当前位置:首页 >> 信息与通信 >>

虚拟仪器的现状和发展调查报告


虚拟仪器的现状和发展调查报告
姓名:赵晓斌
简介
与 C 和 BASIC 一 样 , LabVIEW 也 是 通 用 的 编 程 系 统 , 有 一 个 完 成 任 何 编 程 任 务 的 庞 大 函 数 库 。 LabVIEW 的 函 数 库 包 括 数 据 采 集 、 GPIB、 串 口 控 制、数据分析、数据

学号:18<

br />
班级:电子 05

LabVIEW 标志

显 示 及 数 据 存 储 , 等 等 。 LabVIEW 也 有 传 统 的 程 序 调 试 工 具 , 如 设 置 断 点 、 以 动 画 方 式 显 示 数 据 及 其 子 程 序 ( 子 VI) 的 结 果 、 单 步 执 行 等 等 , 便于程序的调试。 虚 拟 仪 器 ( virtual instrumention) 是 基 于 计 算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方 向 。粗 略 地 说 这 种 结 合 有 两 种 方 式 ,一 种 是 将 计 算 机 装 入 仪 器 ,其 典 型 的 例 子 就 是 所 谓 智 能 化 的 仪 器 。随 着 计 算 机 功 能 的 日 益 强 大 以 及 其 体 积 的 日 趋 缩 小 ,这 类 仪 器 功 能 也 越 来 越 强 大 ,目 前 已 经 出 现 含 嵌 入 式 系 统 的 仪 器 。另 一 种 方 式 是 将 仪 器 装 入 计 算 机 。以 通 用 的 计 算 机 硬 件 及 操 作 系 统 为 依 托 ,实 现 各 种 仪 器 功 能 。虚 拟 仪 器 主 要 是 指 这 种 方 式 。上 面 的 框图反映了常见的虚拟仪器方案。 虚拟仪器的现状 近年来,世界各国的虚拟仪器公司开发了不少虚拟仪器开发平台 软件,以便使用者利用这些仪器公司提供的开发平台软件组建自己的 虚 拟 仪 器 或 测 试 系 统 ,并 编 制 测 试 软 件 。最 早 和 最 具 影 响 的 开 发 软 件 , 是 NI 公 司 的 Lab VIEW 软 件 和 LabWindwos/CVI 开 发 软 件 。 Lab VIEW 采 用 图 形 化 编 程 方 案 , 是 非 常 实 用 的 开 发 软 件 。 Lab Windows/ CVI 是 为 熟 悉 C 语 言 的 开 发 人 员 准 备 的 、 在 Windows 环 境 下 的 标 准 ANSIC 开 发 环 境 。 除 了 上 述 的 优 秀 开 发 软 件 之 外 , 美 国 HP 公 司 的 HP- VEE 和 H P T I G 平 台 软 件 ,美 国 T e k t r o n i s 公 司 的 E z - T e s t 和 T e k - T N S 软 件 , 以 及 美 国 HEM Data 公 司 的 Snap- Marter 平 台 软 件 , 也 是 国 际 上 公 认 的优秀虚拟仪器开发平台软件。 虚 拟 仪 器 的 突 出 成 就 不 仅 是 可 以 利 用 PC 机 组 建 成 为 灵 活 的 虚 拟 仪器,更重要的是它可以通过各种不同的接口总线,组建不同规模的 自测试系统。它可以藉不同的接口总线的沟通, 将虚拟仪器、带接口总线的各种电子仪器或各种插件单元,调配并组 建成为中小型甚至大型的自动调试系统。 当 今 虚 拟 仪 器 的 系 统 开 发 采 用 的 总 线 包 括 传 统 的 RS232 串 行 总

