪器技术在各个领域的广泛应用。
在科研、工业、医疗等领域，虚拟仪器都可以发挥重要作用，提高测试、测量和控制水平。
虚拟仪器的特点
虚拟仪器的特点虚拟仪器的特点：
1、丰富和增加了传统仪器的功能。
虚拟仪器将信号分析、显示、存储、打印和其他管理集中交由计算机来处理，充分利用了计算机强大的数据处理、传输和发布能力，使得组建系统变得更加灵活简单。
2、突出“软件即仪器”的新概念。
传统仪器的某些硬件在虚拟仪器中被软件所代替,由于减少了随时间可能产生漂移,需要定期校准的分立式模拟硬件，加上标准化总线的使用，大大提高了测量精度、测量速度和可重复性。
3、仪器由用户定义.虚拟仪器通过提供给用户组建自己仪器的可重用的源代码库，可以方便地修改仪器功能和面板，设计仪器的通信、定时和触发功能，实现与外设、网络及其他应用的连接，给了用户充分发挥自己能力和想象力的空间.
4、开放的工业标准.虚拟仪器硬件和软件都制定了开放的工业标准，用户可以将仪器的设计、使用和管理统一到虚拟仪器标准，使资源的重复利用率提高，功能易于扩展，管理规范，生产维护和开发费用降低。
5、便于构成复杂的测试系统，经济性好。
虚拟仪器既可以作为测试仪器独立使用，又可以通过高速计算机网络构成复杂的分布式测试系统，进行远程测试、监控与故障诊断.此外，用基于软件体系结构的虚拟仪器代替硬件体系结构的传统仪器，还可以大大节约仪器购买和维护费用.。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
虚拟仪器与传统仪器的区别与联系
所谓虚拟仪器是基于计算机的软硬件测试平台，它可代替传统的测量仪器，如示波器，逻辑分析仪，信号发生器，频谱分析仪等；可集成于自动控制，工业控制系统；可自由构建成专有仪器系统。
它由计算机，应用软件和仪器硬件组成。
无论哪种虚拟仪器系统，都是将仪器硬件搭载到笔记本电脑，台式
PC 或工作站等各种计算机平台（甚至可以是掌上电脑）加上应用软件而构成的。
虚拟仪器通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合为一体，从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量，控制能力结合在一起，大大缩小了仪器硬件的成本和体积，并通过软件实现对数据的显示、存储以及分析处理。
从发展史看，电子测量仪器经历了由模拟仪器、智能仪器到虚拟仪器，由于计算机性能以摩尔定律（每半年提高一倍）飞速发展，已把传统仪器远远抛到后面，并给虚拟仪器生产厂家不断带来较高的技术更新速率。
虚拟仪器技术的优势在于可由用户定义自己的专用仪器系统，且功能灵活，很容易构建，所以应用面极为广泛。
尤其在科研、开发、测量、检测、计量、测控等领域更是不可多得的好工具。
虚拟仪器技术先进，十分符合国际上流行的硬件软件化的发展趋势，因而常被称作软件仪器。
它功能强大，可实现示波器、逻辑分析仪、频谱仪、信号发生器等多种普通仪器全部功能，配以专用探头和软件还可检测特定系统的参数，如汽车发动机参数、汽油标号、炉窑温度、血液脉搏波、心电参数等多种数据；它操作灵活，完全图形化界面，风格简约，符合传统设备的使用习惯，用户不经培训既可迅速掌握操作规程；它集成方便，不但可以和高速数据采集设备构成自动测量系统，而且可以和控制设备构成自动控制系统。
在仪器计量系统方面，示波器、频谱仪、信号发生器、逻辑分析仪、电压。