第二章 虚拟仪器讲稿 ppt课件
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虚拟仪器技术应用教程教学课件第2章
7
主要内容
2.1 数值型 2.2 布尔型 2.3 字符串 2.4 数组 2.5 簇 2.6 波形
8
2.2.1 布尔型-前面板
布尔数据类型的值为1或者0，即真（True）或者假 （False）。通常情况下布尔型即为逻辑型，因此在程序框图 中可进行与、或、非、异或等布尔运算。
➢ 前面板控件
布尔型数据分别是前面板上的数值输入控件和数值显示 控件，另一种是程序框图上的布尔常量。在前面板窗口中包 括多种形式的控件和指示器，包括开关按钮、翘板开关、摇 杆开关、指示灯、按钮、单选按钮等控件，如图2.2所示。
均显示为星号（*）。 （3）十六进制显示模式：这种方式下，字符以与其对应
的十六进制ASCII码的形式显示，尤其在程序调试和VI通信 时比较有用。
（4）反斜杠代码显示模式：用户可使用该方式查看正常 方式下不可显示的字符代码。
18
2.3.3 字符串-函数
➢ 字符串常用函数
字符串函数用于合并两个或两个以上字符串、从字符串 中提取子字符串、将数据转换为字符串、将字符串格式化用 于文字处理或电子表格应用程序。字符串常用函数如下。
21
主要内容
2.1 数值型 2.2 布尔型 2.3 字符串 2.4 数组 2.5 簇 2.6 波形
22
2.4.1 数组
数组是同类型元素的集合。一个数组可以是一维或者多 维。可以通过数组索引访问其中的每个元素。索引的范围是 0 到n-1，其中n 是数组中元素的个数。
数组的元素可以是数据、字符串等，但所有元素的数据 类型必须一致。在前面板和程序框图中可以创建数值、布尔、 路径、字符串、波形和簇等数据类型的数组。数组由元素和 维度组成。
（7）扫描字符串函数：扫描输入字符串，然后依据格式 字符串进行转换。
主要内容
2.1 数值型 2.2 布尔型 2.3 字符串 2.4 数组 2.5 簇 2.6 波形
8
2.2.1 布尔型-前面板
布尔数据类型的值为1或者0，即真（True）或者假 （False）。通常情况下布尔型即为逻辑型，因此在程序框图 中可进行与、或、非、异或等布尔运算。
➢ 前面板控件
布尔型数据分别是前面板上的数值输入控件和数值显示 控件，另一种是程序框图上的布尔常量。在前面板窗口中包 括多种形式的控件和指示器，包括开关按钮、翘板开关、摇 杆开关、指示灯、按钮、单选按钮等控件，如图2.2所示。
均显示为星号（*）。 （3）十六进制显示模式：这种方式下，字符以与其对应
的十六进制ASCII码的形式显示，尤其在程序调试和VI通信 时比较有用。
（4）反斜杠代码显示模式：用户可使用该方式查看正常 方式下不可显示的字符代码。
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2.3.3 字符串-函数
➢ 字符串常用函数
字符串函数用于合并两个或两个以上字符串、从字符串 中提取子字符串、将数据转换为字符串、将字符串格式化用 于文字处理或电子表格应用程序。字符串常用函数如下。
21
主要内容
2.1 数值型 2.2 布尔型 2.3 字符串 2.4 数组 2.5 簇 2.6 波形
22
2.4.1 数组
数组是同类型元素的集合。一个数组可以是一维或者多 维。可以通过数组索引访问其中的每个元素。索引的范围是 0 到n-1，其中n 是数组中元素的个数。
数组的元素可以是数据、字符串等，但所有元素的数据 类型必须一致。在前面板和程序框图中可以创建数值、布尔、 路径、字符串、波形和簇等数据类型的数组。数组由元素和 维度组成。
（7）扫描字符串函数：扫描输入字符串，然后依据格式 字符串进行转换。
虚拟仪器cha2要点课件
虚拟仪器
03 应用领域
LabVIEW编程语言
数据流编程
函数面板
程序调试
LabVIEW应用实例
数据采集
控制系统设计 图像处理
04
虚拟仪器的数据处理与分析
数据采集与存 储
数据采集
数据存 储
将采集到的数据以适当的方式存储在 计算机硬盘或其他存储介质中，以便 后续处理和分析。
数据处理与分析方法
数据预处理
在高等教育中，虚拟仪器能够模拟真 实实验环境，降低实验成本，提高实 验安全性。
科研领域
