更新時間：2025-09-16 16:01:44
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傳統的真人臉儀主要由三個功能塊組成：信號采集與控制單元、信號分析與處理單元、結果表達與對象輸出單元。因為這些功能塊基本上都是以硬件或者固化軟件的形式存在。產品已在出廠時設置。因此，傳統儀器設計復雜，靈活性差。沒有獨立使用和手動操作模式，功能僅限于簡單模仿手動操作的步驟。不方便。
隨著計算機技術、集成電路技術和通信技術的飛速發展，儀器技術領域發生了巨大的變化。美國國家儀器公司于20世紀80年代中期首次提出基于計算機技術的虛擬儀器概念，將虛擬側測技術帶入了一個新的發展時期。隨后，它開發并推出了多種用于儀器總線系統的虛擬儀器VI（Virtual Instrumentation）。
1.1.1 虛擬儀器的概念
虛擬儀器vi是計算機技術介入儀器鎖城而形成的一種新型儀器。它建立在以通用計算機為核心的硬件平臺上。它由用戶設計和定義。有虛擬操作面板，側測功能由用戶控制。一種由測試軟件實現的計算機儀器系統。在虛擬儀器中，以計算機為核心，將計算機系統和儀器系統有機地結合成一個整體，使儀器的結構理念和設計觀點發生了翻天覆地的變化。
49. 虛擬儀器從組成的角度來看，就是利用計算機設備和相應的硬件及專用軟件，組成一種既具有普通儀器的四大功能，又具有特殊功能的新型高端低成本儀器。普通儀器所沒有的功能。
從應用的角度來看，仿真儀利用了計算機強大的圖形環境。建立了友好的虛擬儀表板（前面板）。操作者通過友好的圖形界面和圖形化的編程語言控制儀器的運行，完成信號的采集、分析、判斷、顯示、存儲和數據生成。圖1 顯示了使用LabVIEW 設計的虛擬直流數字電壓表的前面板。
1.1.2 虛擬儀器的發展、特點及優勢
隨著電子技術、計算機技術和網絡技術的飛速發展和應用，電子測量下的肝庫狗存貯量。
定量儀器不斷完善。數字儀表、智能儀表、模擬儀表依次出現。同時也從單一的儀器逐漸發展到盛嘉儀器系統、虛擬儀器系統等。
虛擬儀器技術的開發和應用是基于宇果NI公司于1986年設計的LabVIEW，這是一個集圖形開發、調試和程序于一體的集成開發環境。實現了虛擬易書的概念。 NI還提出了“軟件即儀器”（The software is the instrument）的概念，充分說明軟件在虛擬儀器中的作用是極其困難的。它的出現使用戶能夠定義自己的儀器，靈活設計儀器系統，滿足多樣化的實際需求。隨著虛擬儀器軟件開發平臺和硬件的發展，縮短了大陸基于虛擬儀器的測試系統的開發周期，降低了成本，提高了測試速度、精度和復用性，更易于維護和擴展.