线 、 GP- IB 通 用 接 口 总 线 、 VXI 总 线 , 以 及 已 经 被 PC 机 广 泛 采 用 的 USB 通 用 串 行 总 线 和 IEEE 1394 总 线 ( 即 Firewire, 也 叫 做 火 线 ) 。 世 界 各 国 的 公 司 ,特 别 是 美 国 N I 公 司 ,为 使 虚 拟 仪 器 能 够 适 应 上 述 各 种总线的配置,开发了大量的软件以及适应要求的硬件(插件),可 以灵活地组建不同复杂程度的虚拟仪器自动测试系统。 R S 2 3 2 总 线 是 P C 机 早 期 采 用 的 通 用 串 行 总 线 ,至 今 仍 然 适 用 于 要 求 较 低 的 虚 拟 仪 器 或 测 试 系 统 。 GP- IB 仪 器 总 线 已 经 风 行 多 年 , 由 于 它只是 8 位并行仪器总线,传输速率和传输距 离 有 限 , 已 经 跟 不 上 当 今 大 规 模 自 动 测 试 系 统 的 需 求 。 但 是 , 采 用 GP - IB 总 线 的 仪 器 或 插 件 , 仍 然 大 量 存 在 , 一 直 在 应 用 , 因 此 GP- IB 总 线 仍 然 是 组 建 中 等 水 平 自 动 测 试 系 统 所 欢 迎 的 总 线 。 VXI 总 线 是 在 VME 总 线 的 基 础 上 发 展 起 来 的 仪 器 总 线 , 成 为 当 今 国 际 上 测 量 仪 器 总 线的主体。它可以满足当代科学技术发展的测试要求,成为世界各国 开发虚拟仪器最重视的开发对象。在这一方面,不仅常有新的软件出 现,也常有高水平的系统开发成果的报道。 从 事 虚 拟 仪 器 开 发 的 厂 家 和 公 司 , 也 很 注 意 USB 通 用 串 行 总 线 和 IEEE 1394 串 行 总 线 虚 拟 仪 器 的 开 发 , 一 是 因 为 虚 拟 仪 器 系 统 主 控 常 采 用 P C 机 ,而 当 今 P C 机 已 经 更 多 地 采 用 U S B 总 线 和 I E E E 1 3 9 4 总 线 , 二 是 因 为 U S B 总 线 已 经 得 到 广 泛 的 支 持 。一 微 软 W i n d o w s 9 8 全 面 支 持 USB 总 线 , Windows CE 和 Windows NT5.0 也 支 持 USB, Windows 95 的 修 订 版 也 支 持 U S B ,S u n 公 司 和 D i g i t a l 公 司 也 已 经 支 持 U S B 。但 是 , USB 总 线 只 限 于 用 在 较 简 单 的 测 试 系 统 中 , 当 今 用 虚 拟 仪 器 组 建 自 动 测 试 系 统 ,更 有 前 途 的 是 采 用 I E E E 1 3 9 4 串 行 总 线 ,这 是 因 为 这 一 种 高 速 串 行 总 线 , 能 够 以 100、 200 或 400Mb/ s 的 速 率 传 送 数 据 , 显 然 会 成 为 虚 拟 仪 器 发 展 最 有 前 途 的 总 线 。 目 前 国 际 上 虚 拟 仪 器 所 用 IEEE 1394 总 线 的 传 站 速 度 的 最 高 记 录 , 已 经 达 到 100Mb/ s。 虚 拟 仪 器 开 发商不仅注意使虚拟仪器能够适应上述各种通用计算机总线系统,使 之为虚拟仪器服务,而且也注意建立各种仪器专用的总线系统。美国 NI 公 司 在 1997 年 9 月 1 日 推 出 模 块 化 仪 器 的 主 流 平 台 PXI, 这 是 与 Copact PCI 完 全 兼 容 的 系 统 。 这 种 虚 拟 仪 器 模 块 化 主 流 平 台 PXI/ C o m p a c e ,P C I 的 传 输 速 度 已 经 达 到 1 0 0 M b / s ,是 目 前 已 经 发 布 的 最 高 传输速度。虚拟仪器的开发厂家,为扩大虚拟仪器的功能,在测量结 果的数据处理、表达模式及其变换方面也做了许多工作,发布了各种 软件,建立了数据处理的高级分析库和开发工具库(例如测量结果的 谱分析、快速傅立叶变换、各种数字滤波器、卷积处理和相关函数处

