虚拟仪器论文虚拟仪器技术发展论文

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虚拟仪器技术的应用与发展

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。

虚拟仪器技术的新发展

虚拟仪器技术的新发展

制 导 与 控 制 , 要 从 事 测 试 计 量 技 术 及 自动 化 仪 器 仪 表 、 主 系
Ke wo d Vit li t u e , r u lha dwa e, XI y r s: r ua ns r m nt vit a r r V bus .
引 言
虚 拟 仪 器 是 以一 种 全 新 的理 念 来 设 计 和发 展 的
虚 拟 仪 器 技 术 的 新 进 展
近 年 来 , 拟 仪 器 因 其 强 大 的性 能 价 格 比优 势 虚 得 到 了广 泛 的应 用 。随 着 一 些 新 的 P C技 术 和 数 据 采 集 技 术 逐 渐 应 用 到 VI中 , VI技 术 也 有 了一 些 新
Ne Tr nd t XI u nd Vi t a ns r m e c o o y w e o V b s a r u lI t u nt Te hn l g
Ab t a t V I t c sr c : e hno o s ho — oi s i he fe d o e s r m e t a d c nt ol l gy i t p nt n t i l fm a u e n n o r ,alo t e s h r s a c r t o he i t u e t de e op e t a sgn r s e l . T h s p — e e r h f on f t ns r m n v l m n nd de i e c nty i a p r l oksba k t e de e op ng p o e s o It c e o c h v l i r c s fV e hno o l gy,a d e ou n xp nds t e he r — c ntde l m e f V It c ol y. e ve op nto e hn og

毕业设计(论文)-基于虚拟仪器的信号发生器的设计与实现

毕业设计(论文)-基于虚拟仪器的信号发生器的设计与实现

摘要摘要传统的信号发生器其功能完全靠硬件实现,功能单一而且用户的购置、维护费用高。

更重要的是,对于传统的信号发生器,其功能一旦确定便不能更改,用户要想使用新的功能则必须重新购买新的仪器,传统信号发生器的不足是显而易见的。

虚拟仪器是将仪器技术、计算机技术、总线技术和软件技术紧密的融合在一起,利用计算机强大的数字处理能力实现仪器的大部分功能,打破了传统仪器的框架,形成的一种新的仪器模式。

本课题完成了“虚拟信号发生器”的理论研究,在很大程度上解决了传统信号发生器的诸多弊端。

本文主要研究虚拟仪器在信号发生器领域里的软件编程。

本虚拟仪器可完成输出多种信号波形的同时产生与输出,信号输出频率、幅度等参数实时可调。

本文研究的虚拟信号发生器主要具有如下优点:用户可自由定义其功能;系统功能升级扩充方便快捷、可与电脑等设备方便的互联。

关键词: 虚拟仪器, 信号发生器,虚拟信号发生器, LabVIEW目录AbstractThe functions of traditional signal generators are carried out solely on hardware, and at the same time the functions of traditional signal generators are singleness and costly for purchasing and maintaining, What is more important is that the functions of traditional signal generators can not be altered once they are fixed. Users must get new ones so long as they want new functions. Thus, the defects of traditional signal generators are obvious. Virtual instrument is formed by the instrument technology, computer technology, bus technology and software technology. Powerful digital processing’s ability of computer is used to achieve the main functions of instrument. Virtual instrument broke the framework of the traditional instruments, and built a new device model. This dissertation has accomplished the theoretical research, and made up the various shortcomings of traditional signal generators to great degree. This virtual signal generator can achieve the input and output of multi signals, and such parameters as signal output frequency and amplitude can be adjusted timely. The advantages of this virtual signal generator include the following: low cost of hardware, user custom functions, convenience of the upgrading and enlargement of systematic functions, and connectable with computers.Keywords: Virtual Instrument , Signal Generator , Virtual Signal Generator , Labview目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1研究背景及动态 (1)1.2本项目的研究意义及本文主要研究内容 (2)1.2.1本项目的研究意义 (2)1.2.2本文的主要研究内容 (2)第2章虚拟仪器和Labview简介 (4)2.1虚拟仪器的产生背景 (4)2.2虚拟仪器的概念 (5)2.3虚拟仪器的分类 (5)2.4虚拟仪器系统的构成 (6)2.4.1虚拟仪器系统的硬件构成 (7)2.4.2虚拟仪器系统的软件构成 (7)2.5虚拟仪器的优势 (8)2.6虚拟仪器的发展方向 (9)2.7图形化虚拟仪器开发平台——LABVIEW简介 (9)2.8本章小结 (12)第3章信号发生器 (13)3.1信号发生器概述 (13)3.2信号发生器的分类... . (14)3.2.1正弦信号发生器.. (14)3.2.2函数发生器.. (15)3.2.3脉冲信号发生器.. (15)3.2.4随机信号发生器.... . (15)3.3本章小结 (16)第4章基于虚拟仪器的信号发生器的设计 (17)4.1虚拟仪器的简单应用 (17)4.1.1 创建虚拟仪器 (17)4.1.2 为前面板添加控件 (19)4.1.3 修改信号 (22)目录4.1.4 本节小结 (24)4.2虚拟仪器实现多功能信号发生器 (24)4.2.1“信号发生器1”的设计 (25)4.2.2“信号发生器2”的设计 (29)4.2.3“信号发生器3”的设计 (31)4.2.4 本节小结 (33)4.3本章小结 (34)结论 (35)参考文献 (36)谢辞 (37)第1章绪论在有关电参量的测量中,我们需要用到信号源,而信号发生器则为我们提供了在测量中所需的信号源,它可以产生不同频率的正弦信号、方波、三角波、锯齿波、正负脉冲信号、调幅信号、调频信号和随机信号等,其输出信号的幅值也可以按需要进行调节。

