虚拟仪器技术及应用难度
LABVIEW虚拟仪器设计与应用
sound quality：声音质量，枚举型，两个取值：mono（单声道） 和stereo（立体声） rate ：采样率，枚举型，4个取值：0，1，2，3；分别对应四种 采样率：11025，22050，44100和8000Hz。 bits per sample：采样点位数，枚举型，两种取值：8位和16位
2.8 4.0
采 样
3 4
0011 0100
量化和编码
Nyquist定理（采样定理）
采样频率要高于信号最高有效频率的两 倍，信号才可能完全复原
模拟信号数字化
数字化过程中有两个主要参数，一个是采样频率， 一个是量化精度。 采样频率：信号的频率越高，需要的采样频率也越 高。例如，话音最高频率为4000Hz，则需每秒采样 8000次；声音的最高频率为20KHz，所以在多媒体 计算机中使用的多是44.1KHz的采样频率。 量化精度：取决于用于表示一个采样样本值的二进 制位数，位数越多，精度也越高。例如，用16个二 进制位（bit）表示声音，可将声音强度分为216 =65536级，而若用8位则仅能区分出28 =256级， 二者之间量化精度差别就很大。用16位表示的声音 比用8位的声音质量高得多。 数字化的过程也是离散化的过程，采样将连续的时 间离散化，量化则将连续的幅度值离散化。
SI Config（续）
输入端口
buffer size：数据缓存区大小。是LabVIEW与声卡 之间传递数据的一个中转站。默认大小为8192字节。 error in ：错误簇。 task ID out ：声卡的标识号。其它声音函数通过 它对声卡进行操作。 error out ：错误簇。
输出端口
虚拟仪器技术在虚拟制造技术发展中的应用
关 键 词 ：虚 拟 制 造 ； 虚 拟 仪器 ； 测 试 系统 ； 远程 控 制
中 图 分 类 号 ：ＴＰ ９ ． ３ １９
文 献标 识码 ：Ａ
０ 引 言
收 稿 日期 ： ２０ —０１ ；修 回 日期 ：２ ０— ２２ ０ ７１ —５ ０ ７１— ７
仿 真 ，通过 对产 品外 形设 计 、加工及 装 配过 程的模 拟 仿 真 以达 到优化 产 品设计 、加 工工 艺过 程 、产 品制 造 环 境 配置 和生产 供给 计划 以及 优化 制造 过程并 改进 生 产 系 统的 目的 。 拟制 造从 根本上 改 变 了设 计 、 虚 试制 、 质 量测 试 、修改设 计 、规 模生 产 的传统 制造模 式 。在 产 品真 正制 出之前 ，通过 运用 建模 工具 、分析 工具等 软 件工 具 ，在虚 拟环境 中生成 软产 品原型 以代 替传统 的硬样 品进 行产 品分 析试 验 ，对其性 能 和可制 造性进 行 预测 和评 价 ，从 而 可 以及 时 地对产 品模 型进 行修 改 和 调整 ，对 加工及 装 配进 行修 改 ，缩 短产 品 的设计 与 制 造周期 ，降低 产品 的开 发成 本 ，提 高 系统快 速响应 和适 应市 场 变化 的能力 ，使 企业 的生 产能 够迅 速地与 市 场挂 钩 。 ２ 虚拟 仪器 技术 虚 拟仪 器 是美 国 ＮＩ 司在 ２ 公 Ｏ世纪 ８ Ｏ年代 中期 提 出来 的 ， 电子 测量 技术 与计算 机技 术深 层次 结合 、 是 具 有很好 发展 前景 的新 一类 电子 仪器 。它 以计算 机作 为 仪器统 一 的硬件 平 台 ，充 分利 用计 算机 的运算 、存 储 、 回放 、调 用 、显示 及文 件管 理等 智能 化功能 ，同 时把 传统 仪器 的专 业化 功能 和面 板控 件软 件化 ，使之 与计 算机 结合 构成 一 台从外 观 到功能 都完全 与传统 硬 件仪 器相 同 ，同 时又充 分享 用 了计算 机智能 资源 的全 新仪 器 系统 。它是 微 电子 、通信 、计 算机等 现代科 学 技术 高速 发展 的产 物 。 虚拟 仪器技 术 实际 上就 是在 测试 系统或 仪器设 计 中尽可能地 以软件 的形 式代替硬 件 。 虚拟 仪器软件 由应 用程序和 Ｉ０ 接 口仪器驱 动程序两大部分构成 。其中 ， ／ 应 用 程序 包含实 现虚 拟 面板 功能 的前 面 板软件 程序 和 定义测试功能 的流程 图软件程序 ； ／ 接 口仪器 驱动程 Ｉ０ 序用来完成 特定 外部硬件设 备的扩展 、 驱动 与通信 。 ＮＩ
