第7章計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)

1、機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院測試系統(tǒng)的基本特性測試系統(tǒng)的基本特性模擬信號處理模擬信號處理數(shù)字信號處理數(shù)字信號處理計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)常用傳感器常用傳感器緒論緒論測試信號的描述與分析測試信號的描述與分析機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院主要內(nèi)容主要內(nèi)容1.1.智能儀器智能儀器 2.2.自動測試系統(tǒng)自動測試系統(tǒng) 3.3.虛擬儀器虛擬儀器機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 科技的進(jìn)步使測試對象日漸復(fù)雜，測試

2、項(xiàng)目和測試范圍與日科技的進(jìn)步使測試對象日漸復(fù)雜，測試項(xiàng)目和測試范圍與日俱增，測試的參數(shù)越來越多，對測試速度和測量精度的要求也俱增，測試的參數(shù)越來越多，對測試速度和測量精度的要求也不斷提高，因而傳統(tǒng)的單機(jī)單參數(shù)測試已經(jīng)不適應(yīng)，迫切要求不斷提高，因而傳統(tǒng)的單機(jī)單參數(shù)測試已經(jīng)不適應(yīng)，迫切要求測量技術(shù)不斷改進(jìn)與完善。如果說數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展使儀器測量技術(shù)不斷改進(jìn)與完善。如果說數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展使儀器形態(tài)進(jìn)入了數(shù)字化儀器時(shí)代是測試儀器發(fā)展史上的第一次革命，形態(tài)進(jìn)入了數(shù)字化儀器時(shí)代是測試儀器發(fā)展史上的第一次革命，微處理器的大量應(yīng)用催生了智能儀器時(shí)代是第二次儀器革命，微處理器的大量應(yīng)用催生了智能儀器時(shí)代是第

3、二次儀器革命，那么通用計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的飛速發(fā)展使儀器進(jìn)入虛擬儀器那么通用計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的飛速發(fā)展使儀器進(jìn)入虛擬儀器時(shí)代，則被公認(rèn)為是儀器領(lǐng)域正在進(jìn)行的第三次革命。智能儀時(shí)代，則被公認(rèn)為是儀器領(lǐng)域正在進(jìn)行的第三次革命。智能儀器、自動測試系統(tǒng)和虛擬儀器分別是儀器發(fā)展三個(gè)階段的成果器、自動測試系統(tǒng)和虛擬儀器分別是儀器發(fā)展三個(gè)階段的成果標(biāo)志，想比于傳統(tǒng)電子儀器，具有自動化、智能化、可編程化標(biāo)志，想比于傳統(tǒng)電子儀器，具有自動化、智能化、可編程化等功能，是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)的主流和趨勢。等功能，是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)的主流和趨勢。第七章第七章 計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)7.1

4、7.1 智能儀器智能儀器 機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院7.1.1 7.1.1 智能儀器概述智能儀器概述 智能儀器智能儀器(Intelligent Instrument)是通用儀器與微是通用儀器與微處理器相結(jié)合的新型儀器，因?yàn)槟芡瓿扇说囊徊糠种橇趧犹幚砥飨嘟Y(jié)合的新型儀器，因?yàn)槟芡瓿扇说囊徊糠种橇趧佣妹?，這類儀器儀表中通常含有微處理器、單片計(jì)算機(jī)或而得名，這類儀器儀表中通常含有微處理器、單片計(jì)算機(jī)或體積很小的微型機(jī)，有時(shí)亦稱為內(nèi)含微處理器的儀器或基于體積很小的微型機(jī)，有時(shí)亦稱為內(nèi)含微處理器的儀器或基于微型機(jī)的儀器，功能豐富又很小巧。

5、微型機(jī)的儀器，功能豐富又很小巧。第七章第七章 計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 智能儀器有如下的基本特征：智能儀器有如下的基本特征：（1）智能儀器可以借助于傳感器和變送器，按設(shè)計(jì)要求采）智能儀器可以借助于傳感器和變送器，按設(shè)計(jì)要求采集電量和非電能量信號，由微處理器控制儀器的整個(gè)測量集電量和非電能量信號，由微處理器控制儀器的整個(gè)測量過程，有很高的自動化水平。過程，有很高的自動化水平。（2）微處理器的引入使智能儀器的功能較傳統(tǒng)儀器有了極）微處理器的引入使智能儀器的功能較傳統(tǒng)儀器有了極大的提高，許

