智能儀器原理及設(shè)計(jì)清華大學(xué)出版社第1章 緒論

1、第第1章章 緒論緒論第第1章章 緒論緒論 本章首先介紹智能儀器誕生的背景，然后重點(diǎn)闡述智能儀器的基本結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，最后扼要介紹智能儀器發(fā)展過程中的GP-IB自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、個(gè)人儀器及系統(tǒng)、VXI總線儀器系統(tǒng)、虛擬儀器、網(wǎng)絡(luò)化儀器的概念及特點(diǎn)。第第1章章 緒論緒論1.1智能儀器的誕生 在微處理器出現(xiàn)之前，電子儀器的發(fā)展經(jīng)歷了兩代，第一代為模擬式（又稱指針式）儀器，如指針式電壓表、電流表及功率表等，它們以電磁測(cè)量為基本原理。模擬式儀器的主要缺點(diǎn)是功能簡(jiǎn)單、精度低、響應(yīng)速度慢。第二代為數(shù)字式儀器，如數(shù)字電壓表、數(shù)字功率計(jì)、數(shù)字頻率計(jì)等。第第1章章 緒論緒論 它的基本特點(diǎn)是將被測(cè)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)行

2、測(cè)量，測(cè)量結(jié)果以數(shù)字形式輸出顯示。數(shù)字式儀器測(cè)量精度高、響應(yīng)速度快、讀數(shù)清晰、直觀，測(cè)量結(jié)果可打印輸出，也容易與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合。同時(shí)由于數(shù)字信號(hào)便于遠(yuǎn)距離傳輸，所以數(shù)字式儀器也適于遙測(cè)遙控。第第1章章 緒論緒論 隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，1971年世界上出現(xiàn)了第一個(gè)微處理器芯片（美國(guó)Intel公司4004型微處理器芯片）。由微處理器芯片所構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱微機(jī)），不僅具有計(jì)算機(jī)通常具有的運(yùn)算、判斷、記憶、控制功能，而且還具有功耗低、體積小、可靠性高、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。因此微型計(jì)算機(jī)得到了迅速的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛。第第1章章 緒論緒論 在儀器科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域，人們將微型計(jì)算機(jī)技術(shù)與測(cè)量技

3、術(shù)相結(jié)合出現(xiàn)了完全突破傳統(tǒng)概念的新一代儀器智能儀器，它是電子儀器發(fā)展史上的第三代產(chǎn)品。智能儀器是含有微型計(jì)算機(jī)或微處理器的測(cè)量?jī)x器，由于它擁有對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、運(yùn)算、邏輯判斷及自動(dòng)化操作等功能，具有一定智能的作用（表現(xiàn)為智能的延伸或加強(qiáng)等），因而被稱為智能儀器。智能儀器的出現(xiàn)對(duì)儀器儀表的發(fā)展以及科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，是儀器設(shè)計(jì)的里程碑。第第1章章 緒論緒論 我國(guó)電磁測(cè)量信息處理儀器學(xué)會(huì)于1984年正式成立“自動(dòng)測(cè)試與智能儀器專業(yè)學(xué)組”，1986年國(guó)際測(cè)量聯(lián)合會(huì)以“智能儀器”為主題召開了專門的討論會(huì)，1988年國(guó)際自動(dòng)控制聯(lián)合會(huì)在其當(dāng)年的理事會(huì)上正式確定“智能元件及儀器”為其系列學(xué)術(shù)委員會(huì)之一

4、。第第1章章 緒論緒論 此外，1989年5月在我國(guó)武漢召開了第一屆測(cè)試技術(shù)與智能儀器國(guó)際學(xué)術(shù)討論會(huì)。以后，在國(guó)內(nèi)外的學(xué)術(shù)會(huì)議上，以智能儀器為內(nèi)容的研討已層出不窮。近年來，智能儀器已開始從較為成熟的數(shù)據(jù)處理向知識(shí)處理發(fā)展，它體現(xiàn)為模糊判斷、故障診斷、容錯(cuò)技術(shù)、傳感器融合、機(jī)件壽命預(yù)測(cè)等，使智能儀器的功能向更高層次發(fā)展。第第1章章 緒論緒論1.2智能儀器的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)1.2.1智能儀器的結(jié)構(gòu) 智能儀器是計(jì)算機(jī)技術(shù)與測(cè)量?jī)x器相結(jié)合的產(chǎn)物，實(shí)際上是一個(gè)專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它由硬件和軟件兩大部分組成。第第1章章 緒論緒論 硬件部分的通用結(jié)構(gòu)框圖如圖1-1所示，主要包括主機(jī)電路、信號(hào)輸入輸出通道、人機(jī)接口電路和