计算机虚拟仪器技术的概念
计算机虚拟仪器技术的概念一、引言计算机虚拟仪器技术是一种基于计算机硬件平台，结合特定软件，实现测量、数据处理、分析、存储及结果显示等功能的技术。
它广泛应用于各种科研、生产、维修等领域，极大地提高了测试和测量的效率及精确度。
二、基于计算机的硬件平台计算机虚拟仪器技术的硬件基础是计算机硬件平台，包括台式机、笔记本、平板等，这些硬件平台为虚拟仪器的实现提供了基础计算能力。
三、图形化用户界面虚拟仪器的用户界面通常采用图形化方式，这种方式直观、易于理解，用户可以通过鼠标、键盘等输入设备对仪器进行操作和控制。
四、软件驱动的仪器虚拟仪器的核心是软件，它负责实现仪器的各种功能。
通过软件，用户可以设定仪器的工作模式、测量范围、数据处理方式等。
五、数据采集与分析虚拟仪器能够实现数据采集与分析。
它可以接收来自传感器或其他设备的数据，进行存储和分析。
通过软件，用户可以对采集到的数据进行处理和分析。
六、可自定义的仪器功能虚拟仪器的另一个重要特性是可自定义。
用户可以根据自己的需求，编写或修改软件，使仪器具备特定的功能。
这使得虚拟仪器具有极高的灵活性。
七、网络化测量与远程控制借助网络技术，虚拟仪器可以实现远程测量和控制。
用户可以在不同的地点对仪器进行操作，或者将测量数据发送到其他设备上进行处理。
八、模块化与扩展性虚拟仪器通常采用模块化的设计方式，这种方式使得它们可以根据需要进行扩展或缩减。
用户可以根据实际需求，添加或删除功能模块。
总结：计算机虚拟仪器技术是一种灵活且功能强大的测量技术。
通过利用计算机硬件平台和特定软件，它能够实现各种测量任务。
同时，由于其可自定义的特性，用户可以根据自己的需求对仪器进行定制。
此外，网络化测量和远程控制功能使其在实际应用中具有更大的便利性。
模块化的设计方式则使得虚拟仪器可以根据需要进行扩展或缩减。
总的来说，计算机虚拟仪器技术是一种广泛应用于各种科研、生产、维修等领域的先进技术。
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。
虚拟仪器技术与应用习题及答案项目4
4.8习题44.1编写程序，要求产生20个20上下浮动5的随机数分别存储为文本文件，电子表格文件和二进制文件；然后编写另外的程序读上述文件中的数据并在前面板中显示出来。
参考答案：前面板与程序框图≡[o]EF≡⅛S -------- H4.2编写程序，要求模拟一个含有正弦波和方波的双通道波形数据存储为波形文件，并要求文件中显示的存储时间为当前系统时间。
参考答案：保存路径可以自由选择，保存格式可以是二进制。
3 .设计一个Vl来测量温度（温度是用一个20到40的随机整数来代替），每隔0.25秒测一次，共测定5秒。
在数据采集过程中，Vl将在波形Chart 上实时地显示测量结果。
采集过程结束后，在GraPh 上画出温度数据曲线，并且把测量的温度值以文件的形式存盘。
存盘格式为：点数时间(三)温度值(度) 1 0.25 前面板参考下图4 .利用AcquireTemperatureDataValue(Simulated).vi,每500ms 采集一次温度，取当前温度和最后两次温度的平均值，波形显示并同时把当前温度记录到一个文本文件中。
前面板参考下图78.2输由裁殂停止程序框图参考下图5 .从信号处理-信号生成子选板里选取正弦波和均匀白噪声，分别得到正弦、噪声和余弦三种信号，显示在表格和波形图中，并使用写入电子表格文件把数据保存下来。
前面板参考下图曲线。
ES添加的雌2程序框图参考下图回波形图2 —Iglr凝口的S 烟2 O0.062750.1253-0.18731 0.2486，0.30901 0.3681；0.425770.481750.5358；0.5877€0.6374； -0.4262-0.4039-0.00730.334Φ 0.0930?0.1075； -0.06860.17OOf0.4616： -0.054S0.363&-0.4233 0.9980；0.992Γ0.9822( 0.9685f0.951Of 0.9297；0.9048；0.8763( 0.844310.809010.77051 。
