4.2本章小结 30

结论 31

致谢 32

参考文献 33

1 绪论

1.1 虚拟仪器的基本概念

虚拟仪器的概念最早于上世纪90年代由NI提出，主要思想是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化应用。由此可见，虚拟仪器技术包括硬件、软件、系统设计等要素，所应讲授的内容也不仅仅是LabVIEW软件程序设计。虚拟仪器概念的提出引发了传统仪器领域的一场重大变革，使得计算机和网络技术得以长驱直入仪器领域和仪器技术结合起来，促进了自动化测试测量与控制领域的技术发展。

狭义的虚拟仪器概念主要是在测量与测试系统的范畴内，通过软件定义通用硬件的功能，从而实现不同的自定义功能。

广义的虚拟仪器概念可进一步扩展到自动控制等领域，只要是通过软件定义模块化硬件功能，从而满足自定义应用需求的系统，都可以看作是虚拟仪器技术的应用。

1.2 虚拟仪器的构成

虚拟仪器由硬件设备与接口、设备驱动软件和虚拟仪器面板组成。其中，硬件设备与接口可以是各种以PC为基础的内置功能插卡、通用接口总线接口卡、串行口、VXI总线仪器接口等设备，或者是其它各种可控的外置测试设备。设备驱动软件是直接控制各种硬件接口的驱动程序，虚拟仪器通过底层设备驱动软件与真实的仪器系统进行通讯，并以虚拟仪器面板的形式在计算机屏幕上显示与真实仪器面板操作元素相对应的各种控件,用户用鼠标操作虚拟仪器的面板就如同操作真实仪器一样。

1.3 虚拟仪器的优势

同其他技术相比，虚拟仪器技术具有四大优势：

（1）性能高 

虚拟仪器技术是在PC技术的基础上发展起来的，所以完全继承了以现成即用的PC技术为主导的最新商业技术的优点，包括功能超卓的处理器和文件I/O，使您在数据高速导入磁盘的同时就能实时地进行复杂的分析。此外，不断发展的因特网和越来越快的计算机网络使得虚拟仪器技术展现其更强大的优势。

（2）扩展性强

NI的软硬件工具使得我们不再受限于当前的技术中。这得益于NI软件的灵活性，只需更新计算机或测量硬件，就能以最少的硬件投资和极少的、甚至无需软件上的升级即可改进整个系统。在利用最新科技的时候，我们可以把它们集成到现有的测量设备，最终以较少的成本加速产品上市的时间。

（3）开发时间少

在驱动和应用两个层面上，NI高效的软件构架能与计算机、仪器仪表和通讯方面的最新技术结合在一起。NI设计这一软件构架的初衷就是为了方便用户的操作，同时还提供了灵活和强大的功能，使我们轻松地配置、创建、发布、维护设备。

（4）无缝集成

虚拟仪器技术从本质上说是一个集成的软硬件概念。随着产品在功能上不断地趋于复杂，工程师们通常需要集成多个测量设备来满足完整的测试需求，而连接和集成这些不同设备总是要耗费大量的时间。NI的虚拟仪器软件平台为所有的I/O设备提供了标准的接口，帮助我们轻松地将多个测量设备集成到单个系统，减少了任务的复杂性。

1.4 虚拟仪器的现状及发展方向

1.4.1 虚拟仪器的现状

从虚拟仪器概念提出至今，有关虚拟仪器技术的研究方兴未艾。研究人员在虚拟仪器硬件接口、虚拟仪器软件及其设计方法等方面做了许多有意义的研究工作，并已开发了许多实用的虚拟仪器系统。