在科研领域，虚拟仪器能够提供灵活、 高效的实验平台，促进科研成果的产 出和创新。
虚拟仪器面临的挑战
技术成熟度 人才短缺 标准化和互操作性
未来研究方向与展望
技术创新
人才培养
标准化和互操作性
THANKS
感谢观看
虚拟仪器cha2要点课 件
目 录
• 虚拟仪器概述 • 虚拟仪器的硬件组成 • 虚拟仪器的软件基础 • 虚拟仪器的数据处理与分析 • 虚拟仪器的实际应用案例 • 虚拟仪器的发展前景与挑战
contents
01
虚拟仪器概述
虚拟仪器概述
定义 特点
02
虚拟仪器的硬件组成
数据采集卡
信号调理器
。
计算机系统
显示器
显示器是虚拟仪器的人机交互界 面，用于显示测量结果和操作界
面。
显示器的类型和分辨率需要根据 实际需求进行选择，常见的显示 器类型包括液晶显示器、平板显
示器等。
显示器的尺寸和亮度也需要考虑， 以便更好地呈现测量结果和操作 界面。
03
虚拟仪器的软件基础
LabVIEW软件介绍
《虚拟仪器系统》课件
虚拟仪器系统的发展历程
起源
20世纪80年代，随着计算机技 术的不断发展，人们开始尝试 将计算机应用于测试和测量领
域。
发展阶段
20世纪90年代，随着计算机性 能的提高和软件技术的不断发 展，虚拟仪器系统开始得到广 泛应用。
当前状况
目前，虚拟仪器系统已经成为 测试和测量领域的主流技术之 一，被广泛应用于各种领域。
远程控制技术
远程控制技术是虚拟仪器系统 的关键技术之一，它负责实现
远程控制和监测功能。
远程控制技术需要具备跨网络 、安全可靠和实时性等特点， 以便在不同的地理位置和网络 环境下进行远程控制和监测。
远程控制技术还需要支持多种 通信协议和数据格式，以便与 各种设备和系统进行无缝集成 。
远程控制技术还需要提供易于 使用的API和用户界面，以便开 发人员能够快速地构建远程控 制应用程序。
随着测试数据的不断增加，如何高 效地处理和分析数据成为虚拟仪器
系统面临的技术挑战之一。
B
C
D
可靠性和稳定性
在长时间运行和高负载测试环境下，虚拟 仪器系统需要具备高可靠性和稳定性。
标准化和互操作性
为了实现不同虚拟仪器系统之间的互操作 和数据共享，需要制定统一的标准化规范 。
虚拟仪器系统的应用前景
工业自动化
虚拟仪器驱动技术还需要支持多种通 信协议和数据格式，以便与各种硬件 设备进行无缝集成。
虚拟仪器驱动技术需要具备跨平台、 可移植性和可扩展性等特点，以便在 不同的操作系统和硬件平台上运行。
虚拟仪器驱动技术还需要提供易于使 用的API和用户界面，以便开发人员 能够快速地构建虚拟仪器应用程序。
信号处理技术
数据库管理技术
数据库管理技术是虚拟仪器系 统的关键技术之一，它负责对 各种数据进行分析、处理和管 理。
第二章 虚拟仪器讲稿 ppt课件
–如指针式万用表，它们的基本特征是采用模 拟电子技术实现，采用指针显示结果。
• 第二代仪器：数字化仪器
–数字化仪器目前相当普及，如数字电压表、 频率计等。这类仪器将模拟信号的测量转化 为数字信号的测量，并以数字方式输出最终 结果。
薛晓 /dian Email:
总结
• 虚拟仪器是新一代仪器，是仪器的发展 方向；
• 虚拟仪器的核心－－软件算法代替硬件 电路；
• 虚拟仪器=总线模块＋算法； • 常用总线：PXI和VXI
薛晓 /dian Email:
二、PXI与VXI的比较与选择
• PXI总线介绍 • VXI总线介绍 • PXI与VXI选择
薛晓 /dian Email:
仪器的构成元素
传统仪器 硬件（电子线路）
硬件（电子线路） 硬件（显示器与旋钮）
数据采集
信号处理
结果表达 与仪器控制
虚拟仪器
硬件（电子线路）
计算机软件（算法） 计算机硬件 （显示器与虚拟旋钮）
薛晓 /dian Email:
PCI
开放的PXI系统规范
软件规范
规范
S
版本： 1.0
1997.8.20
机械规范
薛晓 /dian Email:
电气规范
机械规范
• 冷却 • 系统级环境规范：EMC，抗振，防尘等 • 控制器定义在最左边的槽位上
薛晓 /dian Email:
PXI环境要求
• PXI模块进行温度测试，推荐进行湿度、振 动、冲击测试。
• EMC执行IEC61326-1标准，相当于GB/T 18268-2000标准。
薛晓 /dian Email:
PXI 几 何 尺 寸
