虚拟仪器及应用
虚拟仪器技术是目前测控领域中最为流行的技术之一,利用计算机软件的强大功能结合相应的硬件,突破传统仪器在数据处理、显示、储存等方面的限制。虚拟仪器实质就是在通用硬件平台确定以后,由软件取代传统仪器中的硬件来完成仪器的功能。因此软件设计才是系统的核心。
（1）虚拟仪器的基本构成
任何仪器都是由信号的采集和控制、数据的分析和处理、结果的输出与显示这三部分组成的。传统仪器是将这三部分放在一个仪表机箱内。虚拟仪器不强调物理上的实现形式，它是一种功能仪器，是具有仪器功能的软硬件的组合。
在硬件结构方面，虚拟仪器将硬件功能划分为输入、输出和数据处理3个主要模块。如果将具有一种或多种功能的通用模块组合起来，就构成任意一种虚拟仪器。例如：一台频谱分析仪包括一个输入部分和一个数据处理部分，一台任意波形发生器包括输出部分和一个数据处理器。
在软件方面，通用计算机软件和仪器软件的有机结合构成了虚拟仪器的基本框架，该软件框架主要包括接口软件、仪器驱动器软件和应用软件开发环境三大部分。总线接口软件是实现虚拟仪器功能的最基础软件，一般还要求该软件必须与其他仪器系统的软件结构兼容，以便于系统集成。它处于软件框架的最底层。该底层软件还应包括交互式控制工具软件、资源编辑器软件、资源管理器软件以及功能库软件等；仪器驱动器软件处于软件框架的中间层，完成对某一特定仪器的控制与通信，它作为用户应用程序的一部分在计算机上运行；应用软件开发环境位于软件框架的最顶层，它将计算机的数据分析和显示能力与仪器驱动器融合在一起,为用户开发虚拟仪器提供了必要的软件工具和环境。这三层软件组成了金字塔式的软件框架，其软件框架结构如图1所示。
（2）虚拟仪器的特点
与传统仪器相比,虚拟仪器有以下特点：
1)测量精度高、可重复性好。由于虚拟仪器减少了硬件的使用，因此减少了测试误差，同时测试可重复性进一步提高。
2)测量速度快。由于测量输入信号只需要一个量化的数据模块，就可通过数据处理器将信号特性计算出来，因此可缩短测量时间，提高测量速度。
3)缩短了系统组建的时间，降低仪器硬件开销，同时也降低了系统故障率。
4)实现了用户自定义测量功能，可测量传统物理仪器不可能测量的对象。
5)易于扩展。为提高系统性能，可方便地加入或更换仪器模块，而不必购买新系统，有利于测试系统扩展。
6)具有较短的系统更新周期。虚拟仪器是建立在计算机技术和数据采集技术基础之上的，由于目前这类技术发展非常迅速，将使虚拟仪器的更新周期由传统仪器的5～10年缩短到0.5～1年。
（3）虚拟仪器的软件开发平台Lab VIEW
Lab VIEW是美国国家仪器公司(NI)提供的一个完全图形化的编程环境，它的设计提供了一种与以往完全不同的新编程方法。在Lab VIEW中通过鼠标操作、菜单提示、选择功能(图形)并用线条把各种功能(图形)连接起来，就可实现编程，编程就象在画流程图，流程图画好了,编程也基本完成了。Lab VIEW是一个带有扩展功能库和子程序库的通用程序设计系统，大致可分为以下几个方面：高级分析函数库、工具箱库、综合时频分析控制箱、仪器驱动函数库、演示程序库、开发工具库和应用程序生成器等，能帮助用户迅速组建自己的应用系统。
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