虚拟仪器简介41720.pptx

目录目录l仪器仪表技术的主要发展阶段l虚拟仪器的概念l虚拟仪器的特点l虚拟仪器的结构l虚拟仪器的应用l虚拟仪器的发展趋势 1 仪器仪表技术的主要发展阶段123电磁指针式仪表（电磁技术为基础）模拟指针式电子仪表（以分立元件为基础）模拟指针式及数字式电子仪表（以小规模集成电路为基础）1 仪器仪表技术的主要发展阶段456智能化电子仪器仪表（以大规模和超大规模集成电路为基础）多功能自动测试系统（融合电子测量、自动控制和计算机技术，是基于物理硬件为基础的传统仪器技术发展的高级阶段）虚拟仪器技术新阶段（21世纪的发展方向）2 虚拟仪器的基本概念在以计算机为核心的硬件平台上配合以相应的输入/输出口具有计算机显示的虚拟面板由测试软件来实现测试功能一种计算机仪器系统 虚拟仪器测量仪器技术计算机技术总线技术全新的仪器技术3 虚拟仪器的特点1打破了传统仪器的封闭性把仪器的绝大部分硬件变成计算机上的文件23用户可以自行定义、自行设计、自行组建自己需要的仪器可将组建的多种仪器存放在计算机的仪器库中45配以通讯卡和传感器6构成功能、性能、外观和操作方式都和传统仪器相同或超过传统仪器的新型概念仪器系统特特点点 利用计算机强大的软件功能实现信号调理和数据的运算、分析、处理利用相应的接口设备完成信号的采集、输入/输出，从而完成各种仪器功能比比较较虚拟仪器和传统仪器的比较虚拟仪器和传统仪器的比较虚虚拟仪拟仪器器传统仪传统仪器器仪器厂商定义硬件是关键仪器的功能和规模已固定多为实验室拥有技术更新慢开发和维护费用高价格昂贵系统封闭，与其它设备的连接受限用户自己定义软件是关键系统的功能和规模可需改个人可以拥有一个实验室技术更新快节省开发和维护费用价格低，可重复利用基于计算机的开放系统，方便与外设和网络连接 虚拟仪器最终要取代大量的传统仪器成为仪器领域的主流产品，成为测量、分析控制自动化仪表的核心，并成为机器人技术的核心。4 4 虚拟仪器的结构虚拟仪器的结构 计算机计算机硬件接口模块虚虚拟仪器器软件件基本基本构构成成VXIVXI仪器系统仪器系统GPIBGPIB仪器控制系统仪器控制系统数据采集卡系统数据采集卡系统 其其它它计算机算机硬件硬件现场总线设备USB仪器器PXI仪器器VXI仪器器4.1 虚拟仪器的硬件结构数数据采集卡据采集卡GPIB接口接口仪器器 4.2 虚拟仪器的软件结构 I/O接口软件存在于仪器(即I/O接口设备)与仪器驱动程序之间，是一个完成对仪器寄存器进行直接存取数据操作，并为仪器与仪器驱动程序提供信息传递的底层软件，是实现开放的、统一的虚拟仪器系统的基础与核心。完成对某一待定仪器的控制与通信的软件程序，每个仪器模块均有自己的仪器驱动程序。实质是为用户提供用于仪器操作的较抽象的操作函数集。虚拟仪器驱动程序是连接上层应用程序与底层I/O接口软件的纽带和桥梁。将计算机的数据分析和显示功能与仪器驱动器融合在一起。基于传统的文本语言式的平台，如LabWindows/CVI,Visual C+,Delphi等;基于图形化编程环境的平台，如L abVIEW和HPVEE等 仪器驱动程序仪器驱动程序应用软件开发环境应用软件开发环境I/O接口软件接口软件 虚虚拟仪拟仪器的器的应应用用领领域域电电子子测试测试机械控制机械控制汽汽车测试车测试声学声学测试测试食品加工食品加工机器人机器人振振动测试动测试制制药药生生产产5 虚拟仪器的应用领域 虚拟仪器的虚拟仪器的虚拟仪器的虚拟仪器的发展趋势发展趋势发展趋势发展趋势 根据虚拟仪器的特性，能够方便地将虚拟仪器组成计算机网络。利用网络技术将分散在不同地理位置不同功能的测试设备联系在一起，使昂贵的硬件设备、软件在网络上得以共享，减少了设备重复投资。