现代测试技术的发展方向一一虚拟仪器的开发和利用

　　1引言

　　虚拟仪器是利用PC计算机显示器的显示功能模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出检测结果，利用PC计算机强大软件功能实现信号数据的运算、分析和处理。由I/0接口设备完成信号的采集、测量与调理，从而完成各种测试功能。从某种意义上说，虚拟仪器系统实质上是一种计算机系统，因此它必须有硬件和软件的支持才能正常的工作。其特点表现在以下几个方面:

　　(1)打破了传统仪器的测量方法，充分利用计算机技术的强大硬件资源和软件资源来完成各种测试功能;

　　(2)仪器的功能是用户根据需要由软件来定义的，也就是说在某种程度上强调了“软件就是仪器”的概念，软件可以完成传统仪器不可能完成的硬件测试功能;

　　(3)虚拟仪器具有图形化用户界面，也就是说传统仪器的控制面板在各种虚拟仪器中都由被设置选项和结果输出控制的软面板所取代;

　　(4)虚拟仪器采用模块化结构，系统具有良好的开放性和可扩展性，并大量运用动态链接库、数据库和函数库;

　　(5)虚拟仪器基于计算机网络技术和接口技术，具有方便、灵活的互联能力;

　　(6)仪器或系统的功能由用户自定义

　　2虚拟仪器的组成

　　虚拟仪器一般由硬件平台和应用软件两部分构成。其系统构成图如图1所示。

　　从构成图可以看出虚拟仪器主要包括3部分:

　　(1)数据输人部分即对信号进行调理并将输入的被测模拟信号转换成数字信号;

　　(2)数据输出部分即将量化的数据转换成模拟信号并进行必要的信号调理;

　　(3)数据处理部分即按测试要求对输人信号进行各种分析、处理、控制等。

　　2.1硬件组成

　　一般来说虚拟仪器的硬件平台由两部分构成:一台PC计算机，它是硬件平台的核心，主要完成数据的处理和结果的显示;I/0接口设备，主要完成被测输人信号的采集、放大、模/数转换。

　　虚拟仪器的硬件构成有以下4种常见方案:

　　(1)基于通用接口总线GPIB接口的仪器系统，利用GIPB接口卡将若干GPIB仪器连接起来，组成大型的自动化仪器测量系统;

　　(2)基于串行口或其他工业标准总线的系统，将某些串行口仪器和工业控制模块连接起来，组成实时监控系统;

　　(3)基于数据采集的虚拟仪器系统，通过A/D变换将模拟、数字信号采集人计算机进行分析处理显示等，并可通过D/A变换实现反馈控制了根据需要还可加人信号调理和实时DSP等硬件模块;

　　(4)利用仪器实现虚拟仪器系统，VXI总线为新型计算机插卡式仪器提供了标准，由于其传输速率高，采用模块化设计，使用方便灵活，已越来越受到人们的重视‘L便于组织大规模、集成化系统，是仪器发展的一个方向。