基于Python的虚拟仪器技术研究及实现
基于Python的虚拟仪器技术研究及实现陈笑飞;李滔【摘要】Basing on such as efficient, flexible, object-oriented features of Python, combining PYQT and NumPy＇s powerful abilities, the users can easily modify the program code to increase or decrease the instrument system function or scale according to their needs , through the method of abstracting instances of classes from item objects or action functions. In this way, we can simplify the development process and reuse code efficiently. The examples show that the development of virtual instrument based on Python is distinctive nuance, its cycle is short, and has broad research prospects.%基于Python语言高效、灵活、面向对象等特性，结合PYQT以及NumPy等扩展模块提供的强大功能．通过将控件对象及回调函数抽象为相应的类实例，使用户可以根据自身需求方便地修改程序代码以增减仪器的系统功能或规模，简化虚拟仪器开发过程，有效实现代码的重复利用，并通过实例表明，用Python开发虚拟仪器层次清晰，周期短，具有广泛的研究前景。
【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2012(020)016【总页数】3页(P48-50)【关键词】虚拟仪器;Python;面向对象;PYQT;NumPy【作者】陈笑飞;李滔【作者单位】西北工业大学电子信息学院,陕西西安710129;西北工业大学电子信息学院,陕西西安710129【正文语种】中文【中图分类】TP391.9随着计算机技术、测量仪器技术以及软件技术的高速发展，微机以及DSP提供了强大的计算能力使得在一定的实时性要求下，软件可以代替许多原来由硬件完成的功能，这标志着“软件即仪器（The software is the instrument）”时代的到来。
虚拟仪器技术在检测教学中的应用
１虚 拟 仪 器 技 术在 检 测 教 学 中 的 重 要意 义 ．
《 测 与转 换技 术 》 检 主要 介 绍 ＿各 种 传感 器 的 工 作 原 理 及 其 使 用 、 『 信 号的 调 理 及 处 理 、 种 参 量 的测 量 方 法 。 学 中 如 果 单纯 进 行 讲 解 ， 各 教 效 果 不 理 想 ， 生难 掌握 。必 须 通 过 各 种 实 验 加 强 学 生 对 所 学 知 识 的 学 理解 。 仪 器 是 实 验 的 基 础 ， 保 证 这 些 实 验 的 开 设 ， 要 购 置 多 套 先 进 要 就 而 昂贵 的仪 器 ， 着技 术不 断发 展 ， 器 更 新 步伐 加 快 ， 随 仪 旧设 备 面 ｌ 临被 淘 汰 的处 境 。 断 添 置 大 量 新 实 验设 备 使 经 费 成 为 困 扰 各 高 校 的 主要 不 问题 。 拟仪 器 为 这 问 题 的 解 决 开辟 了新 途 径 。 方 面 ， 户 可 以根 虚 一 用 据 自己 的需 求 定 义 和设 计 仪器 的功 能 ， 以通 过 软 件 对 系 统 的功 能 进 可
科技信息
０科教 前 凸０
Ｓ ＩＮ Ｅ＆Ｔ Ｃ ＮＯ Ｏ Ｆ ＭＡ Ｉ ＣＥ Ｃ Ｅ Ｈ Ｌ ＧＹＩ ＯＲ ＴＯＮ Ｎ
２０ ０ ８年
第３ ５期
虚拟仪器技术在检测教学中的应用
谢 丽 华 （． １ 南京理工大学 江苏 南京 ２ ０９ ；． １０ ４２常州轻工职业技术学院电子电气工程系 江苏 常州 ２ ３６ ） １１４
