虚拟仪器技术的发展与展望

虚拟仪器技术的发展与展望内容摘要：

近又出现了模块中再分模块的构建 方案，即在原有的一个模块插槽上，安装若干个小型 化模块，从而更有效地利用模块空间，并进一步提高 了仪器组建的灵活性。 近两年，构成虚拟仪器系统 的软、硬件技术又有新的发展，尤其是传感器技术、 采集卡技术、软件平台技术发展迅速。 例如： ’))) 0G 1I X %amp。 ’ 外置 控 制器 接 口 具 有高 数 据 传 输速 率 （ 最 高 为 IY Y (T . ,） 、 成本 低 的优 势 D G E ； Z$’*B 通 用串 行 总线 （ [Q*） 控制器也 为 仪器控制 提 供增强性 能。 ! 虚拟仪器系统 虚 拟 仪 器 充 分利 用 当 代 先进 的 科 技 产品 和 技 术 ， 如总线技 术 、 模块 化 数据采集 调 理电路 、 高速 数 据传 输 技术 、 N @\9amp。 技 术 等 ， 其 基 本构成框 图 如 图 0 所 示 D I E。 硬件是虚拟仪器工作的基础，其主要功能是完 成对被测信号的采集、传输和显示输出结果。 硬件 主要由计算机、传感器和信号采集调理模块组成，高 性能的 . / 和 / . 转换器可获得高的采样精度和 频率，并实现多路采集无时差、无相移，同步进行，高 质量的抗混滤波调制电路又为仪器测试打下基础。 先进 的 计算机技 术 保证了对 信 号进行实 时 高效的 处 理。 信 号采集调 理 模块主要 有 !$ 仪器模块 、 %amp。 仪器 模 块 、 amp。 仪器 模 块或数据 采 集卡 ， 目前 应 用 较 多的 是 %amp。 仪器 模 块和数据 采 集卡。 计 算机领域 的 每一次技 术 进步都给 仪 器界带 来 巨 大 的 变 化。 计 算 机 的 总 线 技 术 从 ’( ) %*+ 到 ,， 测试 仪 器 从 !$ 总 线 、 %amp。 总 线 到 amp。 总线 ， 从而产生 了 !$， %amp。 和 amp。 等不同的虚拟仪 器 系统。 由 于 %amp。 总线 仪 器系统在 开 放式的硬 件 和 软 件环 境 中的通用 性 很强 ， 被公认 为 测试系统 的 优 秀 硬件平台， 更 为虚拟仪器的应用提供了广阔的 前 景。 与 %amp。 相比 ， amp。 具 有 更高的性 价 比 ， 更 短 的 开 发周 期 ， 因 此 有很好的 应 用市场。 另 外 ， 新 一代高 速 串行 总 线 +++ ./0 1 %amp。 控 制器 和 !$ 1 2’$ 控 制器 的 出现 ， 给高速通 信 、 便 携 式仪器和 笔 记本计 算 机带 来 了方便。 ! 虚拟仪器开发环境 构造一个虚拟仪器系统时，在硬件确定以后，就 可以通过不同的软件实现不同的功能：数字滤波、频 谱变换、小波分析等。 软件是虚拟仪器的关键，担负 着对数据进行分析处理的重任。 虚拟仪器系统的软件可分为几个层次：系统操 作层、应用程序层和仪器驱动层。 仪器驱动层主要 用于初始化虚拟仪器，设置参数和工作方式，使虚拟 仪器保持所需的工作状态；应用程序层主要用于对 采集的数据进行处理，用户通过编制应用程序来定 义虚拟仪器的功能；系统操作层主要用于提供仪器 与用户的接口，用户通过操作界面上的开关和按钮 来模拟传统仪器的各种操作，实现对虚拟仪器的操 作。 言难 度 较大 ； 图形化 编 程语言为 普 通计算机 用 户 开 发虚 拟 仪器软件 提 供了便利 ， 比 较流行的 有 : 公 司 的。 ($%+ 和 = 公 司 的 %++ 等 软 件 ， 国内 也 有 部分 单 位正在进 行 虚拟仪器 软 件开发平 台 的研发。 ($% + 和 %++ 等都 是 基 于 图形 开 发 、 调试 和 运 行程 序 的集成化 开 发环境 ， 是最 早 借助于虚 拟 软 面 板用 户 界面和方 框 图建立虚 拟 仪器的图 形 程序设 计 系统 之 一 ， 也是目前 国 际上唯一 的 编译型图 形 化 编 程语 言。 其中 ，。 ($% + 功能 强 大 ， 对数据 采 集 提 供了仪器库、 !$ 库、 ’ 1 ?/? 库、 %’( 库以 及 %amp。 库 ； 对数 据 分析提供 了 格式 化 @ A 库 、 (BC 6D 9E B (D67F434 软件 库 （ 数字滤 波 器 、 曲 线 拟合和信 号 处 理 等 ） 和 ’3GD67 HI9E4 43DG ’53JE 高级的数字 信 号处 理 软件包；提供了用于远程数据直接访问的工具 包 ’K。 LII7M3J 以 及 使数据可 以 在任 何 NEO 浏览 器 上 查 阅达 到 共享的工 具 包 DJEHDEJ LII7M3J。 虚拟仪器的应用 虚 拟仪器作 为 新兴的仪 器 仪表 ， 用户可 以 定 义 其结 构 和功能 ， 构建灵活 ， 转变容 易 ， 因此 它 在各 个 领域 都 得到广泛 的 应用。 国 内 单位和院 校 正加紧 步 伐研 究 和开发自 己 的虚拟仪 器 系 统 ) 中国国 防 科 技 大学 进 行了虚拟 数 字示波器 的 设计研 究 P Q R ， 其 结 果 与 = 公司 的 双通 道 台式数 字 存 储 示波 器 =。