1997年，NI推出了新的儀器總線標準——PXI總線標準。 PXI總線方式是在PCI通用慣例的核心技術基礎上加入成熟的技術規范和要求，加入多板同步觸發總線的參考時鐘，適用于需要精確定時的星型觸發總線，從而用于相鄰模塊的高速通信的本地總線。
1998年，一批生產PC數據采集產品的廠商宜步成立了“開放數據采集協會.ODAA”。并公布了“開放數據采集標準.ODAS”。該標準的最終目標是使不同廠商生產的PC數據采集軟件和硬件具有廣泛的互換性。與WAS相關的標準之一是可互換虛擬儀器設備（Interchangeable Virtual Instruments.M）。這是在VXI即插即用技術上發展起來的一項新技術。無需更改軟件即可更換測試系統中的儀器。也就是說，IVI 示波器驅動程序是所有IVI 兼容示波器通用的，無需考慮制造商或測試平臺。
VXI儀器最近出現了模塊中的子模塊構建方案。即在原有模塊引腳上安裝若干個微型化模塊，更有效地利用標定空間，進一步提高儀器構造的靈活性。近兩年來，構成虛擬儀器系統的軟、硬件技術都有了新的發展，尤其是傳感器技術、采集內核技術、軟件平臺技術等方面發展迅速。例如，IEEE 1344-VXI 外部控制器接口具有高數據傳輸和泵浦速率（高達400 Mbits）以及低成本的優勢。GPIB-USB 控制器還為儀器控制提供了增強的性能。
總之，虛擬儀器是一種功能更多的儀器，對傳統儀器的概念有很大的改變。它將代表未來儀器發展的一個重要方面。
方向。在虛擬儀器系統中.硬件僅僅是為了解決信號的翰入輸出問題.軟件才是整個系統的關鍵。用戶可以通過修改軟件的方法，很方便地改變、增減儀器系統的功能與規模，所以有“軟件就是儀器”之說。虛擬儀器技術的出現，徹底打破了傳統儀器僅由廠家定義，用戶無法改變的模式，虛擬儀器技術給用戶一個充分發揮自己的才能、想象力的空間。用戶(而不是廠家)可以根據自己的需求，設計自己的儀器系統，以滿足多種多樣的應用需求。
與傳統儀器相比，虛擬儀器幾有以下特征和優勢。
(1)打破了傳統儀器的“萬能”功能概念，將信號的分析、顯示、存儲、打印和其他管理集中交由計算機來處理。由于充分利用計算機技術，完獸了數據的傳愉、交換等性能，使得組建系統變得更加靈活、簡單。
(2》強調“軟件就是儀器”的新概念.軟件在儀答中充當了以往由硬件甚至整機實現的角色。由于減少了許多隨時間可能深移、需要定期校準的分立式棋擬硬件，加上標準化總線的使用，使系統的側最精度、側量速度和可重復性都人大提高。網時由于虛擬儀器中裝有視、聽、觸、動覺的傳感及反映裝置.根據人類視覺、聽覺的心理生理特點，由計算機生成通真的三位立體圖像，使人們獲得多種感知效果.從而達到身臨其境的感覺。
(3)儀器由用戶自己定義，系統的功能、規模等均可通過軟件修改、增減，可方便地同外設、網絡及其他應用連接.提高了儀器的交互性。虛擬儀器通過提供給用戶自己創建儀器的可貢復使用翻代碼庫，處理棋塊間通信、定時、觸發等功能，強調在通用計算機平臺的撰礎上，通過軟件和軟面板，把由廠家定義的傳統儀舒轉變為由用戶定義的、由計算機軟件和幾種棋塊組成的專用儀器。虛擬儀器的出現，徹底打破了傳統儀卷由廠家定義、用戶無法改變的摸式，給了用戶一個充分發揮自己能力和想象力的空間。
(4)虛擬儀器的開放性和功能軟件的模塊化.使用戶可以將儀器的設計、使用和管理統一到虛擬儀器標準，提高資渾的重復利用率.使系統組建時間縮短，功能易于擴展.管理規范。使用筒便，軟2硬件生產、維護和開發的費用降低。虛擬儀器既可以作為單臺數字式側試儀器使用，又可以構成較為復雜的側試系統，甚至通過高速計算機網絡構成分布式側試系統，進行遠程監控及故障診斷。此外，用基于軟件體系結構的虛擬儀器系統代鉀纂于硬件體系結構的傳統儀舒，還可以大大節省僅器購買、維護費用。
可見，與傳統儀器相比，虛擬儀器在智能化程度、處理能力、性能價格比、可操作性等方面都具有明顯的技術優勢。有許多傳統儀器無法比擬的優點，使得虛擬儀器的應用領城非常廣泛。虛擬儀器與傳統儀器的比較如表1-1所示。
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