5、通信接口電路四部分。其中主機(jī)電路用來存儲(chǔ)程序、數(shù)據(jù)并進(jìn)行一系列的運(yùn)算和處理，它通常由微處理器（MPU）、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及輸入輸出（I/O）接口電路組成。主機(jī)電路可以選擇單片機(jī)，也可以選擇通用計(jì)算機(jī)。信號(hào)輸入輸出電路包括模擬量輸入輸出電路及開關(guān)量輸入輸出電路兩部分。第第1章章 緒論緒論 模擬量輸入輸出電路由模擬量輸入電路、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器及模擬執(zhí)行器等組成，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入模擬量的調(diào)理、數(shù)字化轉(zhuǎn)換以及將輸出數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬量進(jìn)而驅(qū)動(dòng)模擬執(zhí)行器等功能； 開關(guān)量輸入輸出電路用于實(shí)現(xiàn)開關(guān)量的輸入及輸出功能。需要指出的是信號(hào)輸入輸出電路可以根據(jù)處理的信號(hào)性質(zhì)（如為模擬信號(hào)）選擇其中一種電

6、路（如模擬量輸入輸出電路）。第第1章章 緒論緒論 人-機(jī)接口電路主要實(shí)現(xiàn)操作者和儀器之間的信息交流功能，包括參數(shù)的設(shè)置、測(cè)量信號(hào)顯示和打印等功能。它由鍵盤、顯示器、打印機(jī)等及其接口電路組成。通信接口電路用于實(shí)現(xiàn)儀器與計(jì)算機(jī)的聯(lián)系，使儀器接受計(jì)算機(jī)的程控命令，將儀器測(cè)量的數(shù)據(jù)上傳給計(jì)算機(jī)，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理。目前常用的儀器通信接口有GP-IB通信接口、RS-232C接口以及應(yīng)用于集散控制系統(tǒng)中的CAN總線接口和以太網(wǎng)接口等。第第1章章 緒論緒論圖1-1 智能儀器通用結(jié)構(gòu)框圖第第1章章 緒論緒論 智能儀器的軟件主要分為監(jiān)控程序和接口管理程序兩部分。監(jiān)控程序是面向儀器面板鍵盤和顯示器的管理程序，

7、其內(nèi)容包括： 通過鍵盤輸入命令和數(shù)據(jù)，以對(duì)儀器的功能、操作方式與工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)置； 根據(jù)儀器設(shè)置的功能和工作方式，控制I/O接口電路進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)； 按照儀器設(shè)置的參數(shù)，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理； 以數(shù)字、字符、圖形等形式顯示測(cè)量結(jié)果、數(shù)據(jù)處理結(jié)果及儀器狀態(tài)信息。第第1章章 緒論緒論 接口管理程序是面向通信接口的管理程序，其任務(wù)是接受并分析來自通信接口的遠(yuǎn)程命令，包括描述有關(guān)功能、操作方式與工作參數(shù)的代碼； 進(jìn)行有關(guān)的數(shù)據(jù)采集與處理； 通過通信接口送出儀器測(cè)量結(jié)果、數(shù)據(jù)處理結(jié)果及儀器現(xiàn)行工作狀態(tài)的信息。第第1章章 緒論緒論1.2.2智能儀器的特點(diǎn) 1. 儀器的功能強(qiáng) 智能儀器內(nèi)含微機(jī)，它具

8、有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理能力，在軟件的配合下，儀器的功能大大增強(qiáng)。例如傳統(tǒng)的數(shù)字多用表（DMM）只能測(cè)量電阻、交直流電壓、電流等，而智能型的數(shù)字多用表不僅能進(jìn)行上述測(cè)量，而且還能對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行平均值和極值運(yùn)算、統(tǒng)計(jì)分析以及更加復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理功能。第第1章章 緒論緒論 又如傳統(tǒng)的頻率計(jì)數(shù)器僅能測(cè)量頻率、周期及時(shí)間間隔等參數(shù)，而帶有微處理器和A/D轉(zhuǎn)換器的智能計(jì)數(shù)器還能測(cè)量電壓、相位、上升時(shí)間、占空比、壓擺率、漂移等多種信號(hào)參數(shù)。目前有些智能儀器還運(yùn)用了專家系統(tǒng)技術(shù)，使儀器具有更深層次的數(shù)據(jù)分析和處理能力，解決專家才能解決的問題。第第1章章 緒論緒論 2. 儀器的性能優(yōu)越 智能儀器中通過微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)存

