(完整)虚拟仪器的现状和发展趋势调查报告

虚拟仪器的现状和发展趋势调查报告

学号：xx4xxxxxx 班级：通信xx1 姓名：马吉炜 一。 虚拟仪器的现状

虚拟仪器是计算机管理的数字化仪器系统，因此，依据某种通用或专用总线标准或规约，或以某种接口形式，与计算机进行通信和管理，并与计算机系统共同工作运行的仪器系统,目前多数属于虚拟仪器系统,它的典型特征是不可脱离计算机而工作。在信号源类虚拟仪器系统中，种类不是很多,主要有D／A卡系统和任意波发生器，另外还有函数发生器、合成信号源等。在测量仪器类虚拟仪器系统中,则有许多种类，其中最主要的是A／D卡系统和数据采集系统，另外还有数字存储示波器、瞬态记录仪、数字化仪、数字多用表、频率计数器、信号分析仪、相位计、失真仪、噪声分析仪、阻尼计等多种。原则上，非虚拟仪器里的仪器,都可以用虚拟仪器方式实现，但在大功率领域以及射频微波领域里的仪器设备，虚拟仪器实现比较困难,模块也较少；低频领域，以及小功率领域里，虚拟仪器已经具有了良好的发展态势。目前，主流的虚拟仪器主要是VXI、PXI、各种计算机总线（如PCI、ISA、RS232、USB）等总线标准的各种插卡和仪器模块,间或有少数其他总线形式的仪器模块，工作方式多是插入各种总线式仪器机箱内或直接插入计算机主机箱内,少数情况下是模块以接口形式接入计算机。它们多数属于中低频范围,主要是工程应用类仪器设备，射频微波类以及高准确度类仪器设备较少。由于一部分虚拟仪器模块及系统(如数据采集系统）早在虚拟仪器概念提出之前就已经存在，所以,虚拟仪器概念的建立、提出和发展，一直是围绕着现有仪器设备的功能和性能，逐步强调和加大软件在仪器中的地位和作用，并以软件技术代替硬件技术为核心进行，逐渐将非虚拟仪器虚拟化.

二。虚拟仪器的应用

利用虚拟仪器技术，用户可定义自己的专用仪器系统，且功能灵活，易于构建，所以应用面极为广泛。尤其在科研开发、检测计量、测量测控等领域更是不可多得的好工具。它功能强大，可实现示波器、逻辑分析仪、频谱仪、信号发生器等多种普通仪器全部功能，配以专用探头和软件还可检测特定系统的参数,如汽车发动机参数、汽油标号、炉窑温度、血液脉搏波、心

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电参数等多种数据。在工业控制领域，大部分闭环控制系统要求精确的采样，及时的数据处理和快速的数据传输.虚拟仪器系统恰恰符合上述特点,十分适合测控一体化的设计。在制造业，虚拟仪器的卓越计算能力和巨大数据吞吐能力使其在温控系统、在线监测系统、电力仪表系统、流程控制系统等工控领域发挥更大的作用。当今社会信息技术的迅猛发展,无所不在的计算机应用为虚拟仪器的推广提供了良好的基础.虚拟仪器适合于一切需要计算机辅助进行数据存储、数据处理、数据传输的计量场合。进一步讲，一切计量系统,只要技术上可行,都可用虚拟仪器代替。虚拟仪器强大的功能和价格优势，使得它在仪器计量领域具有很强的生命力和十分广阔的前景。

三。虚拟仪器技术的发展

虚拟仪器从概念的提出到目前技术的日趋成熟,体现了计算机技术对传统工业的．在虚拟仪器技术发展中有两个突出的标志，一是VXI总线标准的建立和推广，VXI总线系统具有标准化、通用化、系列化、模块化的显著特点,它集测量、计箅、通信功能于一体，不仅继承了GPIB智能仪器和VME总线的特点，还具有高速、模块化、易子使用等优势．二是图形化编程语言的出现和发展．前者从仪器的硬件框架上实现了设计先进的分析与测量仪器所必须的总线结构，后者从软件编程上实现了面向工程师的图形化而非程序代码的编程方式，两者统一形成了虚拟仪器的基础规范． 1 硬件技术的发展

要保证虚拟仪器具备与传统仪器匹配的实时处理能力和可靠性，很重要的一点取决于传输测量数据的总线结构．通用仪器总线GPIB于xx78年问世，实现了计算机与测量系统的首次结合．它标志着测量仪器从的手工操作单台仪器走向程控多台仪器的自动测试系统,是虚拟仪器技术发展的第一阶段．在虚拟仪器中，其分析功能是由计箅机来完成的，或由计算机来控制的．因此,接口、总线的速度和可霏性是关键． xx87年GPIB仪器总线与VME微机总线结合,诞生了VXI标准仪器总线，使得用户可以像仪器厂商一样，从访问寄存器这样的低层资源来设计和安排仪器功能，也使得用户化仪器功能设计得以实现．VXI总线的出现,使得虚拟仪器设计有了一

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个高可靠性的硬件平台． 目前已出现了用于射频和微波领域的高端VXI仪器．当然，采用普通PC总线，尤其是工业PCI总线的虚拟仪器也在

