一、虚拟仪器概念
从前两章的记录仪器、信号分析仪及微机测试系统简介不难看出，计算机技术的发展推动了各种测试仪器的飞速发展，工程测试趋向数字化、智能化、自动化和系统工程化。各种数字化、智能化的测试仪器和系统种类繁多，这既给测试工作带来了便利，同时又因为需要连接各种仪器而使测试工作繁杂，并造成了大量的硬件和软件的冗余，仪器、系统的升级换代也不方便。因此，虚拟仪器应运而生，并推动了测试仪器的新变革。
虚拟仪器（Virtual Instrument，简称VI）是指在通用计算机平台上加上一组软件和硬件或接通其他仪器，用户根据自己的需要定义和设计仪器的测试功能，以实现对被测对象的数据采集、信号分析、数据处理、数据存储、可视化显示等功能，完成测试、测量、控制等任务。
二、虚拟仪器的发展
一般来讲，虚拟仪器的发展至今可以分为三个阶段，这三个阶段可以说是同步进行的。
第一阶段，利用计算机技术增强传统仪器的功能
由于计算机技术的成熟和普及，性能价格比不断上升，用计算机技术控制测控仪器，并构成计算机测控系统成为新的发展趋势。计算机为了通信的需要在硬件上确立了GPIB总线标准。因此，系统仪器只要通过GPIB或RS-232接口就能实现与计算机的通信，速度上也能满足测试要求。计算机软件技术的发展更快，能提供各种驱动程序、数据分析函数、图形接口函数等，完全可以依据软件功能增强仪器系统的功能。因而，用户和厂商将大量的独立仪器与计算机相连形成虚拟仪器。
第二阶段，开放式的虚拟仪器
仪器厂商和用户都企图尽可能地以计算机为共用平台。减少在个人虚拟仪器上的软、硬件设计，充分共用计算机上的标准件，以提高效率、降低成本。将许多特殊功能的A/D转换、D/A转换、数字I/O、时间I/O等电路构成卡式结构，直接插在计算机扩展槽或仪器内，相关软件也由固化在ROM 内改为存在软盘上的文件中，这样，软件可以安装在任何计算机上，即一台计算机可以是一台或多台仪器。因此，这种仪器的构建具有很大的开放性和灵活性，应用更广泛，性能更好，升级和维护更方便。
第三阶段，面向对象的虚拟仪器
硬件的标准化程度虽然提高得很快，但由于测试对象越来越多，项目越来越复杂，测试的指标要求越来越高，计算机的多任务特点愈来愈突出，因此，软件成为虚拟仪器发展和应用的关键。美国国家仪器公司（NI公司）总结并提出“软件即仪器”的概念，并推出了LabVIEW和Labwindows/CVI两种较好的面向对象的可视化开发环境，配合NI-DAQ（插入式数据采集卡），提供虚拟仪器的软、硬件框架，供用户设计虚拟仪器，从而大大缩短了开发周期。这种框架得到了广泛的认同和采用。
三、虚拟仪器的构成(www.xing528.com)
一般虚拟仪器的系统由计算机、仪器硬件、应用软件三要素构成。计算机是共用平台，仪器硬件用于信号的输入、输出，软件决定仪器的功能和构成用户接口。几种测试仪器系统的原理框图如图8-1所示。其中，以DAQ卡和信号调理为硬件部分组成PC-DAQ测试仪器系统；以GPIB卡、GPIB接口仪器为硬件部分组成GPIB测试仪器系统；类似地，以v XI总线、串行总线和现场总线等标准总线为硬件部分分别组成VXI仪器系统、串行总线仪器系统、现场总线仪器系统等。
图8-1 虚拟仪器系统
四、虚拟仪器与传统仪器比较
与传统仪器相比，虚拟仪器在智能化程度、处理能力、性能价格比及资源共享等方面都具有明显的优势。传统仪器的所有功能，包括信号的输入输出、用户界面，如开关、显示器等，都固定在机箱内，由生产厂商事先定义好了，用户是无法对它们进行改动的。虚拟仪器与传统仪器之间的对比见表8-1。
表8-1 虚拟仪器与传统仪器的对比
五、虚拟仪器特性
虚拟仪器具有以下性能优点：
（1）组建快捷：带上一块接口卡和一盒软件，就可以在任何一台计算机上安装使用，使组建虚拟仪器十分方便快捷。
（2）维修方便：对于虚拟仪器来说，硬件仅仅用于解决信号的输入、输出，而软件是决定性因素。系统只需增加软件来执行新的功能，就可以扩展系统的测量功能，并继续支持共用硬件平台，使得测量的速度及精度都可以提高。
（3）资源共享：通过网络技术可以充分利用各种物质（仪器设备）资源和人力（专家）资源，从而对各种被测系统进行更详细的分析，并作出准确的判断。
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