6、多原來用硬件電路難以解決或根本無法解決大的提高，許多原來用硬件電路難以解決或根本無法解決的問題，可以利用軟件獲得解決。的問題，可以利用軟件獲得解決。（3）智能儀器可以進(jìn)行自動校正、非線性補(bǔ)償、數(shù)字濾波）智能儀器可以進(jìn)行自動校正、非線性補(bǔ)償、數(shù)字濾波等修正和克服由各種傳感器、變換器、放大器等引進(jìn)的誤等修正和克服由各種傳感器、變換器、放大器等引進(jìn)的誤差和干擾，提高儀器的精度和其它性能指標(biāo)。差和干擾，提高儀器的精度和其它性能指標(biāo)。7.1.1 7.1.1 智能儀器概述智能儀器概述 第七章第七章 計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院

7、杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院（ 4 4）智能儀器的各種接口如）智能儀器的各種接口如GPIB、RS232、LAN等能等能使智能儀器方便地與計(jì)算機(jī)和其他智能設(shè)備組成多功能自使智能儀器方便地與計(jì)算機(jī)和其他智能設(shè)備組成多功能自動測試系統(tǒng)。動測試系統(tǒng)。（）智能儀器通常具有自測試和診斷的功能，能自行測（）智能儀器通常具有自測試和診斷的功能，能自行測試整個(gè)儀器的各種功能是否正常，自行診斷儀器內(nèi)部是否試整個(gè)儀器的各種功能是否正常，自行診斷儀器內(nèi)部是否存在故障并顯示故障部位，提高了儀器的可靠性，簡化和存在故障并顯示故障部位，提高了儀器的可靠性，簡化和加快了儀器的維修工作。加快了儀器的維修工作。（）智能儀器由于采

8、用了微處理器，不僅可以減小儀器（）智能儀器由于采用了微處理器，不僅可以減小儀器體積，還可以降低成本、提高儀器的可靠性。體積，還可以降低成本、提高儀器的可靠性。7.1.1 7.1.1 智能儀器概述智能儀器概述 第七章第七章 計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院7.1.2 7.1.2 智能儀器的組成智能儀器的組成 智能儀器由硬件和軟件兩大部分組成，硬件部分包括微機(jī)系智能儀器由硬件和軟件兩大部分組成，硬件部分包括微機(jī)系統(tǒng)、輸入通道、輸出通道、人統(tǒng)、輸入通道、輸出通道、人機(jī)對話通道及通信接口，機(jī)對話通道

9、及通信接口，其基本組成原理如圖其基本組成原理如圖7.1所示：所示： 圖7.1 智能儀器基本組成 第七章第七章 計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院智能儀器硬件主要由以上各部分組成，各硬件部分模塊功智能儀器硬件主要由以上各部分組成，各硬件部分模塊功能如下：能如下：（1） 微機(jī)系統(tǒng)：由單片機(jī)或微處理器配以必要的外部器微機(jī)系統(tǒng)：由單片機(jī)或微處理器配以必要的外部器件構(gòu)成最小的微機(jī)系統(tǒng)，智能儀器越復(fù)雜，需要配接的存儲件構(gòu)成最小的微機(jī)系統(tǒng)，智能儀器越復(fù)雜，需要配接的存儲器內(nèi)存越大，同時(shí)需要較多的器內(nèi)存越大，

