虚拟仪器测试仪器从硬件到软件

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第’"卷第%期

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虚拟仪器———测试仪器从硬件到软件

秦树人

（重庆大学机械学院测试中心

摘要重庆，!"""!!）#从虚拟仪器的概念出发，介绍了虚拟仪器的研究现状，详细说明了虚拟仪器的结构系统、特

点及其应用前景。指出虚拟仪器是计算机技术发展的产物，是计算机硬件、软件和仪器技术的完

美结合。虚拟仪器的出现，标志着测试仪器走向计算机化，测试仪器的功能结构和控件结构走向

软件化。

关键词虚拟技术

#$%%&仪器计算机硬件软件中图分类号

引言

虚拟技术、计算机通讯技术与网络技术是信息技术最重要的组成部分，它们被称为’%世纪科学技术中的三大核心技术。虚拟技术蕴含的巨大潜力，使发达国家趋之若鹜，在这一领域的研究上投入了巨资，希望有朝一日能在它的带动下率先进入信息时代，而把工业时代远远地抛在后面！

’"世纪("年代首先在美国兴起和发展起来的虚拟仪器无疑是虚拟技术领域中的重要组成部分，因此它已成为发达国家研究开发的热点技术之一。

虚拟仪器（)*+,-./012,+-341,）是日益发展的计算机硬件、软件和总线技术在向其他技术领域密集渗透的过程中，与测试技术、仪器技术密切结合，共同孕育出的一项美妙的新成果。’"世纪("年代美国的一家不算太大的仪器公司———国家仪器公司（5.,*61./012,+-341,276+86+.9

首先提出了虚拟仪器的概念。这一概念的核心是：以计算机作为仪器统一的硬件,*61简称50）

平台，充分利用计算机独具的运算、存储、回放、调用、显示以及文件管理等智能化功能，同时把传统仪器的专业化功能和面板控件软件化，使之与计算机结合起来融为一体，这样便构成了一台从外观到功能都完全与传统硬件仪器相同，同时又充分享用了计算机智能资源的全新的仪器系统。由于仪器的专业化功能和面板控件都是由软件形成，因此国际上把这类新型的仪器称为“虚拟式仪器”或称“软件即仪器”。自’"世纪("年代以来，50公司已研制和推出了多种总线系统的虚拟式仪器，特别是它推出的:.;)0<=图形编程环境已享誉世界，成为这类新型仪器开发系统的世界生产大户。在50公司之后，著名的美国惠普（$>）公司紧紧跟上。该公司推出$>)<<编程系统可提供数十至数百种虚拟仪器的组建单元和整机，用户可用它组建或

国家自然科学基金资助项目（编号：。&G(H&"G"）

收稿日期：’"""9"%9’%。#

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挑选自己所需的仪器。除此之外，世界上陆续有数百家公司，如!"#$%&’()公司、*+,+-公司等也相继推出了多种总线系统多达数百个品种的虚拟式仪器。作为仪器领域中最新兴的技术，虚拟式仪器的研究、开发在国内已经过了起步阶段。从./年代中期以来，国内的重庆大学、哈尔滨工业大学、西安交通大学、西安电子科技大学、成都电子科技大学、中科泛华电子科技公司等院校和高科技公司，在研究和开发仪器产品和虚拟式仪器设计平台以及引进消化01公司、23公司的产品等方面做了一系列有益工作，取得了一批瞩目的成果。

虚拟仪器的出现和兴起，改变了传统仪器的概念、模式和结构，改变了人们的仪器观。据“世界仪表与自动化”杂志报导，虚拟仪器的生产厂家将超过千家，品种将达到数45世纪初叶，

千种，市场占有率将占到电测仪器的6/7！这一预测对整个仪器仪表领域，不啻是一次强烈的震憾！使从事电测仪器科学技术研究与开发的科学家和工程师们都看清了虚拟式仪器对传统仪器的巨大挑战，认识到在下一世纪虚拟式仪器不仅将成为电测仪器的发展方向，而且必将逐一取代实验室中的传统硬件化仪器，使成千上万种传统的硬件化仪器都演变成计算机软件，成为一系列有序的文件融入计算机中！那时有许多种类的仪器在广义上已不完全属于仪器领域的某些分支，而可以将它们看成是信息技术的本体！

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585虚拟仪器的形成单一虚拟仪器的形成

图5非常形象地表示一种硬件仪器如何通过软件化形成虚拟仪器的过程。

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图5形

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期秦树人：虚拟仪器———测试仪器从硬件到软件

与虚拟仪器库的形成!"#“测试集成”

与传统硬件仪器比较，虚拟仪器的一大特点便是具有集成性。如果将多种测试仪器的测试功能（在传统仪器中由机内的各电子卡决定）实现软件化，用一个个的文件来表示一台台仪

的

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库”和“用户调用”组成。

“功能模块库”是将一批硬件仪器（如低频示波器、多线高频记忆示波器、函数信号发生器、频率!时间测试量仪、相位计、测温仪、自记仪、噪声振动测试仪、扭矩仪、转速仪、""#分析仪、噪声实时倍频程分析仪等等数十上百种测试、测量仪）的全部功能一一以软件模块的形式集成在一起形成的一个“测试集成”的功能软件库，供“框架协议”设计时调用。

“控件库”存放着一大批以软件形成的形象逼真的仪器、仪表控件，例如量程开关、波段选择开关、按钮、旋钮、滑块、信号灯等等，供“框架协议”设计产品时调用。

功能模块和控件模块是构成虚拟式仪器的基本构件。“框架协议”则像一个设计所和实验室，它为形成仪器产品提供技术咨询。科技人员或用户可利用“框架协议”的功能、调用“功能模块库”中的功能模块和“控件库”中的控件模块，并按照仪器成品的技术要求和各种控制关系对产品进行软设计、软连接、软调试，直到形成虚拟式仪器的成品并输送至“成品库”。

在“框架协议”中产生的仪器成品，全部存放于“成品库”中，用户可根据需要通过计算机的键盘或鼠标进行调用。

图$、图%是由重庆大学虚拟仪器研究开发中心研制的两种虚拟仪器（详见本期封底）

。

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第#期秦树人：虚拟仪器———测试仪器从硬件到软件(数十上百种功能多样的仪器；集数十上百种功能有同有异且集于一体的大型仪器系统（相当于一个实验室）。

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!"#虚拟仪器的特点虚拟式仪器的主要特点

!"#"#$#世纪的仪器产品应具有鲜明的个性

对于不同类型的产品具有不同的个性应该是自然而然的事。而即使是同类型产品不同的

无例外的都具有时个别，也应有不同的个性。例如目前全世界生产的%%&动态信号分析仪，

域、幅值域、频域（频谱）、传递相干、互谱、相关等分析功能。将这些大功能模块细化后可以多达上百个功能。但是用户真正需要用的功能往往不要这么多，而且不同的用户还要根据自己不同的用途，在这上百种功能中选择自己需要的那几种。显然传统硬件仪器无法满足用户的这一要求，虚拟式仪器由于系统是开放的，可以满足用户提出的对功能设置、功能增减的任何要求。因此虚拟仪器符合具有个性的这一特点。

!"#"$$#世纪的仪器产品应具有参与性

这里所说的参与性主要是指用户可参与仪器产品的设计 …… 此处隐藏：12968字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……