• 欧洲标准卡尺寸
• 第二代仪器：数字化仪器
–数字化仪器目前相当普及，如数字电压表、 频率计等。这类仪器将模拟信号的测量转化 为数字信号的测量，并以数字方式输出最终 结果。
薛晓 /dian Email:
总结
• 虚拟仪器是新一代仪器，是仪器的发展 方向；
• 虚拟仪器的核心－－软件算法代替硬件 电路；
• 虚拟仪器=总线模块＋算法； • 常用总线：PXI和VXI
薛晓 /dian Email:
二、PXI与VXI的比较与选择
• PXI总线介绍 • VXI总线介绍 • PXI与VXI选择
薛晓 /dian Email:
仪器的构成元素
传统仪器 硬件（电子线路）
硬件（电子线路） 硬件（显示器与旋钮）
数据采集
信号处理
结果表达 与仪器控制
虚拟仪器
硬件（电子线路）
计算机软件（算法） 计算机硬件 （显示器与虚拟旋钮）
薛晓 /dian Email:
PCI
开放的PXI系统规范
软件规范
规范
S
版本： 1.0
1997.8.20
机械规范
薛晓 /dian Email:
电气规范
机械规范
• 冷却 • 系统级环境规范：EMC，抗振，防尘等 • 控制器定义在最左边的槽位上
薛晓 /dian Email:
PXI环境要求
• PXI模块进行温度测试，推荐进行湿度、振 动、冲击测试。
• EMC执行IEC61326-1标准，相当于GB/T 18268-2000标准。
薛晓 /dian Email:
PXI 几 何 尺 寸
• 欧洲标准卡尺寸
什么是虚拟仪器(PPT)PPT资料优选版
0 平台的八通道数据采集系统
件控制下可模拟替代 Shell, Mobil Research
0 平台的八通道数据采集系统
传统仪器。形象地说， 在监控过程中，技术人员可根据计算好的预警值和现场采集的数据采取相应措施，并通过email发送相应的信息。
开放、灵活，计算机技术同步发展 使得开发与维护费用降至最低
电子 – Sony, Siemens
工业自动化
石油化工
– Shell, Mobil Research 纺织
– Instron, Dupont, Eli Lilly, Albany International
制造
– Ericcson, Duracell 食品加工
– Sara Lee, Ben & Jerry, Shiner
催生虚拟仪器的土壤
芯片 硬件 软件 网络 LANs 总线 AT
Internet
计算机技术的进步
虚拟仪器技术的优点
VI 使得开发与维护费用降至最低
技术更新周期短(1～2年) 关键是软件
价格低、可复用与可重配置性强 用户定义仪器功能
开放、灵活，计算机技术同步发展 与网络及其它周边设备互联
案例2：基于LabWindows/CVI 5.0 平台 的八通道数据采集系统
• 应用该测量系统测试电厂汽轮机开机和停机过 程中的振动情况并诊断汽机是否有故障
软 件 框 图
技术更新周期短(1～2年) 虚拟仪器技术的主要应用厂商 AT&T, Alcatel, Ericsson 鸟巢的监控系统十分严密的，比如大的风雪以及室内演出吊装等情况造成的结构的细微变化都将受到监控。 鸟巢的监控系统十分严密的，比如大的风雪以及室内演出吊装等情况造成的结构的细微变化都将受到监控。 0 平台的八通道数据采集系统 案例2：基于LabWindows/CVI 5. 案例1：NI为北京奥运加油，护航“鸟巢”，“水立方” 鸟巢的监控系统十分严密的，比如大的风雪以及室内演出吊装等情况造成的结构的细微变化都将受到监控。 灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。 虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。 灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。 计算机＋接口＋软件＝虚拟仪器 建筑物的健康可以通过结构形变、应力、索力，位移，温度等参数来进行实时在线监测。 价格低、可复用与可重配置性强 在监控过程中，技术人员可根据计算好的预警值和现场采集的数据采取相应措施，并通过email发送相应的信息。 使得开发与维护费用降至最低 使得开发与维护费用降至最低
件控制下可模拟替代 Shell, Mobil Research