虚拟仪器课程论文-LabVIEW的发展历史、研究现状及其展望

虚拟仪器课程论文-LabVIEW的发展历史、研究现状及其展望

课程名称: 虚拟仪器学院: 机电工程学院专业: 仪器仪表工程姓名: 刘@学号: 4 2论文介绍:经过一学期的虚拟仪器学习,对LabVIEW的使用有了更深入的了解,有很多思维和方法在今后的学习中值得借用,在此感谢万老师的辛勤付出。

本论文主要论点:LabVIEW的发展历史、研究现状及其展望,并分析与其它平台的比较优势,本人测控专业且目前研究方向主要涉及到FPGA的应用,所以文章分析了LabVIEW与MATLAB和FPGA(现场可编程门阵列)等平台的融合,并在此基础上分析LabVIEW最新的应用实例,最后做出总结与展望。

0.引言随着计算机技术、大规模集成电路技术和通讯技术的飞速发展,仪器技术领域发生了巨人的变化,美国于1986 年首先提出基于计算机技术的虚拟仪器(Virtual lnstruments 简称Ⅵ)的概念,把虚拟测试技术带入新的发展时期,随后研制和推出了基于多种总线系统的虚拟仪器。

虚拟仪器就是在通用计算机上加上软件和硬件,使得使用者在操作这台计算机时,就好象在操作一台自己设计的专用的传统电子仪器。

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) 上,加上应用软件而构成的[1]。

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。

1.虚拟仪器发展历史及现状LabVIEW( Laboratory Virtual Instrument Engineering Work bench,实验室虚拟仪器工程平台) 是由美国NI公司( National Instruments ,国家仪器公司) 创立的一个功能强大而又灵活的仪器和分析软件应用开发工具,在实验测量、工业自动化和数据分析领域有着重要作用。

虚拟仪器在电子实验教学中应用论文

虚拟仪器在电子实验教学中应用论文

虚拟仪器在电子实验教学中的应用摘要:用show软件在计算机上实现了常规仪器的虚拟,拓宽了常规仪器功能。

使电子实验的计算机辅助教学(cai)的形象性与精确性得以兼顾,并可为电子类科研文章的写作提供便利。

关键词:cai虚拟仪器;数据采集本文给出了show软件的应用实例,以及如何巧妙地利用电脑声卡的ad/da转换电路,将电脑变成一台集信号发生器、双踪示波器、频率测试仪、万用表等常用的重要仪器于一体的虚拟仪器,不仅其功能比各常用仪器强大,而且精确度等指标都没有随形象化的实现而减弱。