【 摘 要 】 文 研 究 的 是虚 拟 仪 器技 术 在 检 测 教 学 中的应 用 。 要 是 构 建 了一 个远 程 虚 拟 实验 系统 ， 述 了系 统 的 结构 及 其 实现 的 方 法 。 本 主 阐 该 实验 系统 既 可 以充 分 发 挥 学 生 的 能动 性 和 创 造 性 ， 大提 高教 学 效 果 ， 可 以 节省 学 校 的 实验 经 费 ， 大 也 为检 测 及 相 关 学 科 的 教 学改 革 提 供 了一 个
虚拟仪器应用技术实验指导书
实验一、LabVIEW8.2软件基本操作、运用实验目的：熟悉LabVIEW8.2操作、功能，了解相关控件。
实验要求：编写程序实现：1.产生一个值为0.0～1.0的随机数a，放大10倍后与某一常数b比较，若a>b，则指示灯亮。
2.创建一个子VI，子VI功能：输入3个参数后，求其和，再开方。
编一个VI调用上述子VI。
3.单步调试程序；应用探针观察各数据流。
实验内容：1.启动LabVIEW8.2，出现启动窗口后，在这个窗口中新建VI。
在程序窗口按要求放入所需的函数控件如图。
然后按照实验要求3调试程序，调试完成后存盘。
2.重新启动LabVIEW8.2，出现启动窗口后，在这个窗口中新建VI。
这次我们做个子VI，+v+=。
按要求在程序窗口中放入如图所示的函数，调试成功后按子VI设b完成ca计的方法编辑窗口右上方的图标。
保存子VI后，我们可以再设计一个实现z+×=的VI，其中就可以调用++byxcw+a刚才做的子VI完成。
实验二、使用数据类型实验实验目的：熟悉、运用各种数据类型的变量。
实验要求：加深理解LabVIEW8.2数据类型的特点，特别是数组和簇。
实验内容：1.在程序的前面板上创建一个数值型控件，为它输入一个数值；把这个数值乘以一个比例系数，再由该控件显示出来。
2.生产一个正弦波，并显示在Chart波形控件上，由另外一个程序把该波形显示出来。
调节两个程序运行的速度，观察对比两个波形的差异。
3.创建一个3行4列的数组，(1)求数组的最大与最小值；(2)求出创建数组的大小；(3)将该数组转置；(4)将该二维数组改为一个一维数组。
4.创建一个簇控件，成员维字符型姓名，数值型学号，布尔型注册。
从该控件中提取簇成员注册，并显示在前面板上。
实验三、应用多种程序结构编程实验目的：熟悉、运用各种程序结构。
实验要求：加深理解LabVIEW8.2图形编程的特点，特别注意与字符编程的不同点。
实验内容：1.产生100个0.0～100.0的随机数，求其最小值、最大值、平均值，并将数据在Graph中显示。
虚拟仪器技术在网络虚拟实验中的应用
件负责联结客户应用程序与服务器管理程序 ，协同完成一个作业．系统的主要负担 由客户端来完成 ，在客 户机端需要安装应用程序， 有着安全性高、网络通信负荷小、速度快等优点．但是 ， 更新和维护的代价高，
效率低．
３２ 基 于 Ｖ 的 ＢＳ网络 工作模 式 ． Ｉ ／
基于 ｖ 的 ＢＳ网络工作模式主要用于建立在广域 网基础上 的远程实验系统 ， Ｉ ／ 系统的主要任务在服务器 端 （ｅ ｅ） Ｓｒ ｒ 实现 ， ｖ 用户端只需要安装一个浏览器 ，工作界面通过 ｗｗｗ 浏览器来实现“ ．系统采用组件 ” 技术将虚拟仪器组件化 ，然后将虚拟仪器组件部署在服务器上 ，当用户利用浏览器访问该服务器进行实验 时，首先进行身份验证 ，然后进人虚拟实验系统 ，用户选择实验项 目，浏览器从服务器端下载虚拟仪器 ，
ｎ ｔ ｒ ｎ ｏｄ ｒｔ ｕｌ ｅｗｏｋｏ ｉ ｕ ｌｉｓ ｕ ｎ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ｙｔｍ． ｉ ｅｎ ｔ ｒ ｆｖｒ ａ ｓｒ ｍｅ ｔ ｅｗｏｋｉ ｒ ｅ ｂ ｉ ａｎ ｔ ｒ ｆ ｒ ａ ｔ ｍｅ ｔ ｐ ｒ ｎ ｓｅ Ｗ ｔ ｔ ｅｗｏｋ ｏ ｉｔｌ ｉ ｔｕ ｎ ｏ ｄ ｖｔ ｎ ｒ ｅ ｉ ｓ ｈ ｈ ｕ ｎ
为远程教学的重要方面 ，不再受传统的时空限制 ， 具有更高的灵活性 ，为提高教育层次和教学方式提供 了 更 多 的选择 ．
１ 网络化虚拟仪器系统构建
