内容发布更新时间 : 2024/5/6 18:24:51星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

虚拟仪器技术的技术特点及发展前景探讨

摘要：现代工业生产中，一个操作区域内大量具备不同功能的仪器设备分散在不同的地理位置上，不易于操作与维护，因而迫切需要一种能对一个操作区域内仪器设备集中监控的系统。论文的思想是建立一种通用的基于虚拟仪器开发的自动控制系统，它可以满足同时控制多台设备并从设备中取值到电脑中进行相应的处理的功能。从而使得大量的人力物力得到节省，并且容易实现实时数据采集和监测。

关键词：仪器仪表；虚拟仪器技术；智能仪表；灵活性；可扩展性；智能系统；网络技术 1引言

现代生活中，随着科学技术的不断发展，计算机技术的迅速普及，通信技术、仪器技术水平的不断提高，社会生产高度自动化已经成为现实中越来越迫切的需要。在这种情况下，传统仪器的测量方法已经远远不能满足现实生活的需求，在工程上越来越需要将测试用的电子仪器设备与计算机相连接，从而组成一个由计算机控制的智能系统，即自动测试系统。其中最重要的一项技术就是虚拟仪器技术。这种新的测试仪器理念推动传统的测量仪器朝着数字化、智能化、模块化的方向发展。虚拟仪器将计算机资源与仪器硬件、数字信号处理技术结合，把厂家定义仪器功能的方式转变为由用户自己定义仪器功能。用户可根据测试的需要，自己设计所需要的仪器系统，利用一种或多种功能的通用模块，调用不同功能的软件模块，

组成不同的仪器功能。在虚拟仪器中，计算机成为仪器的一部分，使得计算机的作用可以得到充分发挥。 2虚拟仪器的基本内涵

电子测量仪器发展到今天，其发展过程大致上可以分为四代:模拟仪表、数字化仪表、智能仪表和虚拟仪器。这4次技术革新具有里程碑式的意义，这4次革新解决了当时的需求和挑战的同时，也孕育着下一次的技术飞跃。

第一代模拟仪表，即磁机械式仪表，相对于数字式仪表而言。其基本结构是电磁机械式的，借助指针来显示最终结果。如模拟电压表、模拟电流表、模拟转速表等。这类仪器仪表常用在要求精度不高、定性指示的场合。

第二代数字化仪表，主要是借助于单片机设计的专用化仪器仪表。目前相当普及，如数字万用表等。这类仪器将模拟信号的测量转化为数字信号测量，并以数字方式输出最终结果，适用于快速响应和较高准确度的测量。

第三代智能仪表，这类仪器内置微处理器，将计算机技术和检测技术有机结合，既能进行自动测试又具有一定的数据处理能力。如频谱分析仪等。智能仪表在测量过程自动化、测量数据处理及功能多样化方面与传统仪表的常规测量电路相比较，取得了巨大进展。智能仪表不仅能解决传统仪表不易或不能解决的问题，还能简化仪表电路，提高仪表的可靠性，更容易实现高精度、高性能、多功能的目的。由于它的功能块全部都是以硬件(或固化的软件)的形式存

在，无论是开发还是应用，都缺乏一定的灵活性。 3虚拟仪器的技术特点

传统电子仪器的功能模块都是以硬件或者固化的软件的形式存在的，这种方式与虚拟仪器相比具有以下弱点:

(l)灵活性和可扩展性差:传统电子仪器系统封闭，其固定的用户界面、组成模块以及数据处理功能都是由厂家定义的，用户无法更改。例如仪器面板由固定的输入、输出信号接插件、旋钮、按钮、显示仪表、显示面板等组成，仪器内部由传感器、信号处理器、a/d和d从转换器、微处理器、存储器和内部总线等专门化的电路组成。然而，用户有时只需要用到仪器中的一小部分功能，或者用作其他功能使用时却达不到所需指标，而用户无法改动厂家固定好的仪器模块，灵活性和可扩展性差。而虚拟仪器可由用户自行定义功能模块，大大扩展了其灵活性。

(2)成本高，技术更新慢:传统电子仪器价格昂贵，开发周期长，技术更新慢，而且存在元器件老化等问题，维护费用高，使用寿命短。而虚拟仪器只需通过增加软件模块或者通用硬件模块来增添新的测量功能，有利于系统的扩展，开发维护费用更低，系统组建时间更短。另外，由于虚拟仪器的结构基于软件体系，所以不像传统仪器的硬件那样存在元器件老化的问题，从而延长设备的使用寿命。低廉的开发成本使虚拟仪器更有市场竞争力，据估算，虚拟仪器价格仅是传统仪器的五到十分之一。

(3)数据显示、分析和存储功能不够强大:传统电子仪器的图形显