虚拟仪器技术概述

虚拟仪器

第２０卷第３期２００７年５月

机电产品开发与创新

Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ＆ＩｎｎｏｖａｔｉｏｎｏｆＭａｃｈｉｎｅｒｙ＆ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＰｒｏｄｕｃｔｓ

Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．３ 产品与市场Ｍａｙ．，２００７

虚拟仪器技术概述

陈思，黄亚宇

（昆明理工大学，昆明云南６５００９３）

摘要：虚拟仪器是一种新型的测试仪器，主要依靠软件来实现各种测试功能。本文对虚拟仪器的构成和

特点等方面做了介绍，讨论了虚拟仪器的发展趋势。

关键词：虚拟仪器；构成和特点；发展趋势中图分类号：ＴＰ３９１．９

文献标识码：Ａ

文章编号：１００２－６６７３（２００７）０３－０５１－０３

０引言

随着现代科学技术的飞速发展，高度自动化的工业化大生产迫切需要功能更强大、成本更低廉、系统更灵活的新一代测试仪器。在这种情况下，１９８６年美国国家仪器公司（ＮａｔｉｏｎａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，简称ＮＩ）研发推出了图形化编程环境的开发平台—Ｌａｂｖｉｅｗ软件，并首先提出了虚拟仪器（ＶｉｒｔｕａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，简称ＶＩ）的概念

［１］

电路、数据采集卡（ＤａｔａＡｃａｕｉｓｉｔｉｏｎ，简称ＤＡＱ）及ＰＣ机为仪器硬件平台，采用ＰＣＩ或ＩＳＡ计算机本身的总线，将ＤＡＱ直接插入ＰＣ机的相应标准的总线扩展插槽即可，因此这种虚拟仪器又称ＰＣ－ＤＡＱ／ＰＣＩ插卡式虚拟仪器。

（２）基于通用接口总线ＧＰＩＢ（ＧｅｎｅｒａｌＰｕｒｐｏｓｅＩｎ－

ｔｅｒｆａｃｅＢｕｓ）接口的虚拟仪器，它是以ＧＰＩＢ接口仪器、ＧＰＩＢ接口卡及ＰＣ机为仪器硬件平台，ＧＰＩＢ仪器具有

独立的仪器操作界面，可以脱离计算机使用，也可以通过标准ＧＰＩＢ电缆连接计算机实施程序控制。

（３）基于串行口仪器的虚拟仪器，它是由Ｓｅｒｉａｌ标准总线仪器及ＰＣ机为仪器硬件平台，符合ＲＳ－２３２／

。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、测试速度快、自动化程度高、人机界面优异、灵活性强等优点，通常被认为是第三代自动测试系统的同义语

［２］

。

１虚拟仪器的构成

任何测量测试仪器的主要功能都是由三大部分组成：①数据采集；②数据测试和分析；③结果输出显示。而虚拟仪器也是由这三大部分组成，不同的是虚拟仪器的数据分析和结果输出完全由计算机的软件系统来完成。因此，只要提供一定的数据采集硬件，就构成了基于计算机组成的虚拟测量测试仪器

［３］

ＲＳ４２２标准的ＰＬＣ和单片机系统。

（４）基于ＶＸＩ仪器的虚拟仪器，它是以ＶＸＩ（ＶＭＥ－

ｂｕｓＥｘｔｅｎｓｉｏｎｆｏｒＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ）标准总线仪器模块及ＰＣ机为仪器硬件平台，由主机箱、控制器和仪器模块

构成。其中，控制其安装在零号槽中，称为零槽控制器。ＶＸＩ控制器包括嵌入式ＰＣ控制、嵌入式工作站控制器和外置工作站控制器，可根据测试功能的不同要求来选用。

（５）基于ＰＸＩ仪器的虚拟仪器，它是以ＰＸＩ（ＰＣＩＥｘ－

。虚拟仪器通常

［４］

是有计算机、硬件接口电路和软件这三部分构成。

１．１虚拟仪器的硬件构成

硬件接口电路与计算机仪器构成了虚拟仪器的硬件。计算机是虚拟仪器的核心，主要完成数据处理和结果的显示，硬件接口电路主要完成被测输入信号的采集、放大、模／数传换，根据构成虚拟仪器的接口总线不同，主要可分为如下集中构成方案，如图１所示。

（１）基于数据采集卡的虚拟仪器，它是以信号调理

收稿日期：２００７－０３－２８

作者简介：陈思（１９８１－），辽宁沈阳人，硕士研究生。

ｔｅｎｓｉｏｎｆｏｒＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ）标准总线仪器模块及ＰＣ机为

硬件平台，ＯＸＩ总线方式是在ＰＣＩ总线内核技术上增加多板同步触发总线和参考时钟规范和要求形成。标准的

ＰＸＩ模块化仪器系统有８个插槽，还可以ＣｏｍｐａｃｔＰＣＩ交

互操作，可与ＧＰＩＢ或ＶＸＩ集成，组成大规模、多用途系统。

（６）基于现场总线设备的虚拟仪器，它是以Ｆｉｅｌｄ－

ｂｕｓ标准总线仪器及ＰＣ机为仪器硬件平台。

上述的几种方案中，ＧＰＩＢ、ＶＸＩ、ＰＸＩ方案主要适合构成大型高精度集成测试系统；ＰＣＩ－ＤＡＱ／ＰＣＩ、串行口方案主要适合构成大规模的网络测试系统，如测试任

５１

虚拟仪器

产品与市场

信号调理数据采集卡

的术语和图形化符号来代替传统的文本语言编程，界面友好，操作简便，可大大减轻系统开发人员的负担，使

计

算机

被测对象

ＧＰＩＢ接口仪器ＧＰＩＢ接口卡

其将主要精力投到系统设计中，而不再是具体软件细节的推敲上。

串行口仪器／ＰＬＣ

ＶＸＩ仪器ＰＸＩ仪器

现场总线设备

２虚拟 …… 此处隐藏：3987字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……