10、同時(shí)需要較多的I/O接口，通常單片機(jī)擴(kuò)展能接口，通常單片機(jī)擴(kuò)展能力強(qiáng)，可以直接與外部存儲器和力強(qiáng)，可以直接與外部存儲器和I/O接口電路相連，構(gòu)成功接口電路相連，構(gòu)成功能較強(qiáng)、規(guī)模較大的微機(jī)系統(tǒng)。能較強(qiáng)、規(guī)模較大的微機(jī)系統(tǒng)。（2） 輸入通道：輸入通道是微機(jī)系統(tǒng)與采集對象相連的輸入通道：輸入通道是微機(jī)系統(tǒng)與采集對象相連的部分。輸入信號來自于傳感器或變換裝置，采集的對象和傳部分。輸入信號來自于傳感器或變換裝置，采集的對象和傳感器不同，信號表現(xiàn)形式也不一樣，有開關(guān)量信號、頻率量感器不同，信號表現(xiàn)形式也不一樣，有開關(guān)量信號、頻率量信號、模擬量信號等，如果不能滿足微機(jī)系統(tǒng)輸入的要求，信號、模擬量信號等，如

11、果不能滿足微機(jī)系統(tǒng)輸入的要求，還需要形式多樣的信號變換和調(diào)節(jié)電路，如放大器、濾波器、還需要形式多樣的信號變換和調(diào)節(jié)電路，如放大器、濾波器、A/D轉(zhuǎn)換等。轉(zhuǎn)換等。7.1.2 7.1.2 智能儀器的組成智能儀器的組成 第七章第七章 計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院（3）輸出通道：根據(jù)輸出控制的不同要求，輸出通道電）輸出通道：根據(jù)輸出控制的不同要求，輸出通道電路是多種多樣的，如路是多種多樣的，如D/A轉(zhuǎn)換電路、放大隔離電路等，輸轉(zhuǎn)換電路、放大隔離電路等，輸出信號有模擬量信號、開關(guān)量信號和頻率量信號

12、等。出信號有模擬量信號、開關(guān)量信號和頻率量信號等。（4）人）人機(jī)對話通道：智能儀器中的人機(jī)對話通道：智能儀器中的人機(jī)對話是用戶機(jī)對話是用戶為了對智能儀器進(jìn)行控制并及時(shí)獲得智能儀器運(yùn)行狀態(tài)等為了對智能儀器進(jìn)行控制并及時(shí)獲得智能儀器運(yùn)行狀態(tài)等信息所設(shè)置的通道，人機(jī)對話通道所配置的設(shè)備主要有信息所設(shè)置的通道，人機(jī)對話通道所配置的設(shè)備主要有鍵盤、鼠標(biāo)、打印機(jī)等。鍵盤、鼠標(biāo)、打印機(jī)等。（5）通信接口：用來實(shí)現(xiàn)智能儀器與外部系統(tǒng)的聯(lián)系，）通信接口：用來實(shí)現(xiàn)智能儀器與外部系統(tǒng)的聯(lián)系，各種通信接口需符合通信總線規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。各種通信接口需符合通信總線規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。7.1.2 7.1.2 智能儀器的組成智能儀器的組

13、成 第七章第七章 計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第七章第七章 計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)7.2 7.2 自動測試系統(tǒng)自動測試系統(tǒng) 7.2.1 7.2.1 自動測試系統(tǒng)概述自動測試系統(tǒng)概述 自動測試系統(tǒng)自動測試系統(tǒng)(Automatic Testing System)簡稱簡稱ATS，有時(shí)也稱為自動測試設(shè)備有時(shí)也稱為自動測試設(shè)備 (Automatic Testing Equipment) 簡稱簡稱ATE。最早用于軍事工業(yè)，因?yàn)檐娛虏块T中的許多被測對。最早用于軍事工業(yè)，因?yàn)檐?/p>

14、事部門中的許多被測對像要求快速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、多路，需要海量測量及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處像要求快速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、多路，需要海量測量及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和控制。美國早在上世紀(jì)理和控制。美國早在上世紀(jì)50年代就開始了自動測試系統(tǒng)的年代就開始了自動測試系統(tǒng)的研究和開發(fā)工作，花費(fèi)巨大。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及數(shù)字電子技術(shù)研究和開發(fā)工作，花費(fèi)巨大。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及數(shù)字電子技術(shù)的飛速發(fā)展，組建自動測試系統(tǒng)的費(fèi)用大幅下降，因而在民用的飛速發(fā)展，組建自動測試系統(tǒng)的費(fèi)用大幅下降，因而在民用工業(yè)和科研部門漸漸得到廣泛應(yīng)用，與自動測試技術(shù)有關(guān)的理工業(yè)和科研部門漸漸得到廣泛應(yīng)用，與自動測試技術(shù)有關(guān)的理論研究工作得到更深入的發(fā)展，成為測試領(lǐng)域中一