0 平台的八通道数据采集系统
传统仪器。形象地说， 在监控过程中，技术人员可根据计算好的预警值和现场采集的数据采取相应措施，并通过email发送相应的信息。
开放、灵活，计算机技术同步发展 使得开发与维护费用降至最低
电子 – Sony, Siemens
工业自动化
石油化工
– Shell, Mobil Research 纺织
– Instron, Dupont, Eli Lilly, Albany International
制造
– Ericcson, Duracell 食品加工
– Sara Lee, Ben & Jerry, Shiner
催生虚拟仪器的土壤
芯片 硬件 软件 网络 LANs 总线 AT
Internet
计算机技术的进步
虚拟仪器技术的优点
VI 使得开发与维护费用降至最低
技术更新周期短(1～2年) 关键是软件
价格低、可复用与可重配置性强 用户定义仪器功能
开放、灵活，计算机技术同步发展 与网络及其它周边设备互联
案例2：基于LabWindows/CVI 5.0 平台 的八通道数据采集系统
• 应用该测量系统测试电厂汽轮机开机和停机过 程中的振动情况并诊断汽机是否有故障
软 件 框 图
技术更新周期短(1～2年) 虚拟仪器技术的主要应用厂商 AT&T, Alcatel, Ericsson 鸟巢的监控系统十分严密的，比如大的风雪以及室内演出吊装等情况造成的结构的细微变化都将受到监控。 鸟巢的监控系统十分严密的，比如大的风雪以及室内演出吊装等情况造成的结构的细微变化都将受到监控。 0 平台的八通道数据采集系统 案例2：基于LabWindows/CVI 5. 案例1：NI为北京奥运加油，护航“鸟巢”，“水立方” 鸟巢的监控系统十分严密的，比如大的风雪以及室内演出吊装等情况造成的结构的细微变化都将受到监控。 灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。 虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。 灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。 计算机＋接口＋软件＝虚拟仪器 建筑物的健康可以通过结构形变、应力、索力，位移，温度等参数来进行实时在线监测。 价格低、可复用与可重配置性强 在监控过程中，技术人员可根据计算好的预警值和现场采集的数据采取相应措施，并通过email发送相应的信息。 使得开发与维护费用降至最低 使得开发与维护费用降至最低
《虚拟仪器简介》课件
《虚拟仪器简介》ppt课件
目 录
• 虚拟仪器概述 • 虚拟仪器的核心技术 • 虚拟仪器的优势与局限性 • 虚拟仪器的典型案例 • 虚拟仪器的发展趋势与未来展望
01
虚拟仪器概述
定义与特点
01
02
03
定义
虚拟仪器是一种基于计算 机的测试和测量系统，通 过软件实现传统仪器的功 能。
特点
可定制性、灵活性、高效 性、易用性、可扩展性。
案例三：基于虚拟仪器的远程实验系统
总结词
该பைடு நூலகம்统利用虚拟仪器技术，实现远程实验的实时监测和控制，具有方便、安全和高效的 特点。
详细描述
基于虚拟仪器的远程实验系统通过互联网等技术手段，实现对远程实验的实时监测和控 制。该系统具有强大的数据传输和处理能力，可以实时传输实验数据、控制实验设备， 并提供友好的用户界面和数据分析工具。该系统广泛应用于科研、教学、工程等领域，
为远程实验提供了方便、安全和高效的解决方案。
05
虚拟仪器的发展趋势与未来展望
发展趋势
云计算技术的融合
人工智能与机器学习的应用
随着云计算技术的不断发展，虚拟仪器将 与云计算技术深度融合，实现远程控制和 数据共享。
人工智能和机器学习技术在虚拟仪器中的 应用将进一步拓展，提高测试和测量效率 。
无线连接与物联网的集成
信号处理
对采集到的数据进行滤波、放 大、转换等处理。
相关技术
数字信号处理、频谱分析、小 波变换等。
应用领域
测试测量、自动化控制、故障 诊断等。
仪器驱动程序与接口标准
仪器驱动程序
作用
用于控制和操作实验仪器的软件程序 。
实现虚拟仪器与硬件设备的通信和控 制。
目 录
