文档介绍：虚拟仪器技术及其在数据采集中的应用
摘  要:介绍了虚拟仪器的构成及其特点, 分析了如何从软件和硬件方面构造具体的虚拟仪器;提出了一种虚拟仪器技术在数据采集中新的应用方法,该方法利用虚拟仪器制作数据采集器,分别从硬件设计、软件设计两个角度阐述了数据采集器的具体制作方法。实际应用证明是行之可靠的,可供技术人员在组建基于虚拟仪器技术的数据采集器时参考使用。关键词:虚拟仪器;数据采集;VXI总线;软件技术
虚拟仪器是以一种全新的理念来设计和发展的仪器,他是90年代发展起来的一项新技术,主要用于自动测试、过程控制、仪器设计和数据分析等领域,其基本思想是在仪器设计或测试系统中尽可能用软件代替硬件,即“软件就是仪器”,他是在通用计算机平台上,根据用户需求来定义和设计仪器的测试功能,其实质是充分利用计算机的最新技术来实现和扩展传统仪器的功能。
1  虚拟仪器的特点和构成
  虚拟仪器的特点
与传统仪器相比,虚拟仪器具有高效、开放、易用灵活、功能强大、性价比高、可操作性好等明显优点,具体表现为:
智能化程度高,处理能力强虚拟仪器的处理能力和智能化程度主要取决于仪器软件水平。用户完全可以根据实际应用需求,将先进的信号处理算法、人工智能技术和专家系统应用于仪器设计与集成,从而将智能仪器水平提高到一个新的层次。
复用性强,系统费用低应用虚拟仪器思想,用相同的基本硬件可构造多种不同功能的测试分析仪器,如同一个高速数字采样器,可设计出数字示波器、逻辑分析仪、计数器等多种仪器。这样形成的测试仪器系统功能更灵活、更高效、更开放、系统费用更低。通过与计算机网络连接,还可实现虚拟仪器的分布式共享,更好地发挥仪器的使用价值。
可操作性强,易用灵活虚拟仪器面板可由用户定义,针对不同应用可以设计不同的操作显示界面。使用计算机的多媒体处理能力可以使仪器操作变得更加直观、简便、易于理解,测量结果可以直接进入数据库系统或通过网络发送。测量完后还可打印、显示所需的报表或曲线,这些都使得仪器的可操作性大大提高而且易用、灵活。
  虚拟仪器的构成
虚拟仪器的构建主要从硬件电路的设计、软件开发与设计2个方面考虑。
硬件电路的设计主要根据用户所面对的任务决定,其中接口设计可选用的接口总线标准包括GP IB总线、VXI总线等。推荐选用VXI总线。因为他具有通用性强、可扩充性好、传输速率高、抗干扰能力强以及良好的开放性能等优点,因此自1987被首次推出后迅速得到各大仪器生产厂家的认可, 目前 VXI模块化仪器被认为是虚拟仪器的最理想平台,是仪器硬件的发展方向。由于VXI虚拟仪器的硬件平台的基本组成是一些通用模块和专用接口。因此硬件电路的设计一般可以选择用现有的各种不同的功能模块来搭建。通用模块包括:信号调理和高速数据采集;信号输出与控制;数据实时处理。这3部分概括了数字化仪器的基本组成。将具有一种或多种功能的通用模块组建起来,就能构成任何一种虚拟仪器。例如使用高速数据采集模块和高速实时数据处理模块就能构成1台示波器、1台数字化仪或 1台频谱分析仪;使用信号输出与控制模块和实时数据处理模块就能构成1台函数发生器、 1台信号源或1台控制器。专用接口是针对特定用途仪器需要的设计,也包括一些现场总线接口和各类传感器接口。系统的主要硬件包括控制器、主机箱和仪器模块。常用的控制方