9、儲(chǔ)和處理，很容易實(shí)現(xiàn)多種自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)校正、多次測(cè)量平均等技術(shù)，使測(cè)量精度大大提高。通過執(zhí)行適當(dāng)和巧妙的算法，常?？梢钥朔驈浹a(bǔ)儀器硬件本身的缺陷和弱點(diǎn)，改善儀器的性能。智能儀器中，對(duì)于隨機(jī)誤差通常用求平均值的方法來克服； 對(duì)于系統(tǒng)誤差，則根據(jù)誤差產(chǎn)生的原因采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄌ幚怼５诘?章章 緒論緒論 例如HP3455型數(shù)字電壓表的實(shí)時(shí)自動(dòng)校正是先進(jìn)行三次不同方式的測(cè)量，然后由微處理器自動(dòng)把測(cè)量數(shù)據(jù)代入校準(zhǔn)方程進(jìn)行計(jì)算，以消除由漂移、增益不穩(wěn)定所帶來的誤差。借助于微處理器，不僅能校正由漂移、增益不穩(wěn)定等引起的誤差，還能校正由各種傳感器、變換器及電路引起的非線性或頻率響應(yīng)等誤差。第第1章章 緒論緒論

10、3. 操作自動(dòng)化 智能儀器運(yùn)用微處理器的控制功能，可以方便地實(shí)現(xiàn)量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換、自動(dòng)調(diào)零、觸發(fā)電平自動(dòng)調(diào)整、自動(dòng)校準(zhǔn)、故障自診斷等功能，有力地改善了儀器的自動(dòng)化測(cè)量水平。例如智能型數(shù)字示波器有一個(gè)自動(dòng)分度鍵（Auto scale），測(cè)量時(shí)只要按下這個(gè)鍵，儀器就能根據(jù)被測(cè)信號(hào)的頻率及幅度，自動(dòng)設(shè)置好最合理的垂直靈敏度、時(shí)基以及最佳的觸發(fā)電平，使信號(hào)波形穩(wěn)定地顯示在屏幕上。第第1章章 緒論緒論 又如智能儀器一般都具有自診斷功能，當(dāng)儀器發(fā)生故障時(shí)，可以自動(dòng)檢測(cè)出故障的部位并能協(xié)助診斷出故障的原因。甚至有些智能儀器還具有自動(dòng)切換備件進(jìn)行自動(dòng)維修的功能，極大地方便了儀器的維護(hù)。第第1章章 緒論緒論4. 具

11、有友好的人機(jī)對(duì)話能力 智能儀器使用鍵盤代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器中的切換開關(guān)，操作人員只需通過鍵盤輸入命令，就能實(shí)現(xiàn)某種測(cè)量和處理功能。與此同時(shí)，智能儀器還可以將儀器的運(yùn)行情況、工作狀態(tài)以及對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的處理結(jié)果及時(shí)顯示在屏幕上，使儀器的操作更加方便直觀。第第1章章 緒論緒論 5. 具有可程控操作能力 智能儀器通常都配有GP-IB通信接口或RS-232/RS-422/RS-485（推薦標(biāo)準(zhǔn)）通信接口，使智能儀器具有可程控操作的能力。從而可以方便地與計(jì)算機(jī)和其他儀器一起組成多功能的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，來完成更加復(fù)雜的測(cè)試任務(wù)。第第1章章 緒論緒論1.3智能儀器的發(fā)展 20世紀(jì)70年代以來，在微電子技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)

12、發(fā)展的推動(dòng)下，智能儀器得到了迅速的發(fā)展，相繼誕生了獨(dú)立式智能儀器、GP-IB自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、個(gè)人儀器及系統(tǒng)、VXI總線儀器系統(tǒng)、虛擬儀器、網(wǎng)絡(luò)化儀器等，這些新型儀器及技術(shù)的出現(xiàn)被稱為20世紀(jì)后期以來，電子測(cè)量與儀器系統(tǒng)中發(fā)生的最重要的事情，它們改變了并且將繼續(xù)改變測(cè)量與儀器領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)程，使之朝著智能化、自動(dòng)化、小型化、模塊化和開放式系統(tǒng)的方向發(fā)展。第第1章章 緒論緒論1.3.1獨(dú)立式智能儀器及GP-IB自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 獨(dú)立式智能儀器（簡(jiǎn)稱智能儀器）是自身帶有微處理器和GP-IB接口的能獨(dú)立進(jìn)行測(cè)試工作的電子儀器。獨(dú)立式智能儀器在結(jié)構(gòu)上自成一體，因而使用靈活方便，并且儀器的性能可以做得很高。這類儀

13、器在技術(shù)上比較成熟，同時(shí)借助于新技術(shù)、新器件和新工藝的不斷進(jìn)步，這類儀器還在不斷發(fā)展，不斷推陳出新。第第1章章 緒論緒論 智能儀器幾乎都配有GP-IB通信接口。GP-IB總線是國(guó)際電工協(xié)會(huì)（IEC）1978年正式推薦的一種標(biāo)準(zhǔn)化儀用接口總線，已被世界各國(guó)普遍采納。凡是配有GP-IB通信接口的儀器和計(jì)算機(jī)，不分生產(chǎn)國(guó)家、廠家，都可以借助于一條無源電纜總線按積木式互連，靈活地組成各種不同用途的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，以完成較復(fù)雜的測(cè)試任務(wù)。典型的GP-IB自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)如圖1-2所示。第第1章章 緒論緒論圖1-2 典型的GP-IB自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)第第1章章 緒論緒論 GP-IB自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)由微型計(jì)算機(jī)、多臺(tái)可程控