15、個(gè)特別的分論研究工作得到更深入的發(fā)展，成為測試領(lǐng)域中一個(gè)特別的分支，目前自動測試技術(shù)已是電測技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。支，目前自動測試技術(shù)已是電測技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。 機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第七章第七章 計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)7.2.2 7.2.2 自動測試系統(tǒng)的組成自動測試系統(tǒng)的組成 自動測試系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成，硬件包括計(jì)算自動測試系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成，硬件包括計(jì)算機(jī)或微處理器、可程控儀器和接口系統(tǒng)，其基本組成原理如圖機(jī)或微處理器、可程控儀器和接口系統(tǒng)，其基本組成原理如圖7.2所示

16、所示 圖圖7.2 自動測試系統(tǒng)組成自動測試系統(tǒng)組成機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第七章第七章 計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù) 微機(jī)微機(jī)(或微處理器或微處理器) 是整個(gè)系統(tǒng)的核心，控制整個(gè)自動測是整個(gè)系統(tǒng)的核心，控制整個(gè)自動測試系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的處理，如數(shù)值計(jì)試系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的處理，如數(shù)值計(jì)算、變換、數(shù)據(jù)處理、誤差分析等，最后將測量結(jié)果通過打算、變換、數(shù)據(jù)處理、誤差分析等，最后將測量結(jié)果通過打印機(jī)、顯示器、磁盤磁卡或指示表、數(shù)碼顯示等方式輸出。印機(jī)、顯示器、磁盤磁卡或指示表、數(shù)碼顯示

17、等方式輸出。能組成自動測試系統(tǒng)的儀器必須滿足兩個(gè)條件：一是要求是能組成自動測試系統(tǒng)的儀器必須滿足兩個(gè)條件：一是要求是可程控的儀器，二是要帶有一定的接口。可程控的儀器，二是要帶有一定的接口。 7.2.2 7.2.2 自動測試系統(tǒng)的組成自動測試系統(tǒng)的組成 機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第七章第七章 計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)7.2.2 7.2.2 自動測試系統(tǒng)的分類自動測試系統(tǒng)的分類 可以從不同角度對自動測試系統(tǒng)進(jìn)行分類，可以根據(jù)可以從不同角度對自動測試系統(tǒng)進(jìn)行分類，可以根據(jù)系統(tǒng)所用的總線和接口分類，如系統(tǒng)所用的總線和

18、接口分類，如GPIB系統(tǒng)，也可根據(jù)被測系統(tǒng)，也可根據(jù)被測對象的性質(zhì)分類，如溫度自動測試系統(tǒng)、位移自動測試系統(tǒng)對象的性質(zhì)分類，如溫度自動測試系統(tǒng)、位移自動測試系統(tǒng)等。等。 最早的自動測試系統(tǒng)為以任務(wù)命名的專用系統(tǒng)，通常最早的自動測試系統(tǒng)為以任務(wù)命名的專用系統(tǒng)，通常是針對某項(xiàng)具體任務(wù)設(shè)計(jì)的，采用比較簡單的定時(shí)器或掃描是針對某項(xiàng)具體任務(wù)設(shè)計(jì)的，采用比較簡單的定時(shí)器或掃描器作為控制器，系統(tǒng)接口也是專用的，通用性比較差。器作為控制器，系統(tǒng)接口也是專用的，通用性比較差。 可程控測量儀器接口總線的標(biāo)準(zhǔn)化把自動測試系統(tǒng)從可程控測量儀器接口總線的標(biāo)準(zhǔn)化把自動測試系統(tǒng)從專用推向通用，主要采用國際標(biāo)準(zhǔn)通用接口總線技