• 虚拟仪器概述 • 虚拟仪器的核心技术 • 虚拟仪器的优势与局限性 • 虚拟仪器的典型案例 • 虚拟仪器的发展趋势与未来展望
01
虚拟仪器概述
定义与特点
01
02
03
定义
虚拟仪器是一种基于计算 机的测试和测量系统，通 过软件实现传统仪器的功 能。
特点
可定制性、灵活性、高效 性、易用性、可扩展性。
案例三：基于虚拟仪器的远程实验系统
总结词
该பைடு நூலகம்统利用虚拟仪器技术，实现远程实验的实时监测和控制，具有方便、安全和高效的 特点。
详细描述
基于虚拟仪器的远程实验系统通过互联网等技术手段，实现对远程实验的实时监测和控 制。该系统具有强大的数据传输和处理能力，可以实时传输实验数据、控制实验设备， 并提供友好的用户界面和数据分析工具。该系统广泛应用于科研、教学、工程等领域，
为远程实验提供了方便、安全和高效的解决方案。
05
虚拟仪器的发展趋势与未来展望
发展趋势
云计算技术的融合
人工智能与机器学习的应用
随着云计算技术的不断发展，虚拟仪器将 与云计算技术深度融合，实现远程控制和 数据共享。
人工智能和机器学习技术在虚拟仪器中的 应用将进一步拓展，提高测试和测量效率 。
无线连接与物联网的集成
信号处理
对采集到的数据进行滤波、放 大、转换等处理。
相关技术
数字信号处理、频谱分析、小 波变换等。
应用领域
测试测量、自动化控制、故障 诊断等。
仪器驱动程序与接口标准
仪器驱动程序
作用
用于控制和操作实验仪器的软件程序 。
实现虚拟仪器与硬件设备的通信和控 制。
虚拟仪器和LabVEW.ppt
数据流方式编程
LabVIEW程序的编制过程
• 建立前面板 • 构建图形化的流程图 • 程序模块化和层次化
建立前面板
从控制模块上选择你需要的对 象 ,放在虚拟仪器的前面板上 。控制模板上的对象包括数字 显示、表头、压力计、热敏计 外壳、表、图片等。
构建图形化的程序框图
从功能模板上选择对象 (用图标表 示 )，并用线将它们连接起来以便 数据进行传递。功能模块上的对象 包括简单的数学运算、高级数据采 集和分析方法、以及网络和文件输 入输出操作。
• 字符串运算子模板：包含各种字符串操 作函数、数值与字符串之间的转换函数， 以及字符(串)常数等。
• 数组子模板：包括数组运算函数、数组 转换函数，以及常数数组等。
功能模板（三）
• 比较子模板：包括各种比较运算函数， 如大于、小于、等于。
• 文件输入/输出子模板：包括处理文件输 入/输出的程序和函数。
控制模板
数值子模板、布尔值子模板、字符串子 模板、数组和群子模板、图形子模板、 路径和参考名子模板、控件容器库子模 板、对话框子模板、用于修饰子模板、 用户自定义的控制和显示、调用存储在 文件中的控制和显示的接口。
LabVIEW的功能模板
功能模板是创建框图 程序的工具。该模板 上的每一个顶层图标 都表示一个子模板。
Motion Control
PXI
虚拟仪器的特点
• 一种功能上而非物理意义上的仪器 •具有图形化的用户界面 •更新速度快，可维护性好 •系统具有良好的开放型和可扩展性
传统仪器与虚拟仪器的比较
传统仪器
虚拟仪器
关键是硬件
关键是软件
开发与维护的费用高
开发与维护的费用低
技术更新周期长
虚拟仪器2
PPT文档演模板
虚拟仪器2
事件产生（如鼠 标单击）
控件
控件的回调 函数
产生动作
PPT文档演模板
虚拟仪器2
3．LabWindows/CVI仪器软件 的组成
n 3．LabWindows/CVI仪器软件的组成 n 在LabWindows/CVI软件平台下，设计完
成的虚拟仪器组成框图如图2.2所示：
PPT文档演模板
方法； n 系统介绍LabWindows/CVI的库函数； n LabWindows/CVI的编程方法。
PPT文档演模板
虚拟仪器2
一。LabWindows/CVI软件简介
n 一。LabWindows/CVI软件简介: n 虚拟仪器编程语言LabWindows/CVI是美国NI公司
（National Instruments）开发的32位面向计算机 测控领域的软件开发平台； n 可在多种操作系统下运行，它以ANSI C为核心，把 功能强大、使用灵活的C语言平台与数据采集、分 析和表达等测控专业工具有机结合起来。 n 它的集成化开发平台、交互式编程方法、丰富的功 能面板和函数库，大大地增强了C语言的功能； n 为熟悉C语言的开发人员开发检测、数据采集、过 程监控等系统应用，提供了一个理想的软件开发环 境。