不断发展，这类虚拟仪器主要面向一般工业控制、过程监测和实验室应用． 2 软件技术的发展

软件技术的发展和有关国际标准的建立，是推动虚拟仪器技术发展的决定性因素之一． 在GPIB接口总线出现以后，关于程控仪器的句法格式、信息交换协议和公用命令的标准化,一直是人们关心的问题． 标准程序命令(SCPI)标准的建立,向解决程控命令与仪器厂家无关这一目标迈进了重要的一步，随着虚拟仪器思想的深入，用户自己开发仪器驱动器己成为技术发展的客观需要． 过去仪器驱动都是由仪器厂家专门设计，缺乏标准，使得用户在仪器软件方面的投资得不到保护．为此，国际上专门制定r虚拟仪器软件体系结构(VISA)标准，建立了与仪器接口总线无关的标准I／O软件，使得不同总线结构的硬件产品在相互取代时不必重新编写驱动程序，VISA 标准与 I abVIEW、HP VEE、I abwindows／cVI等先进开发环境软件相适应．开发一个由用户定制的虚拟仪器在软件技术上已经成熟．可以预计，未来的电子测量仪器和自动化测试技术的发展还将更多地渗透虚拟仪器的思想．

四. 虚拟仪器的未来趋势-—-—网络化

随着计算机技术、电子技术、网络通信技术的进步和不断拓展，21世纪的仪器概念将是一个开放的系统概念．计算机和现代仪器已相互包容,计算机网络也就是通用的仪器网络． 如果在测控系统中有更多不同类型的智能设备也像计算机和工作站一样成为网络的节点联入网络，比如各种智能仪器、虚拟仪器及传感器等，它们充分利用目前己比较成熟的Internet网络的设施，不仅能实现更多资源的共享、降低组建系统的费用，还可提高测控系统的功能，并拓宽其应用的范围． “网络就是仪器”的概念确切地概括了仪器的网络化发展趋势．计箅机技术、传感器技术、网络技术与测量、测控技术的结合，使网络化、分布式测控系统的组建更为方便． 以Internet为代表的计算机网络技术的迅猛发展及相关技术的不断完善，使得计算机网络的规模更大，应用更广． 在国防、通信、航空、航天、气象、制造等领域，对大范围的网络化测控将

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提出更迫切的需求，网络技术也必将在测控领域得到广泛的应用．网络化仪器很快会发展并成熟起来,从而有力地带动和促进现代测量技术即网络测量技术的进步．目前，在我国虚拟仪器设计、生产、使用也已经起步．我国有几家企业正在研制PC虚拟仪器，产品已达到一定的批量，国内专家预测：未来的几年内，我国将有50 9／5的仪器为虚拟仪器，届时，国内将有大批企业使用虚拟仪器系统对生产设备的运行状况进行实时监测．随着微型计算机的发展，各种有关软件不断诞生，虚拟仪器将会逐步取代传统的测试仪器而成为测试仪器的主流．

五。虚拟仪器未来的发展

自从National Instruments公司率先提出虚拟仪器概念至今已有xx年．在这xx年里，NI逐步改革了全世界工程师和科学家们测量和自动化的方法．今天，全世界的工程师和科学家们正在成千上万个应用系统中使用“虚拟仪器”，从而达到了缩短开发时间、提高产品品质并降低生产成本的共同目的．同时，虚拟仪器技术也正在趋于成熟和完善．此外，互联网也已经使数据共享进入了新的阶段，加速了虚拟仪器的新网络技术及远程计算技术的发展,而这些技术是传立仪器不可能实现的．虚拟仪器技术很好地利用了互联网的功能，因此,可以将来自测量或控制设备中的数据直接发布到Web网页上，或是用手持式的数字助理工具读取数据，甚至还可以将数据输出到手机上．使用虚拟仪器技术,可以使用互联网的强大功能远距离控制的仪器设备，或是与远在其它办公地点甚至其它国家的同事合作处理一个项目．未来的这种连通水平将会更高，届时将赋予模块化新的定义．随着互联网和无线技术的不断发展，工程师们不仅能够重新使用模块化的组成部分，还可以更方便地在全球范围内共享知识和经验——巩固开发过程每个阶段工程师们的努力成果．商业科技的发展浪潮将会继续，同时也会将虚拟仪器技术推向新的水平．因此，性能的提高将会更容易实现，从而节省宝贵的开发及系统集成时问，同时又比传统仪器测量方案成倍降低成本．没有人能够准确地预测未来的虚拟仪器将会发展到怎样的程度，但是有一点可以肯定——Pc机与其相关的科技将会是虚拟仪器技术的核心，而有了它的帮助将会更成功．

总之虚拟仪器技术，使现代测控的系统更灵活、更紧凑、更经济、功能更强大 无论是测量、

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钡4试、计量或是工业过程控制和分析处理，还是其他更为广泛的测控领域，虚拟仪器都是理想的高效率的解决方案．随着计算机技术的不断发展，虚拟仪器技术也会在各领域中发挥其重要作用，他将在促进科技进步．创造良好的社会效益和巨大的经济效益方面发挥卓越的作用，并表现出强大的生命力,它必然会对科技发展和工业生产产生不可估量的影响。