理、微积分、峰值和阈值检队波形发生、噪声发生、回归分析、数值 运算、时域和频域分析等),使虚拟仪器发展成为可以组建极为复杂 自动测试系统的仪器系统。 National Instruments( 美 国 国 家 仪 器 有 限 公 司 ) 在 业 界 率 先 提 出 “ 虚 拟 仪 器 ” ( Virtual Instrumentation) 概 念 至 今 已 有 1 5 年 了。在这15年里,NI逐步改变了全世界工程师和科学家们对于测 量和自动化的方法。今天,全世界的工程师和科学家们正在成千上万 个应用系统中使用“虚拟仪器技术”,从而达到缩短开发时间、提高 产品品质并降低生产成本的共同目的。同时,虚拟仪器技术也正逐渐 趋于成熟和完善的境界。 虚 拟 仪 器 系 统 的 基 本 构 架 包 括 功 能 强 大 的 软 件 、模 块 化 的 测 量 硬 件及标准商业科技(如个人计算机和网际网络)。虚拟仪器技术包含 了专为控制应用设计的软件及针对不同频率与精确度范围的通用测量 硬件,因此,工程师可以在测试或控制应用中自行定义测量功能。这 些软硬件工程工具能紧密地与开放式的商业计算机平台整合使用,充 分 利 用 不 断 进 步 的 计 算 机 科 技 以 获 取 高 效 率 、高 性 能 及 低 成 本 的 利 益 。 同 时 ,其 应 用 范 围 极 其 广 泛 ,从 汽 车 到 消 费 电 子 ,从 石 油 到 燃 料 能 源 , 横跨数百个工业领域。 随 着 莫 尔 定 律 的 持 续 发 展 及 个 人 计 算 机 技 术 的 日 新 月 异 ,虚 拟 仪 器系统的功能也越来越强大。个人计算机的内存、影像处理、输入输 出 及 中 央 处 理 单 元 的 性 能 每 年 都 在 提 高 ,而 这 些 技 术 都 有 利 于“ 虚 拟 ” 的测量和自动化系统的发展。从25年前个人计算机的出现至今,其 性 能 已 提 高 了 10000 倍 , 而 其 价 格 却 不 断 地 下 降 , 因 此 , 这 些 功 能 强 大、性能可靠、成本低廉的计算机系统被广泛应用到实验室的产品研 发及生产线上产品的制程中。个人计算机的不断发展进步不仅使得虚 拟仪器系统成为一种低成本、高弹性的解决方案,更大大提升了企业 生产率,而这是传统独立的仪器设备所无法比拟的优势。 虚 拟 仪 器 技 术 帮 助 工 程 师 们 更 容 易 了 解 并 掌 握 测 量 系 统 。例 如 ,以 往工程师们总是使用几台单独的仪器设备分别进行各种物理量的测 量,然后以手动方式进行初步的运算和分析;而现在,利用分析软件 与简单的测量硬设备,就可以毫不费力地建置一套成本低廉且具有各 种 仪 器 功 能 的 系 统 。功 能 强 大 、现 成 即 用 的 软 件 使 整 个 过 程 自 动 进 行 。 工程师们使用个人计算机轻易就能完成整个资料撷取、分析和显示的 工 作 , 同 时 却 不 影 响 到 测 量 系 统 的 性 能 或 功 能 。 例 如 , NI LabVIEW 简 易的流程图编辑程序风格使得工程师们可以快速建置符合自己特定要