19、術(shù)如專用推向通用，主要采用國際標(biāo)準(zhǔn)通用接口總線技術(shù)如IEEE 488，利用可程序控制的儀器和測控計(jì)算機(jī)，利用可程序控制的儀器和測控計(jì)算機(jī)(控制器控制器)組成自動測試系統(tǒng)，從而使得自動測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、使用和組成自動測試系統(tǒng)，從而使得自動測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、使用和組裝都比較容易。組裝都比較容易。機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第七章第七章 計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)7.3 7.3 虛擬儀器虛擬儀器 7.3.1 7.3.1 虛擬儀器概述虛擬儀器概述 傳統(tǒng)的信號調(diào)理、信號處理、顯示、記錄設(shè)備等都以硬件或傳統(tǒng)的信號調(diào)理、信號處理、

20、顯示、記錄設(shè)備等都以硬件或固化的形式存在，只能由生產(chǎn)廠家來定義和制造，且設(shè)計(jì)生產(chǎn)固化的形式存在，只能由生產(chǎn)廠家來定義和制造，且設(shè)計(jì)生產(chǎn)復(fù)雜，靈活性差，在一些較為復(fù)雜和測試參數(shù)較多的情況下，復(fù)雜，靈活性差，在一些較為復(fù)雜和測試參數(shù)較多的情況下，使用起來極不方便。虛擬儀器使用起來極不方便。虛擬儀器VI（Virtual Instrument）使）使計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)和測試系統(tǒng)緊密地結(jié)合成一個(gè)有機(jī)整體，計(jì)算計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)和測試系統(tǒng)緊密地結(jié)合成一個(gè)有機(jī)整體，計(jì)算機(jī)處于核心地位，傳統(tǒng)儀器的硬件組成部分逐步被具有信號調(diào)機(jī)處于核心地位，傳統(tǒng)儀器的硬件組成部分逐步被具有信號調(diào)理與處理功能的擴(kuò)展電路板或計(jì)算機(jī)軟件所取

21、代。由于虛擬儀理與處理功能的擴(kuò)展電路板或計(jì)算機(jī)軟件所取代。由于虛擬儀器用軟件來集成傳統(tǒng)儀器的某些硬件乃至整個(gè)儀器硬件部分都器用軟件來集成傳統(tǒng)儀器的某些硬件乃至整個(gè)儀器硬件部分都被計(jì)算機(jī)軟件代替，某種意義上，在虛擬儀器中軟件就是儀器。被計(jì)算機(jī)軟件代替，某種意義上，在虛擬儀器中軟件就是儀器。虛擬儀器是對傳統(tǒng)儀器概念的重大突破，是儀器領(lǐng)域內(nèi)的一次虛擬儀器是對傳統(tǒng)儀器概念的重大突破，是儀器領(lǐng)域內(nèi)的一次革命，代表了現(xiàn)代測試技術(shù)和儀器技術(shù)的發(fā)展方向。革命，代表了現(xiàn)代測試技術(shù)和儀器技術(shù)的發(fā)展方向。機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第七章第七章 計(jì)算機(jī)與虛

22、擬儀器測試技術(shù)計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)7.3.2 7.3.2 虛擬儀器的特點(diǎn)虛擬儀器的特點(diǎn) “虛擬儀器虛擬儀器”是借助于計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的軟件和硬件支持環(huán)境，是借助于計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的軟件和硬件支持環(huán)境，建立虛擬的測控儀器面板，完成儀器的控制、數(shù)據(jù)分析和結(jié)建立虛擬的測控儀器面板，完成儀器的控制、數(shù)據(jù)分析和結(jié)果輸出，使用鼠標(biāo)或鍵盤操作計(jì)算機(jī)上的前面板，就像操作果輸出，使用鼠標(biāo)或鍵盤操作計(jì)算機(jī)上的前面板，就像操作一臺自己定義、自己設(shè)計(jì)的專用測控儀器的用戶界面一樣。一臺自己定義、自己設(shè)計(jì)的專用測控儀器的用戶界面一樣。虛擬儀器實(shí)際上是一個(gè)按照儀器需求組織的數(shù)據(jù)采集、處理、虛擬儀器實(shí)際上是一個(gè)按照儀器需求組織的數(shù)據(jù)