一、虚拟仪器及其优点虚拟仪器是指具有虚拟仪器面板的个人计算机仪器,它是利用现有的计算机,配上相应的硬件(如数据采集卡、输入/输出卡、gpib卡等)和专用软件,形成既有普通仪器的基本功能,又有一般仪器所没有的特殊功能的高档低价的新型仪器,虚拟仪器系统的构成可分成3个部分:第一是数据采集系统,通常是专用数据采集卡;第二是采集数据的处理和分析系统;第三是结果显示系统,包括显示器、打印机或绘图仪。

在电子实验中常用的仪器种类多,数量大,体积庞大,因而维修工作量也比较大,而且目前好的仪器其价格也比较高,例如:无论是数字存贮示波器,还是频谱分析仪的价格都是普通示波器的十几倍。

如果在电子实验中,应用虚拟仪器,可以在不增加实验经费的情况下,对学生进行较先进仪器的操作、使用训练。

二、仪器虚拟的准备(一)软件的下载与安装。

show软件是中国科技大学严宇亮研制开发的。

这一软件可以在音频范围内替代信号发生器、双踪示波器、频率测试仪、万用表等仪器。

该软件目前有免费版本,但缺少应用的详细说明,如果使用不当,会损坏计算机设备。

(二)硬件的准备与联接。

准备一根三芯屏蔽线,一端接上三个鳄鱼夹,分别是左(l),右(r),地(gnd),另一端接上一个直径3.5~的立体声耳机插头,并按此法制作两根即可,其作用是通过电缆采集实际实验电路中的测试信号。

作为数据采集系统的核心器件的声卡并无特殊要求,只要能满足采样频率大于44.1khz,可输出16bit的立体声即可,即使是集成声卡也可以满足要求。

虚拟仪器技术及其新进展

虚拟仪器技术及其新进展

第28卷第4期增刊2007年4月仪器仪表学报Chinese Journal of Scientific Instr umentVol128No14Apr12007虚拟仪器技术及其新进展宁 涛(北京交通大学 北京 100044)摘 要:虚拟仪器是以一种全新的理念来设计和发展的仪器。

本文通过高效的软件、模块化的I/O硬件、用于集成的软硬件平台3个方面介绍了虚拟仪器的组成特点,阐述了虚拟仪器技术高性能、强扩展性、开发时间少以及出色的集成4大优势,并从与PC 技术及网际网络技术的融合、可编程的虚拟硬件以及虚拟仪器核心———应用软件的可移植开发等几方面分析了当前虚拟仪器技术的新进展。

关键词:虚拟仪器;软件;虚拟硬件Vir tual instr ument technology a nd ne w development sNi ng Tao(Beij ing J ia otong Uni versity,Bei ji ng100044,China)Abstract:Vi rt ual inst r ument i s a ki nd of i nst rument desi gned and de veloped wi t h new concept.The compo2 nent characteristics of virt ual i nst r ument are recommended by efficient soft ware,modul arized I/O hardware, sof t ware and hardware platform to i nt egrat e.Four superioriti es:hi gh f unct ions,flexible expansi bili t y,short exploit ation ti me and perfect int egration are expounded.A nd new development s of vi rt ual i nst rume nt technol2 ogy i n nowadays are anal yzed i n t he t hesis by t hat combi ned wit h PC and net work t echnology,programmabl e vi rt ual hardware and t he core of vi rt ual i nst rument—t ranspla nt able exploitation for practical software.K ey w or ds:vi rt ual i nst r ument;soft ware;virt ual ha rdware1 引 言近几年,基于计算机的仪器(也称为虚拟仪器)发展非常迅速。

虚拟仪器的应用及发展前景

虚拟仪器的应用及发展前景

虚拟仪器的应用及发展前景作者:王新来源:《科技与企业》2013年第13期【摘要】虚拟仪器技术是电子测量技术和计算机技术集成发展的结晶,虚拟仪器代表了现代仪器和测试技术发展的最新方向。

本文着重介绍虚拟仪器的发展和应用,并对虚拟仪器的未来做出理性的分析。

【关键词】虚拟仪器;发展;应用1.引言随着计算机技术、大规模集成电路技术和通信技术的飞速发展,电子测量技术领域发生了巨大的变化;仪器结构的日趋复杂,仪器性能的不断提高,仪器的测试技术已成为测量领域的研究重点。