求 的 应 用 程 序 , 不 管 他 是 否 有 过 编 辑 程 序 的 经 验 。 NI LabVIEW 正 是 一 个革命性的软件工具,它为工程师们提供的帮助就好像电子制表软件 简化财务会计们繁重的工作量一样。而且,与硬设备的紧密整合使它 更 简 单 地 实 现 测 量 和 控 制 自 动 化 ,同 时 能 充 分 利 用 个 人 计 算 机 的 分 析 、 显示和网络连接功能。 随着测量和控制应用领域对系统性能和灵活性要求的不断提高, 软件的设计功能也日渐重要。购置工程应用开发平台并拥有其最佳性 能,可以使企业大大缩短开发时间并提高每个工程师的工作效率。配 备了这样强有力的工具,企业才能在剧烈的竞争中赢得最终胜利。这 一方法使得工程师们可以专注于应用系统的开发而非花大量的时间去 迎合操作系统的升级或网络的转移等变化,从而实现工程资源的有效 利用,确保您的投资。 测量系统历来被称为“自动化的荒岛”,因为您必须为每个单一的应 用专门设计一套独立的系统。有了虚拟仪器系统,模块化的硬件组成 及开放式的工程应用软件可以帮助您简单地使一套系统同时符合各种 测 量 应 用 的 要 求 。 软 件 标 准 如 OPC( OLE for Process Control) , IVI ( Interchangeable Virtual Instruments) 保 证 了 软 硬 件 紧 密 的 整 合 及硬设备的可互换性。工程师们不用再花上几个星期实现资料撷取软 件 与 测 量 硬 设 备 之 间 的 通 信 。 O PC 为 应 用 软 件 与 各 种 硬 件 之 间 的 通 信 问题设定了标准,使来自不同供货商的应用软件都符合这一标准。正 如 O PC 提 高 了 设 备 互 用 性 , I V I 也 为 互 换 使 用 不 同 生 产 商 提 供 的 硬 件定义了一套方法——使用同一软件。在实验室自动化中,当整个系 统的寿命比一台仪器长得多时;在生产测试中,当您需要为新的生产 线更改测量设备以符合应用要求时,这一特性尤为重要。为了满足您 的 测 试 系 统 不 断 变 化 的 需 要 , 放 式 的 平 台 如 PXI(PCI eXtensions for 开 Instrumentation)可 以 简 单 地 将 来 自 不 同 生 产 厂 商 的 测 量 设 备 整 合 到 一个共同的系统中,并在新的技术出现或者应用系统需要发生改变时 可以方便地将其进行修改或扩展。使用PXI系统,您可以将一些常 用的测量应用如机器视觉、运动控制和资料撷取快速整合,且不需花 费 过 多 宝 贵 的 开 发 时 间 即 可 建 置 多 功 能 的 应 用 系 统 。 开 放 式 的 PXI 平 台 将 工 业 标 准 科 技 如 Compact/ PCI、 Windows 操 作 系 统 与 嵌 入 式 的 触 发 结 合 在 一 起 ,提 供 一 个 比 个 人 计 算 机 更 耐 用 、更 具 有 确 定 性 的 系 统 。 同 时 , 因 为 它 是 建 立 在 熟 悉 的 PC 软 硬 件 基 础 上 ,且 可 以 与 各 种 现 成 即 用的开发软件整合使用,因而简化并加速复杂应用系统的开发过程。 超 越 了 PC 的 功 能 虚 拟 仪 器 技 术 融 合 了 PC 技 术 及 商 业 科 技 如 网 际 网 络 ,

促 进 测 量 和 自 动 化 技 术 的 发 展 。现 在 ,虚 拟 仪 器 技 术 正 在 利 用 PC 范 畴 以外的最新的技术革新。例如,实时控制与嵌入式控制器也早已属于 特殊程序开发的范围。现在,工业标准科技的发展,利用更可靠的操 作系统、功能更强大的处理器将更高一级的控制和确定性引入到虚拟 仪器系统中。这意味着更多的测试和控制工程师们将有新的机会开发 更 加 完 善 的 实 时 的 嵌 入 式 系 统 。 如 NI LabVIEW RT( 实 时 控 制 ) 的 软 件 即 可 以 进 行 P C 上 的 开 发 ,又 可 以 实 现 实 时 控 制 的 嵌 入 式 应 用 系 统 的 开 发 。工 程 师 们 无 需 苦 于 学 习 即 可 将 自 己 的 知 识 面 扩 展 到 新 的 应 用 领 域 , 因为开发软件本身已包容了新兴的计算机技术。网际网络的潮流将资 料共享带入了一个新的阶段,加速了虚拟仪器的网络技术及远程监控 技术的发展,而这些技术是传统独立仪器不可能实现的。虚拟仪器技 术可利用网际网络的功能,将来自测量或控制设备中的资料直接传送 到 web 网 页 上 , 或 是 用 掌 上 型 的 数 字 工 具 读 取 资 料 , 甚 至 还 可 以 将 数 据传输到手机上。使用虚拟仪器技术,您可以使用网际网络的强大功 能远距离控制仪器设备,或是与远在其它办公地点甚至其它国家的同 事合作处理一个项目。 虚拟仪器的展望 虚拟仪器正在继续迅速发展。它可以取代测量技术传统领域的 各类仪器。虚拟仪器在组成和改变仪器的功能和技术性能方面具有灵 活性与经济性,因而特别适应于当代科学技术迅速发展和科学研究不 断深化所提出的更高更新的测量课题和测量需求。“没有测量就没有 鉴别,科学技术就不能前进”。虚拟仪器将会在科学技术的各个领域 得到广泛应用。 虚拟仪器的发展趋势 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 器将向以下三个方向发展: (1)外 挂 式 虚 拟 仪 器 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 PCI 总 线 的 虚 拟 仪 器 在 插 入 DAQ 时 都 需 要 打 开 机 箱 等 , 较 麻 烦 , 比 而 且 , 主 机 上 的 PCI 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,同时,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 , 故 以 USB 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。 (2)PXI 型 高 精 度 集 成 虚 拟 仪 器 测 试 系 统 ? 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。 (3)网 络 化 虚 拟 仪 器 尽 管 Internet 技 术 最 初 并 没 有 考 虑 如 何 将 嵌 入 式 智 能 仪 器 设 备 连 接 在 一 起 , 过 NI 等 公 司 已 开 发 了 通 过 Web 浏 览 器 观 测 这 些 嵌 入 式 仪 不 器 设 备 的 产 品 ,使 人 们 可 以 通 过 I n t e r n e t 操 作 仪 器 设 备 。根 据 虚 拟 仪 器的特性,我们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(Measurement and Control Networks)方 面 的 标 准 正 在 积 极 进 行,并取得了一定进展。由此可见,网络化虚拟仪器将具有广泛的应 用前景。? 21世纪的虚拟仪器技术 未来的这种连通水平将会更高,届时将赋予模块化新的定义。随 着网际网络和无线技术的不断发展,工程师们不仅能够重新使用模块 化的组成部分,还可以更方便地在全球范围内共享知识和经验——巩 固开发过程每个阶段工程师们的努力成果。 商业科技的发展浪潮将会继续,同时也将虚拟仪器技术推向新的 领域。因此,性能的提高将节省宝贵的开发及系统整合时间,同时又 比传统仪器测量方案成倍降低成本。没有人能够准确地预测未来的虚 拟 仪 器 将 会 发 展 到 怎 样 的 程 度 ,但 可 以 肯 定 的 是 — — P C 与 其 相 关 的 科 技将会是虚拟仪器技术的核心。