虚拟仪器以 Ｐ ｃ机为核心 ，将现代仪器测量系统和计算机系统融合于一体 ，在计算机的显示器上虚拟 传统仪器物理面板 ，用计算机软件实现传统仪器的硬件功能“ ．网络化虚拟仪器是通过网络实现仪器的远 程测试 （ 信号获取、显示 、处理和存取等 ） ，甚至通过 网络实现测试仪器的远程制造口 ．网络化虚拟仪器系 统与传统虚拟仪器的主要 区别是把 由单机测量系统实现数据采集、数据分析和结果显示三大功能分布到网
什么是虚拟仪器
什么是虚拟仪器?一、什么是虚拟仪器?一套虚拟仪器系统就是一台工业标准计算机或工作站配上功能强大的应用软件、低成本的硬件(例如插入式板卡)及驱动软件，他们在一起共同完成传统仪器的功能。
以软件为主的测量系统充分利用了常用台式计算机和工作平台的计算、显示和互联网等诸多用于提高工作效率的强大功能。
软件是在功能强大的硬件基础上创建虚拟仪器系统的真正关键所在。
虚拟仪器可使用相同的硬件系统，通过不同的软件就可以实现功能完全不同的各种测量测试仪器，即软件系统是虚拟仪器的核心，软件可以定义为各种仪器，因此可以说“软件即仪器”。
虚拟仪器代表着从传统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转变。
有了虚拟仪器，用户就可以完全根据自己的需求组建测量和自动化系统，而不用再受功能固定(完全由厂家提供)的传统仪器的限制。
二、虚拟仪器和传统仪器的比较独立的传统仪器，例如示波器和波形发生器，性能强大，但是价格昂贵，且被厂家限定了功能，只能完成一件或几件具体的工作，因此，用户通常都不能够对其加以扩展或自定义其功能。
仪器的旋钮和开关、内置电路及用户所能使用的功能对这台仪器来说都是固定的。
另外，开发这些仪器还必须要用专门的技术和高成本的元部件，从而使它们身价颇高且很不容易更新。
基于PC机的虚拟仪器系统，诞生以来就充分利用了现成即用的PC机所带来的最新科技。
这些科技和性能上的优势迅速缩短了独立的传统仪器和PC机之间的距离，包括功能强大的处理器（如Pentium 4)、操作系统及微软Windows XP、NET技术和Apple Mac OS x。
除了融合诸多功能强大的特性，这些平台还为用户提供了简单的联网工具。
此外，传统仪器往往不便随身携带，而虚拟仪器可以在笔记本电脑上运行，充分体现了其便携特性。
需要经常变换应用项目和系统要求的工程师和科学家们需要有非常灵活的开发平台以便创建适合自己的解决方案。
可以使用虚拟仪器以满足特定的需要，因为有安装在PC机上的应用软件和一系列可选的插入式硬件，无需更换整套设备，即能完成新系统的开发。
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虚拟仪器技术及应用难度
虚拟仪器技术是利用计算机软硬件技术，模拟或仿真真实仪器的功能和特性，进行实验测试、数据采集和分析的一种技术。
它与传统仪器相比，具有可扩展性、灵活性和易操作性的特点。
虚拟仪器技术已经得到广泛应用，包括物理实验、化学实验、生物实验、工程实验等领域。
虚拟仪器技术的应用难度主要体现在以下几个方面。
首先，虚拟仪器技术的开发需要掌握一定的软件开发和硬件配置知识。
开发一个虚拟仪器需要涉及到软件系统的设计和开发，需要有基本的编程能力和算法知识。
同时，还需要了解硬件配置和接口规范，以便实现与真实仪器的数据交互和控制。
其次，虚拟仪器技术的应用需要与复杂的物理实验现象相结合。
虚拟仪器技术不仅要模拟仪器的功能，还需要模拟物理实验的各种细节和特性。
这需要开发者对各种实验现象有一定的了解，并能够将其转化为计算机程序的形式。
再次，虚拟仪器技术的应用需要考虑到用户需求和使用体验。
虚拟仪器技术主要是为用户提供实验测试和数据分析的功能，因此需要充分考虑用户的需求和使用习惯。
这需要开发者具备用户研究和用户界面设计的能力，以便为用户提供更好的使用体验。
另外，虚拟仪器技术的应用还需要考虑到性能和稳定性的问题。
虚拟仪器技术需
要能够处理大量的数据和复杂的计算，因此需要具备较高的计算能力和存储能力。
同时，由于虚拟仪器技术往往需要长时间运行，因此还需要具备较高的稳定性和可靠性。
总的来说，虚拟仪器技术及其应用的难度较大，需要开发者掌握一定的软硬件知识和技能，同时还需要对实验现象和用户需求有一定的理解。
随着虚拟仪器技术的不断发展，其应用难度也在逐渐降低，但仍需要不断改进和深入研究，以满足不断更新的科学研究和实验需求。