美国国家仪器公司于20世纪80年代中期首先提出基于计算机技术的虚拟仪器的概念,把虚拟测试技术带入了新的发展时期,随后研制和推出了多种总线系统的虚拟仪器。

虚拟仪器技术的提出与发展,标志着21世纪测试技术与仪器技术发展的一个重要方向。

虚拟仪器代表着从传统的以硬件为主的测量系统到以软件为中心的测量系统的根本性改变。

2.仪器发展过程到目前为止,电子测量仪器的发展大致分为4代,第1代为模拟仪器,如指针式万用表;第2代为数字化仪器,如数字频率计,此类仪器目前应用甚为广泛;第3代是智能仪器,不但可以自动检测,还能处理数据;第4代就是虚拟仪器,完全由计算机控制。

一台独立的装置是传统仪器的特征,传统仪器由操作面板、信号输入端口、检测结果输出等几部分组成。

传统仪器用硬件电路或固化软件实现其功能。

这种只能由仪器厂家来定义、制造的框架式结构决定了传统仪器的用户无法随意更改其结构和功能。

从而也推动了虚拟仪器的面世。

所谓虚拟仪器,就是用户在通用计算机上加上软件和硬件,根据自己的需求定义和设计仪器的测试功能,使得使用者在操作这台计算机时,就像在操作一台他本人设计的专用传统仪器一样。

虚拟仪器由计算机、应用软件和仪器硬件组成。

其核心思想就是利用计算机的软、硬件资源,将原本需要硬件完成的任务软件化,所以应用软件是虚拟仪器的核心。

其硬件系统又分为仪器硬件和计算机硬件。

3.虚拟仪器的应用随着虚拟仪器的发展,现在根据采用总线方式的不同可以将其分为5类:PC总线-插卡式虚拟仪器、并行口式虚拟仪器、GPIB总线式虚拟仪器、VXI总线式虚拟仪器、PXI总线式虚拟仪器。

虚拟仪器技术研究现状与展望

虚拟仪器技术研究现状与展望

Asa n w t o o e s rm e tb s d o o u e o t r & h r wa e t c n lge ,t e vru lisr me th s e me h d fr m a u e n a e n c mp t rs fwa e a d r e h o o is h it a n tu n a
中圈 分 类 号 :TP 9 . 319 文 献标 识码 :A
Re e r h s a u n o pe to i t a n t u e a e h l g s a c t t s a d pr s c f v r u li s r m nt lt c no o y
b e d l t d e n p l d I h s p p r we ma e a n r d c o y r v e o h a k r u d , c n e t n n e n wi e y s u i d a d a p i . n t i a e , e k n i to u t r e iw f t e b c g o n s o c p i s a d o
c a a trsis h r ce itc .Th n,wea ay et e c n tu to so h ot ae & h r wa eo h it a n tu n n h r a e n lz h o sr cin ft e s fw r a d r ft evru lisr me ta d t ea e
0 引 言
虚拟 仪器是 基于 计算机 的仪器 及测 量技术 , 它是 多 门
技 术 与计 算 机 技 术 结 合 的产 物 , 将 现 有 的 计 算 机 主 流 技 是 术 与灵活 易用 的软件 和高性 能模块 化硬件 结合 在 一起 , 建
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虚拟仪器论文虚拟仪器技术发展论文
摘要:本文介绍了虚拟仪器的产生、虚拟仪器组成及结构,分析了虚拟仪器的优势,并对虚拟仪器的现状及展望进行简述。

关键词:虚拟仪器;信号;展望
overview of the 30-102 virtual instrument technology development
deng songqing,wang yao
(91913 troop,dalian116041,china)
abstract:this paper describes the emergence of virtual instruments,virtual instrument composition and structure,analysis of the advantages of virtual instruments,and the current situation and prospect of virtual instruments briefly.
keywords:virtual instrument;signal;prospect
一、虚拟仪器的产生
虚拟仪器(virtual instrument,简称vi)是利用计算机来管理仪器,组织仪器系统,利用计算机建立的可编程仪器系统。

美国国家仪器公司ni(national instruments)于20世纪八十年代中期首先提出基于计算机技术的虚拟仪器
概念。

由于没有传统仪器专用的前面板、显示器,所有仪器
面板都在监视器上模拟显示,所以称为虚拟仪器。

虚拟仪器的出现引发了传统仪器领域的一场变革,利用人的智力资源替代物质资源,虚拟仪器实现了传统仪器、计算机和网络技术融为一体,产生了虚拟测试技术,随后研制和推出了基于多种总线,各个领域应用的虚拟仪器。