PPT文档演模板
虚拟仪器2
3．LabWindows/CVI仪器软件 的组成
n ③*.c文件
n 它是源程序文件，此文件为标准的C语言程序 文件，文件由三部分组成：头文件（*.h）、 主程序文件（Main）和回调函数（CallBack）, 其结构和C语言的结构一致。
n ④*.h文件它是头文件，与C语言中的*.h文件 结构完全一致，在LabWindows/CVI中，*.h头 文件是自动生成的，当设计完*.uir文件后，保 存*.uir文件时自动生成*.h文件。
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• 第四代仪器：虚拟仪器
–虚拟仪器是现代计算机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。
薛晓 Email:xuexiao103@
仪器技术革命
• 第一次仪器革命是由于数字电子技术的发展引 起的，使仪器形态进入了数字化仪器时代；
• 第二次仪器革命是由于微处理器的大量应用引 起的，使仪器形态进入了智能仪器时代；
• 目前，仪器领域正在进行第三次仪器革命，这 次革命是由通用计算机硬软件技术的进步引起 的，这次仪器革命将使仪器形态进入第四个时 期：虚拟仪器时代。
薛晓 Email:xuexiao103@
仪器的构成元素
传统仪器 硬件（电子线路）
硬件（电子线路） 硬件（显示器与旋钮）
数据采集
信号处理
结果表达 与仪器控制
Computer Based Instruments
薛晓 Email:xuexiao103@
虚拟仪器的定义
• 所谓的虚拟仪器，就是在以通用计算机为核心的 硬件平台上，由用户设计定义，具有虚拟面板， 测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。
• “虚拟”的含义
– 虚拟的仪器面板 – 由软件实现仪器的测量功能（软件就是仪器）
J2 J1
薛晓 Email:xuexiao103@
为什么采用欧卡标准?
• 多年工业应用所证明 (VME, VXI, etc.) • IEEE 1101 标准 • 机械性能优异 • 模块化且结构紧凑
–数字化仪器目前相当普及，如数字电压表、 频率计等。这类仪器将模拟信号的测量转化 为数字信号的测量，并以数字方式输出最终 结果。
薛晓 Email:xuexiao103@
仪器的发展历史
• 第三代仪器：智能仪器
–智能仪器内置微处理器，能进行自动测量，具有一 定的数据处理能力，可取代部分脑力劳动。它的全 部功能全部都是以硬件（或固化的软件）的形式存 在，无论是开发还是应用，都缺乏灵活性。
虚拟仪器软件例子
薛晓 Email:xuexiao103@
薛晓 Email:xuexiao103@
传统仪器与虚拟仪器比较
仪器定义
功能设定
关键环节 开放性 性能价格比 技术更新速度 开发维护
传统仪器
虚拟仪器
厂家
用户
功能特定，与其它设备连 接受到限制。
硬件
面向应用的系统结构，可方 便地与网络设备、外设和其 它设备连接。
Control Panel
STOP
Conditioning
DISP LAY
CO AN NTDRO礟L
A/D TI/O
PROCESSOR
BUS 礟 Math
Timing
MEMORY
D/A
488 PORT
ROM
DI/O
虚拟仪器 用户定义功能
薛晓 Email:xuexiao103@
Virtual Instrumentation--
仪器的发展历史
• 第一代仪器：模拟仪器 • 第二代仪器：数字化仪器 • 第三代仪器：智能仪器 • 第四代仪器：虚拟仪器
薛晓 Email:xuexiao103@
仪器的发展历史
• 第一代仪器：模拟仪器
–如指针式万用表，它们的基本特征是采用模 拟电子技术实现，采用指针显示结果。
• 第二代仪器：数字化仪器
(132 Mbytes/sec) • PCI 是事实上的工业标准
薛晓 Email:xuexiao103@
关于CompactPCI总线
PCI 总线
欧洲卡 封装
CompactPCI
优良的IEC 连接器
薛晓 Email:xuexiao103@
为什么采用不同的连接器?
