虛擬儀器化在線分析儀器

1、虛擬現(xiàn)實(shí)：是利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時(shí)、沒(méi)有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。具有以下3個(gè)方面的特征：真實(shí)性沉浸性（身臨其境的感覺(jué)）交互性虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)被普遍認(rèn)為是繼計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)后,在21世紀(jì)最有潛力的技術(shù)。虛擬儀器化在線分析儀器第一代：模擬式儀器儀表第一代：模擬式儀器儀表第二代：數(shù)字化儀器第二代：數(shù)字化儀器第三代：智能儀器第三代：智能儀器第四代：虛擬儀器（是計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)第四代：虛擬儀器（是計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)和測(cè)量技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是測(cè)試儀器的發(fā)展方和測(cè)量技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是測(cè)試儀器的

2、發(fā)展方向。）向。）儀器技術(shù)的發(fā)展過(guò)程儀器技術(shù)的發(fā)展過(guò)程什么是虛擬技術(shù)？ 虛擬儀器技術(shù)就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來(lái)完成各種測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化的應(yīng)用。虛擬虛擬儀器的概念儀器的概念 虛擬虛擬儀器指的是具有虛擬儀器面板的儀器指的是具有虛擬儀器面板的個(gè)人計(jì)算機(jī)儀器。個(gè)人計(jì)算機(jī)儀器。它由通用個(gè)人計(jì)算機(jī)、它由通用個(gè)人計(jì)算機(jī)、模塊化功能硬件和控制軟件所組成。操作模塊化功能硬件和控制軟件所組成。操作人員通過(guò)友好的圖形用戶界面以及圖形化人員通過(guò)友好的圖形用戶界面以及圖形化編程語(yǔ)言來(lái)控制儀器的運(yùn)行，以完成對(duì)被編程語(yǔ)言來(lái)控制儀器的運(yùn)行，以完成對(duì)被測(cè)試量的采集、分析、判斷、顯示、存儲(chǔ)測(cè)試量的采集、分

3、析、判斷、顯示、存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)生成。以及數(shù)據(jù)生成。 上世紀(jì)80年代，美國(guó)國(guó)家儀器公司NI（NationalInstruments）提出“軟件即是儀器”的概念，推出了LabVIEW直觀的流程圖編程風(fēng)格的軟件開(kāi)發(fā)和運(yùn)行平臺(tái)，引發(fā)了測(cè)控技術(shù)領(lǐng)域的一場(chǎng)重大變革 。中國(guó)虛擬儀器之父應(yīng)懷樵 “從軟件制造儀器”到“軟件制造一切” 開(kāi)發(fā)出適合便攜機(jī)和筆記本使用的小型數(shù)采卡和大容量數(shù)據(jù)采集分析（LCAS）軟件，研制成功臺(tái)式和筆記本式大容量智能數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理系統(tǒng)以及DASP“達(dá)世普”虛擬儀器庫(kù)系統(tǒng)。這是我國(guó)最早研制成功的虛擬儀器產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)“把實(shí)驗(yàn)室拎著走”的目標(biāo)。優(yōu)勢(shì)： 性能高 擴(kuò)展性強(qiáng) 開(kāi)發(fā)時(shí)間少 無(wú)縫集成L

4、abVIEWLaboratory Virtual instrument Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench Engineering Workbench LabVIEWLabVIEW是一種程序開(kāi)是一種程序開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用圖形化編輯語(yǔ)發(fā)環(huán)境，使用圖形化編輯語(yǔ)言言G G語(yǔ)言編寫(xiě)程序，產(chǎn)生的語(yǔ)言編寫(xiě)程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。程序是框圖的形式。PXIVXIGPIBDAQIMAQMotion硬件板卡硬件板卡 LabVIEW軟件軟件程序解決方案程序解決方案軟件驅(qū)動(dòng)模塊軟件驅(qū)動(dòng)模塊虛擬儀器技術(shù)的三大組成部分 1.高效的軟件2.模塊化的I/O

5、硬件3.用于集成的軟硬件平臺(tái)2022-6-1512高效的軟件 軟件是虛擬儀器技術(shù)中最重要的部分。使用正確的軟件工具并通過(guò)調(diào)用特定的程序模塊，可以高效地創(chuàng)建自己的應(yīng)用以及友好的人機(jī)交互界面。NI公司提供的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的圖形化編程軟件NI LabVIEW，不僅能輕松方便地完成與各種軟硬件的連接，更能提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，并將分析結(jié)果有效地顯示給用戶。儀器面板控制軟件利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖形化編程環(huán)境，使用可視化的技術(shù)，從控制模塊上選擇你所需要的對(duì)象，放在虛擬儀器的前面板上。數(shù)據(jù)分析處理軟件利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力和虛擬儀器開(kāi)發(fā)軟件功能強(qiáng)大的函數(shù)庫(kù)可以極大提高虛擬儀器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析處理能力。儀器驅(qū)動(dòng)軟件處