相关文章:
虚拟仪器的现状和发展趋势调查报告
虚拟仪器的现状和发展趋势调查报告学号:044100116 一. 虚拟仪器的现状虚拟仪器是计算机管理的数字化仪器系统,因此,依据某种通用或专用总线 标准或规约,或以某种接口...
虚拟仪器技术现状及发展趋势
虚拟仪器技术现状发展趋势摘 要随着计算机技术、大规模集成电路技术和通讯技术的...使用集成化的虚拟仪器环境与现实世界的信号相连,分析数据以 获取实用信息,共享...
虚拟仪器的现状及发展前景
虚拟仪器的现状发展前景_能源/化工_工程科技_专业资料。虚拟仪器的现状发展前景...2014年互联网金融投资行业分析报告+申请认证 文档贡献者 易发表网 易发表网提供...
虚拟仪器的现状和发展前景
虚拟仪器的现状和发展前景_工学_高等教育_教育专区。labview虚拟仪器的现状和前景...回 归分析、数值运算、时域和频域分析等),使虚拟仪器发展成 为可以组建极为...
虚拟仪器技术的国内外研究现状分析
3.2 国内发展情况国内虚拟仪器最早的研究也是从引进消化 NI 的产品开始。国家自然科学基金委员会 也曾将虚拟仪器研究作为现代机械工程科学前沿学科之一,列入为 “...
虚拟仪器实验报告
虚拟仪器实验报告_调查/报告_表格/模板_实用文档。专业班级:自动化 1204 姓名:张磊 学号:12051412 实验一 熟悉 LabVIEW 开发环境 一、实验目的 (1) 熟悉 LabVIEW...
虚拟仪器技术的现状及发展前景
虚拟仪器技术的现状发展前景一、概述 随着计算机技术、 大规模集成电路技术和...2014年度细分行业报告汇集 2014年移动互联网O2O分析报告 休闲农庄项目可行性研究...
虚拟仪器实验报告
而传统仪器主要包括信号输入、分析 处理、显示以及系统控制等几个部分,主要靠人为...2、虚拟仪器的出现对于测量仪器的发展有什么影响?对于仪器使用者来说,意味着什么...
虚拟仪器实验一报告
虚拟仪器实验一报告_调查/报告_表格/模板_应用文书 暂无评价|0人阅读|0次下载|举报文档 虚拟仪器实验一报告_调查/报告_表格/模板_应用文书。实验一 LabVIEW 基本...
更多相关标签:
虚拟仪器发展现状 | 虚拟仪器技术研究现状 | 虚拟仪器实验报告 | 虚拟仪器课程设计报告 | 虚拟仪器入门实验报告 | 虚拟仪器课程报告 | 农村教育现状调查报告 | 留守儿童现状调查报告 |