• 更多数量的管脚 • 更加可靠 • 屏蔽 • 阻抗匹配 • 可提供更多的扩展槽
• 虚拟仪器=总线模块＋算法； • 常用总线：PXI和VXI
薛晓 Email:xuexiao103@
二、PXI与VXI的比较与选择
• PXI总线介绍 • VXI总线介绍 • PXI与VXI选择
薛晓 Email:xuexiao103@
为什么使用 PCI总线?
• 广泛的工业支持 • 即插即用能力 • 几千种软件支持 • 32位数据总线传输 （33 MHz时钟）
虚拟仪器
硬件（电子线路）
计算机软件（算法） 计算机硬件 （显示器与虚拟旋钮）
薛晓 Email:xuexiao103@
计算机系统资源
传统仪器与虚拟仪器实现测量原理比较
传统仪器信号有效值测量
薛晓 Email:xuexiao103@
V rms
1 T
T f 2 (t )dt
0
第二章 虚拟仪器技术
薛晓 Email:xuexiao103@
PXI总线与虚拟仪器
• 什么是虚拟仪器 • PXI与VXI总线比较与选择 • PXI虚拟仪器技术国内外现状与应用实例 • 虚拟仪器的软件平台
薛晓 Email:xuexiao103@
一、什么是虚拟仪器
薛晓 Email:xuexiao103@
V rms
1
n
n 1
xi2
i0
虚拟仪器信号有效值测量算法
仪器概念的转变
ROMM礟ath DICSAPONLNDATYROLPROCE礟SSMOERMBOU48SR8YPORT
CAon/DdDit/iADonI/TiTOniIgm/Oing
传统仪器 厂商定义功能
Temperature
Flow Pressure Alarm Conditions
软件
封闭式系统，功能固定， 基于计算机技术的开放式系
不能改变。
统，灵活的软件功能模块。
低
高，可重复使用。
慢（周期5~10年）
快（周期1~2年）
开发维护费用高
软件结构，节省费用
薛晓 Email:xuexiao103@
总结
• 虚拟仪器是新一代仪器，是仪器的发展 方向；
• 虚拟仪器的核心－－软件算法代替硬件 电路；
薛晓 Email:xuexiao103@
虚拟仪器的架构
模块化 仪器
软件 算法
薛晓 Email:xuexiao103@
PXI模块
薛晓 Email:xuexiao103@
PXI模块
薛晓 Email:xuexiao103@
VXI模块
薛晓 Email:xuexiao103@
–虚拟仪器是现代计算机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。
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仪器技术革命
• 第一次仪器革命是由于数字电子技术的发展引 起的，使仪器形态进入了数字化仪器时代；
• 第二次仪器革命是由于微处理器的大量应用引 起的，使仪器形态进入了智能仪器时代；
• 目前，仪器领域正在进行第三次仪器革命，这 次革命是由通用计算机硬软件技术的进步引起 的，这次仪器革命将使仪器形态进入第四个时 期：虚拟仪器时代。
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仪器的构成元素
传统仪器 硬件（电子线路）
硬件（电子线路） 硬件（显示器与旋钮）
数据采集
信号处理
结果表达 与仪器控制
Computer Based Instruments
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虚拟仪器的定义
• 所谓的虚拟仪器，就是在以通用计算机为核心的 硬件平台上，由用户设计定义，具有虚拟面板， 测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。
• “虚拟”的含义
– 虚拟的仪器面板 – 由软件实现仪器的测量功能（软件就是仪器）
J2 J1
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为什么采用欧卡标准?