6、理與特定儀器進(jìn)行控制通信的一種軟件。通用I/O接口軟件返回模塊化的I/O硬件1、PCI總線插卡型虛擬儀器2、并行口式虛擬儀器3、GPIB總線方式的虛擬儀器4、VXI總線方式虛擬儀器5、PXI總線方式虛擬儀器返回這種方式借助于插入計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集卡與專用的軟件如LabVIEW相結(jié)合，通過(guò)三種編程語(yǔ)言Visual C+,Visual Basic,Labviews/cvi構(gòu)成測(cè)試系統(tǒng)，它充分利用計(jì)算機(jī)的總線、機(jī)箱、電源及軟件的便利。但是受PC機(jī)機(jī)箱和總線限制，且有電源功率不足，機(jī)箱內(nèi)部的噪聲電平較高，插槽數(shù)目也不多，插槽尺寸比較小，機(jī)箱內(nèi)無(wú)屏蔽等缺點(diǎn)。另外，ISA總線的虛擬儀器已經(jīng)淘汰，PCI總線

7、的虛擬儀器價(jià)格比較昂貴。返回電腦主板上的PCI插槽(白）最新發(fā)展的一系列可連接到計(jì)算機(jī)并行口的測(cè)試裝置，它們把儀器硬件集成在一個(gè)采集盒內(nèi)。儀器軟件裝在計(jì)算機(jī)上，通?？梢酝瓿筛鞣N測(cè)量測(cè)試儀器的功能，可以組成數(shù)字存儲(chǔ)示波器、頻譜分析儀、邏緝分析儀、任意波形發(fā)生器、頻率計(jì)、數(shù)字萬(wàn)用表、功率計(jì)、程控穩(wěn)壓電源、數(shù)據(jù)記錄儀、數(shù)據(jù)采集器。美國(guó)LINK公司的DSO-2XXX系列虛擬儀器,它們的最大好處是可以與筆記本計(jì)算機(jī)相連，方便野外作業(yè)，又可與臺(tái)式PC機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)臺(tái)式和便攜式兩用，非常方便。由于其價(jià)格低廉、用途廣泛，特別適合于研發(fā)部門(mén)和各種教學(xué)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用。返回GPIB技術(shù)是IEEE488標(biāo)準(zhǔn)的虛擬儀器早期的

8、發(fā)展階段。它的出現(xiàn)使電子測(cè)量獨(dú)立的單臺(tái)手工操作向大規(guī)模自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)發(fā)展，典型的GPIB系統(tǒng)由一臺(tái)PC機(jī)、一塊GPIB接口卡和若干臺(tái)GPIB形式的儀器通過(guò)GPIB電纜連接而成。在標(biāo)準(zhǔn)情況下，一塊GPIB接口可帶多達(dá)14臺(tái)儀器，電纜長(zhǎng)度可達(dá)40米。GPIB技術(shù)可用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的操作和控制，替代傳統(tǒng)的人工操作方式，可以很多方便地把多臺(tái)儀器組合起來(lái)，形成自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。GPIB測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和命令簡(jiǎn)單，主要應(yīng)用于臺(tái)式儀器，適合于精確度要求高的，但不要求對(duì)計(jì)算機(jī)高速傳輸狀況時(shí)應(yīng)用。返回VXI總線是一種高速計(jì)算機(jī)總線VME總線在VI領(lǐng)域的擴(kuò)展，它具有穩(wěn)定的電源，強(qiáng)有力的冷卻能力和嚴(yán)格的RFI/EMI屏蔽

9、。由于它的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放、結(jié)構(gòu)緊湊、數(shù)據(jù)吞吐能力強(qiáng)、定時(shí)和同步精確、模塊可重復(fù)利用、眾多儀器廠家支持的優(yōu)點(diǎn)，很快得到廣泛的應(yīng)用。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，VXI系統(tǒng)的組建和使用越來(lái)越方便，尤其是組建大、中規(guī)模自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)以及對(duì)速度、精度要求高的場(chǎng)合。有其他儀器無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。然而，組建VXI總線要求有機(jī)箱、零槽管理器及嵌入式控制器，造價(jià)比較高。返回PXI總線方式是PCI總線內(nèi)核技術(shù)增加了成熟的技術(shù)規(guī)范和要求形成的，增加了多板同步觸發(fā)總線的技術(shù)規(guī)范和要求形成的，增加了多板發(fā)總線，以使用于相鄰模塊的高速通訊的局總線。PXI具有8個(gè)擴(kuò)展槽，而臺(tái)式PCI系統(tǒng)只有34個(gè)擴(kuò)展槽，通過(guò)使用PCIPCI橋接器，可擴(kuò)展到256個(gè)擴(kuò)展槽，臺(tái)式PC的性能價(jià)格比和PC