23、采集、處理、分析系統(tǒng)，與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器在智能化、處理能力、分析系統(tǒng)，與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器在智能化、處理能力、性價(jià)比、可操作性等方面都具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢，具體表現(xiàn)性價(jià)比、可操作性等方面都具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢，具體表現(xiàn)為：為：機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第七章第七章 計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)（1）智能化程度高，處理能力強(qiáng)智能化程度高，處理能力強(qiáng)。虛擬儀器的處理能力和。虛擬儀器的處理能力和智能化程度主要取決于儀器軟件的編制水平，用戶完全可智能化程度主要取決于儀器軟件的編制水平，用戶完全可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，

24、將先進(jìn)的信號處理算法、人工智能以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，將先進(jìn)的信號處理算法、人工智能技術(shù)和專家系統(tǒng)應(yīng)用于儀器設(shè)計(jì)與集成，將儀器水平提高技術(shù)和專家系統(tǒng)應(yīng)用于儀器設(shè)計(jì)與集成，將儀器水平提高到一個(gè)更高智能的層次。到一個(gè)更高智能的層次。（2）復(fù)用性強(qiáng)，系統(tǒng)費(fèi)用低復(fù)用性強(qiáng)，系統(tǒng)費(fèi)用低。應(yīng)用虛擬儀器思想，用相同。應(yīng)用虛擬儀器思想，用相同的基本硬件可構(gòu)造多種不同功能的測試分析儀器，該測試的基本硬件可構(gòu)造多種不同功能的測試分析儀器，該測試儀器系統(tǒng)功能更靈活、組建系統(tǒng)費(fèi)用更低。通過與計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)功能更靈活、組建系統(tǒng)費(fèi)用更低。通過與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接，還可實(shí)現(xiàn)虛擬儀器的分布式共享，更好地發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)連接，還可實(shí)現(xiàn)虛擬儀器的

25、分布式共享，更好地發(fā)揮儀器的使用價(jià)值。儀器的使用價(jià)值。機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第七章第七章 計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)(3) 可操作性強(qiáng)可操作性強(qiáng)。虛擬儀器面板可由用戶定義，針對不同應(yīng)。虛擬儀器面板可由用戶定義，針對不同應(yīng)用可以設(shè)計(jì)不同的操作顯示界面。使用計(jì)算機(jī)的多媒體處理用可以設(shè)計(jì)不同的操作顯示界面。使用計(jì)算機(jī)的多媒體處理能力可以使儀器操作變得更加直觀、簡便、易于理解，測量能力可以使儀器操作變得更加直觀、簡便、易于理解，測量結(jié)果可以直接進(jìn)入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)或通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。測量完后還結(jié)果可以直接進(jìn)入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)或通過

26、網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。測量完后還可打印，顯示所需的報(bào)表或曲線，使儀器的可操作性大大提可打印，顯示所需的報(bào)表或曲線，使儀器的可操作性大大提高。高。機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第七章第七章 計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)7.3.3 7.3.3 虛擬儀器的構(gòu)成虛擬儀器的構(gòu)成 虛擬儀器是計(jì)算機(jī)化的儀器，由計(jì)算機(jī)、模塊化功能硬件虛擬儀器是計(jì)算機(jī)化的儀器，由計(jì)算機(jī)、模塊化功能硬件和應(yīng)用軟件三大部分組成，虛擬儀器所用的計(jì)算機(jī)是通用的和應(yīng)用軟件三大部分組成，虛擬儀器所用的計(jì)算機(jī)是通用的計(jì)算機(jī)，模塊化功能硬件指各類功能化儀器模塊，依據(jù)與計(jì)計(jì)算機(jī)，