现在，有关MCN(Measurment and Control Networks)方面的标准正在积极进行，并取得了一定进展。网络化虚拟仪器 PXI系统高度的可扩展性和良好的兼容性，以及比VXI系统更高的性价比，将使它成为未来大型高精度集成测试系统的主流虚拟仪器平台。PXI型高精度集成虚拟仪器6 6 虚拟仪器的发展趋势虚拟仪器的发展趋势6 6 虚拟仪器的发展趋势虚拟仪器的发展趋势L L目前主流的虚拟目前主流的虚拟仪器主要是基于仪器主要是基于WindowsWindows操作系统，操作系统，主要面向大众用户主要面向大众用户 基于基于Windows操作系统的应操作系统的应用程序占用内用程序占用内存大，存大，系统稳稳定性不理想，定性不理想，常出现常出现“死机死机”现象现象 基于基于Linux操作系操作系统统的的虚虚拟仪拟仪器器在工业现场应用在工业现场应用场合，多任务并行是场合，多任务并行是经常要解决的问题，经常要解决的问题，然而基于然而基于WindowsWindows操作系统的应用程操作系统的应用程序并不能真正实现序并不能真正实现实时多任务并行处理实时多任务并行处理 6 虚拟仪器的发展趋势 在Linux平台上几乎能使用所有流行的开发软件，如C+，FORTRAN,JAVA等 Linux是真正的多任务的操作系统，可以同时执行几个程序 Linux允许多个用户同时登录，充分利用操作系统的资源 每个程序都有自己的主内存区，系统处理主内存区是采取保护的方式，可避免因一个程序的执行失败而引起整个系统瘫痪.基于基于Linux的的虚拟仪器虚拟仪器基于基于Linux的虚拟仪器更容易满足多任务并行处理及现场检测和控制要求的虚拟仪器更容易满足多任务并行处理及现场检测和控制要求 6 虚拟仪器的发展趋势 PC-DAQ式虚拟仪器是现在比较流行的虚拟仪器系统，但是，由于基于PC I总线的虚拟仪器在插入DAQ时都需要打开机箱等，比较麻烦 计算机内部的强电磁干扰对被测信号也会造成很大的影响 以以以以USBUSB接口方式的外挂式虚拟仪器系统将成为今后接口方式的外挂式虚拟仪器系统将成为今后接口方式的外挂式虚拟仪器系统将成为今后接口方式的外挂式虚拟仪器系统将成为今后廉价型虚拟仪器测试系统的主流廉价型虚拟仪器测试系统的主流廉价型虚拟仪器测试系统的主流廉价型虚拟仪器测试系统的主流 主机上的PC I插槽有限，再加上测试信号直接进入计算机，各种现场的被测信号对计算机的安全造成很大的威胁 National National InstrumentsInstruments（美国（美国国家仪器有限公司，国家仪器有限公司，简称为简称为NINI）创立于）创立于19761976年，年，总部设于总部设于TexasTexas州的州的AustinAustin，在世界各地，在世界各地设有设有5050多个分公司和多个分公司和办事处，和众多系统办事处，和众多系统联盟成员。联盟成员。NI提出“软件就是仪器”的口号，开辟了“虚拟仪器”的崭新测量概念。20多年来，NI不断致力于开发基于计算机的测试测量与自动化平台。长远的发展目标保证NI的产品具有长期的兼容性，并享有完善的技术支持。7 NI简介 NI产品的广泛应用更快更快更省钱更省钱共同目标共同目标更好更好电子电子机械机械化工化工生物生物医药医药教育教育从日本的汽车测试从日本的汽车测试澳洲的心脏澳洲的心脏起搏器设计验证起搏器设计验证英英国国电电信信电话电话线线路性能路性能测试测试通信通信汽车制造汽车制造科研科研500多种软硬件产品 NI 的最佳产品在全球测量行业内首屈一指GPIB接口卡接口卡VXI控控制器制器插入式插入式数据采数据采集卡集卡TestStandLabVIEWPXI模模块化仪块化仪器系统器系统 谢谢谢谢！演讲完毕，谢谢观看！