基于LabVIEW平台虚拟示波器的设计(3)

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2.3 虚拟仪器的发展趋势

虚拟仪器就是在以计算机为核心的硬件平台上，由用户设计和定义功能，具有虚拟面板，测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。其实质是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出检测结果；利用计算机的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理；利用I/O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[7]。

随着计算机技术、仪器技术，和网络通信技术的不断完善，虚拟仪器技术也在向网络化方向发展，即基于网络的虚拟仪器。网络技术与虚拟仪器技术相结合，产生了基于网路的虚拟仪器[7] , [8]。VI服务器实际上就是一台运用了网络服务器和VI应用的计算机，服务器收到请求后，运行相应的VI，并将结果返回客户机。使用网络化虚拟仪器，可以在任何地点、任何时间获取测试数据。

虚拟仪器的崛起是测试仪器技术一次革命性的飞越，是仪器领域的一个新的里程碑。虚拟仪器使现代测控系统更灵活、更紧凑、更经济、功能更强。虚拟仪器在我国的研发有着十分现实的意义，广泛采用虚拟仪器技术有助于提高我国仪器的整体水平，节省仪器开发的人力和费用。随着电子技术、计算机技术和网络技术等相关技术的发展及各种相关软件的不断产生，虚拟仪器将会逐步取代传统测试仪器而成为测试仪器的主流[9] [10]。

3 虚拟示波器的设计理论

3.1 台式数字示波器的工作原理

台式数字示波器主要是利用模数转换技术和数字存储技术原理来工作的[1]。这类示波器第一步主要通过对模拟信号进行采样从而可以获得相应的数字数据进行存储，被储存在存储器中的数据可以通过示波器的屏幕来重建信号波形。第二步对于采样得到的数字信号通过数字信号处理技术进行一系列的处理与运算，进一步可以获得测量所需要的不同信号参数。最后一步，根据所得到的信号参数通过示波器来绘制信号的波形，同时对被测信号进行实时分析和瞬态分析，这样用户可以更方便的了解所测信号的质量，从而对于故障诊断可以快速而准确的进行[10] [11]。

但是这种传统的台式示波器其功能通常是由厂家设计并定义好的，它是一个封闭式的结构，其输入/输出接口及其操作面板都是固定的[12]。基本上其实现的测量功能也都是固定的，并只能以确定的方式提供给用户。对于那些实际上各不相同的测量系统来说，这类示波器波形不稳定、开发与维护开销较高、测读不够准确、技术更新周期长、功能单一、操作不便、可扩展性和兼容性较差并且其价格相对而言比较昂贵[13] [14]。

数字示波器是观察数字电路实验对象、分析实验过程中的问题和测量实验结果所必不可少的重要仪器之一[15]。

3.2 虚拟数字示波器的基本原理源Y自Z优尔W.论~文'网·www.youerw.com

虚拟数字示波器其主要是通过软件来进行信号的采集、显示、处理和输出的[2] [3]。系统软件主要包括示波器的前面板、通过前面板生成的程序框图以及图标的连接端口等。虚拟数字示波器的主要功能是实现数据采集、波形显示、信号处理、波形存储和回放。示波器在完成各个模块的功能时利用的是电子射线的偏转来显示电信号的瞬时值图像的，它能够将人们肉眼所看不到的电信号的事变规律形象以可见的形式显现出来[15]。

虚拟数字示波器是现代科技的产物，它将计算机技术与测量技术充分的结合了起来。与传统的台式数字示波器相比，虚拟数字示波器具有更加明显的优势。首先在价格上虚拟数字示波器就要比传统的台式数字示波器要优惠很多，其次虚拟数字示波器还具有观察的波形比较稳定、技术更新周期短、开放式的结构、灵活、图形化操作界面、操作简单等各种传统的台式数字示波器所不具备的优点[16] [17]。