27、模塊化功能硬件指各類功能化儀器模塊，依據(jù)與計(jì)算機(jī)通信接口方式不同可分為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、算機(jī)通信接口方式不同可分為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、RS232接口儀器、接口儀器、USB接口儀器、接口儀器、VXI儀器、儀器、GPIB總線儀器、現(xiàn)場總線儀器、現(xiàn)場總線（總線（Fieldbus）設(shè)備以及其它接口的設(shè)備等，應(yīng)用軟件將）設(shè)備以及其它接口的設(shè)備等，應(yīng)用軟件將儀器的模塊化功能硬件與各類計(jì)算機(jī)結(jié)合，構(gòu)成虛擬儀器系儀器的模塊化功能硬件與各類計(jì)算機(jī)結(jié)合，構(gòu)成虛擬儀器系統(tǒng)。如圖統(tǒng)。如圖7.3所示為虛擬溫度測量系統(tǒng)。所示為虛擬溫度測量系統(tǒng)。機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院

28、第七章第七章 計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)7.3.3 7.3.3 虛擬儀器的構(gòu)成虛擬儀器的構(gòu)成 圖圖7.3虛擬溫度測量系統(tǒng)虛擬溫度測量系統(tǒng)機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第七章第七章 計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)虛擬儀器的硬件組成虛擬儀器的硬件組成 組成虛擬儀器系統(tǒng)的功能化模塊形式各異，但功能環(huán)節(jié)基本組成虛擬儀器系統(tǒng)的功能化模塊形式各異，但功能環(huán)節(jié)基本相同，通常包括信號調(diào)理、數(shù)據(jù)采集、計(jì)算機(jī)通信幾大部分，相同，通常包括信號調(diào)理、數(shù)據(jù)采集、計(jì)算機(jī)通信幾大部分，如圖如圖7.4所示。所示。圖圖7.4 虛擬

29、儀器系統(tǒng)硬件組成虛擬儀器系統(tǒng)硬件組成機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第七章第七章 計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)虛擬儀器的軟件組成虛擬儀器的軟件組成 虛擬儀器軟件主要包括集成的開發(fā)環(huán)境、儀器硬件的高虛擬儀器軟件主要包括集成的開發(fā)環(huán)境、儀器硬件的高級接口、虛擬儀器的用戶界面三個(gè)部分。從事測量工作的用級接口、虛擬儀器的用戶界面三個(gè)部分。從事測量工作的用戶通常利用虛擬儀器開發(fā)環(huán)境編寫針對測試任務(wù)的虛擬儀器戶通常利用虛擬儀器開發(fā)環(huán)境編寫針對測試任務(wù)的虛擬儀器軟件，可以采用各種不同的軟件如軟件，可以采用各種不同的軟件如Visual

30、 C+、Visual Basic等，但這些語言對非專業(yè)編程人員來說，還是非常困難等，但這些語言對非專業(yè)編程人員來說，還是非常困難的，因此世界各大公司都在致力于開發(fā)便于測試工程師使用的，因此世界各大公司都在致力于開發(fā)便于測試工程師使用的虛擬儀器開發(fā)環(huán)境，其中的虛擬儀器開發(fā)環(huán)境，其中NI公司公司LabWindowsCVI和和 LabVIEW、Agilent公司的公司的 VEE、Tektronix公司的公司的Ez-Test和和Tek-TNS等軟件是基于圖形的用戶界面和開發(fā)環(huán)境，等軟件是基于圖形的用戶界面和開發(fā)環(huán)境，便于二次開發(fā)，其中應(yīng)用最廣泛的是便于二次開發(fā)，其中應(yīng)用最廣泛的是NI公司的公司的 LabVIEW 應(yīng)應(yīng)用軟件平臺。用軟件平臺。 機(jī)械工程測試技術(shù)機(jī)械工程測試技術(shù)杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第七章第七章 計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù)計(jì)算機(jī)與虛擬儀器測試技術(shù) LabVIEW是一種圖形程序設(shè)計(jì)語言，全稱為是一種圖形程序設(shè)計(jì)語言，全稱為Laboratory Vir