• 多年工业应用所证明 (VME, VXI, etc.) • IEEE 1101 标准 • 机械性能优异 • 模块化且结构紧凑
–数字化仪器目前相当普及，如数字电压表、 频率计等。这类仪器将模拟信号的测量转化 为数字信号的测量，并以数字方式输出最终 结果。
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仪器的发展历史
• 第三代仪器：智能仪器
–智能仪器内置微处理器，能进行自动测量，具有一 定的数据处理能力，可取代部分脑力劳动。它的全 部功能全部都是以硬件（或固化的软件）的形式存 在，无论是开发还是应用，都缺乏灵活性。
虚拟仪器软件例子
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传统仪器与虚拟仪器比较
仪器定义
功能设定
关键环节 开放性 性能价格比 技术更新速度 开发维护
传统仪器
虚拟仪器
厂家
用户
功能特定，与其它设备连 接受到限制。
硬件
面向应用的系统结构，可方 便地与网络设备、外设和其 它设备连接。
Control Panel
STOP
Conditioning
DISP LAY
CO AN NTDRO礟L
A/D TI/O
PROCESSOR
BUS 礟 Math
Timing
MEMORY
D/A
488 PORT
ROM
DI/O
虚拟仪器 用户定义功能
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Virtual Instrumentation--
仪器的发展历史
• 第一代仪器：模拟仪器 • 第二代仪器：数字化仪器 • 第三代仪器：智能仪器 • 第四代仪器：虚拟仪器
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仪器的发展历史
• 第一代仪器：模拟仪器
–如指针式万用表，它们的基本特征是采用模 拟电子技术实现，采用指针显示结果。
• 第二代仪器：数字化仪器
(132 Mbytes/sec) • PCI 是事实上的工业标准
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关于CompactPCI总线
PCI 总线
欧洲卡 封装
CompactPCI
优良的IEC 连接器
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为什么采用不同的连接器?
• 更多数量的管脚 • 更加可靠 • 屏蔽 • 阻抗匹配 • 可提供更多的扩展槽
• 虚拟仪器=总线模块＋算法； • 常用总线：PXI和VXI
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二、PXI与VXI的比较与选择
• PXI总线介绍 • VXI总线介绍 • PXI与VXI选择
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为什么使用 PCI总线?
• 广泛的工业支持 • 即插即用能力 • 几千种软件支持 • 32位数据总线传输 （33 MHz时钟）
虚拟仪器
硬件（电子线路）
计算机软件（算法） 计算机硬件 （显示器与虚拟旋钮）
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计算机系统资源
传统仪器与虚拟仪器实现测量原理比较
传统仪器信号有效值测量
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V rms
1 T
T f 2 (t )dt
0
第二章 虚拟仪器技术
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PXI总线与虚拟仪器
• 什么是虚拟仪器 • PXI与VXI总线比较与选择 • PXI虚拟仪器技术国内外现状与应用实例 • 虚拟仪器的软件平台
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一、什么是虚拟仪器
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V rms
1
n
n 1
xi2
i0
虚拟仪器信号有效值测量算法
仪器概念的转变
ROMM礟ath DICSAPONLNDATYROLPROCE礟SSMOERMBOU48SR8YPORT
CAon/DdDit/iADonI/TiTOniIgm/Oing
传统仪器 厂商定义功能
Temperature
Flow Pressure Alarm Conditions
软件
封闭式系统，功能固定， 基于计算机技术的开放式系
不能改变。
统，灵活的软件功能模块。
低
高，可重复使用。
慢（周期5~10年）
快（周期1~2年）
开发维护费用高
软件结构，节省费用
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总结
• 虚拟仪器是新一代仪器，是仪器的发展 方向；
• 虚拟仪器的核心－－软件算法代替硬件 电路；
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虚拟仪器的架构
模块化 仪器
软件 算法
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PXI模块
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PXI模块
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VXI模块
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