二、虚拟仪器组成及结构
虚拟仪器主要由硬件和软件组成。

系统硬件组成如下图,硬件主要包括模块化的信号采集与处理,信号转换与测试和集成的硬件平台。

模块化的信号采集与处理,信号转换与测试主要将信号转变成利于计算机处理的数字信号。

集成的硬件平台是以gpib、vxi、pxi总线为代表的模块化仪器平台,内建有定时和触发总线,不但可适应简单的数据采集应用,还可适用高端混合信号同步采集。

系统软件包括开发平台、总线接口卡驱动程序等。

开发平台是虚拟仪器的核心,最典型的有ni公司提供的行业标准图形化编程软件
----labview等,不仅能轻松方便地完成与各种硬件的连接,更能提供强大的数据处理能力,并将处理结果显示出来。

三、虚拟仪器的特点
(一)虚拟仪器技术性能高
虚拟仪器是利用计算机来分析、处理数据,借助计算机计算速率高、处理数据快、存贮容量大的特点,虚拟仪器测
量数据可存贮、处理,并可借助internet实现远程控制。

随着产品集中度逐步提升,工程师们需要多种测量功能的仪器来满足完整的测试需求,传统测量仪器无法满足测量要求,虚拟仪器的开发平台可满足多种复杂功能的测量需求,同时还可在开发平台上开发特定需求的虚拟测量仪器。

(二)扩展性强
传统仪器是以硬件为主,智能化的仪器也仅有一些固定性的辅助软件,灵活性不强,可扩展性能差。

虚拟仪器软件具有开放性,硬件具有模块化特点,可扩展性强。

虚拟仪器可灵活、方便地改变测量仪器的功能、技术性能。

以软件为主的虚拟仪器技术为用户提供创新技术,科学家和工程师可根据自身需求组织测量系统而不受仪器厂家定制的测量功能的限制。

(三)开发时间少
传统测量仪器的旋钮、开关、内置电路和用户所使用的功能都是由仪器生产厂家进行专门研制的,传统测量仪器的技术和元件都需专门开发,开发时间长,更新换代慢。

ni公司提供的行业标准图形化编程软件----labview构架能与计算机、仪器仪表和通信等结合在一起。

ni虚拟仪器平台为所有i/o装备提供标准的接口,减少了任务的复杂性。

测量和控制方案可轻松配置、创建、维护、升级和修改。

四、虚拟仪器现状态及展望
(一)虚拟仪器的现状
近年来,虚拟仪器公司开发了不少虚拟仪器开发软件,建立了数据处理的高级分析库和开发工具库,以便使用者组建自己的虚拟仪器或测试平台,最典型的有ni公司的lab view软件和lab windows/cvi软件,美国hp公司hp-vee和hptig软件,美国tektronis公司的ez-test和tek-tns软件。

虚拟仪器开发系统不仅适应通用计算机总线系统,如usb 总线和ieee 1394总线,而且建立各种仪表专用的总线系统,如gpib、vxi和pxi总线。

(二)虚拟仪器的展望
随着科学研究的深入,需要设计、生产检测和诊断维修一体化、标准化的测试系统。

在虚拟仪器技术中,应用计算机软件代替传统仪器的某些硬件,并且计算机直接参与测试信号的产生和测量特征的分析,将使虚拟仪器技术智能化、网络化。

借助于总线技术的虚拟仪器技术是未来测试技术发展的基本方向。

开放式的数据采集标准,将使虚拟仪器走上标准化、通用化、模块化道路。

五、结束语
作为一种以计算机软件为核心的新型仪器系统,虚拟仪器具有功能强、测试精度高、人机界面优异、灵活性强等优
点。

随着通信技术、网络技术和计算机硬件和虚拟仪器技术的开发软件的发展,虚拟仪器将在测量、控制、信号处理等方面得到广泛的应用和发展。

逐步取代传统仪器成为仪器领域的主流,成为测量、分析和控制的基础。

参考文献:
[1]陈尚松,李智,雷加,郭庆.虚拟仪器回顾与展望[j].理论与方法,2009,12:17-26
[2]刘晓东,杨保民.虚拟仪器技术在专用测试设备上的应用[j].电子测量技术,2010,2:109-112。

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