14、儀器（配有GP-IB接口）以及GP-IB總線三部分組成。微型計(jì)算機(jī)作為系統(tǒng)的控制者，通過執(zhí)行測(cè)試軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量全過程的控制和測(cè)量數(shù)據(jù)的處理； 每臺(tái)可程控儀器均是自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中的任務(wù)執(zhí)行單元； GP-IB標(biāo)準(zhǔn)總線共有16條信號(hào)線（8條雙向數(shù)據(jù)總線、3條數(shù)據(jù)掛鉤聯(lián)絡(luò)線、5條接口管理線），將各種儀器設(shè)備有機(jī)地連接起來，完成系統(tǒng)內(nèi)各種信息的變換和傳輸任務(wù)。第第1章章 緒論緒論 GP-IB自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)通用性強(qiáng)，功能完善，只需增減或更換“掛”在它上面的程控儀器設(shè)備、編制相應(yīng)的測(cè)試軟件，即可完成不同的測(cè)試任務(wù)。在要求測(cè)量時(shí)間極短、數(shù)據(jù)處理量大、測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)對(duì)操作人員有害或操作人員參與容易產(chǎn)生人為誤差等測(cè)試任務(wù)

15、中極為適用。第第1章章 緒論緒論 GP-IB自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是硬件冗余度高，卻不能起容錯(cuò)作用。在GP-IB系統(tǒng)中的各個(gè)獨(dú)立儀器都具有鍵盤、顯示器、存儲(chǔ)器、微處理器、機(jī)箱及電源等部件，這些資源相互重復(fù)又不能共享。這樣就造成資源浪費(fèi)，且系統(tǒng)體積龐大。第第1章章 緒論緒論 1.3.2個(gè)人儀器系統(tǒng) 隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)的發(fā)展，1981年美國(guó)NIS公司首先提出了個(gè)人儀器的概念。個(gè)人儀器（Personal Computer Instrument，PCI）亦稱PC儀器。所謂個(gè)人儀器就是以個(gè)人計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的儀器，其組成方法是，將原獨(dú)立式智能儀器中的測(cè)量部分制作成儀器卡，插入PC的總線插槽，而原獨(dú)立式智能儀器所

16、需的鍵盤、顯示器及存儲(chǔ)器等均借助于PC的資源。第第1章章 緒論緒論 所謂個(gè)人儀器系統(tǒng)則是由不同功能的儀器卡和PC有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。個(gè)人儀器及個(gè)人儀器系統(tǒng)充分利用了PC的軟件、硬件資源，克服了GP-IB自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)硬件冗余度高的缺點(diǎn)，具有性價(jià)比高、研制周期短、使用方便以及結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，因而受到廣泛的重視，具有廣闊的發(fā)展前景。第第1章章 緒論緒論 早期的個(gè)人儀器是把儀器卡直接插入PC的總線插槽內(nèi)，儀器卡直接掛在PC的內(nèi)部總線上。這種個(gè)人儀器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、容易實(shí)現(xiàn)，缺點(diǎn)是儀器卡數(shù)受到微機(jī)擴(kuò)展槽口數(shù)的限制、機(jī)箱內(nèi)部干擾大、散熱不易、儀器卡尺寸受機(jī)內(nèi)空間限制及加重微機(jī)電源負(fù)擔(dān)等

17、，因而不宜用作微弱信號(hào)及高精度、大功率、微波等信號(hào)的測(cè)量。第第1章章 緒論緒論 為了克服這些缺點(diǎn)，許多儀器生產(chǎn)廠家各自研究外部插卡箱并定義儀器總線。外部插卡箱和微機(jī)連接時(shí)，首先要在微機(jī)擴(kuò)展槽口內(nèi)插入一塊接口卡，然后通過儀器總線連接接口卡與外部插卡箱。例如，美國(guó)HP公司1985年推出的HP6000系列模塊式儀器系統(tǒng)由8個(gè)機(jī)外模塊組成，并且定義了PCIB儀器總線，連接微機(jī)箱內(nèi)的接口卡與PC儀器模塊。第第1章章 緒論緒論 一種混合式的個(gè)人儀器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1-3所示，在微機(jī)內(nèi)部的擴(kuò)展槽口內(nèi)插入了儀器卡，在微機(jī)外部的插卡箱內(nèi)也有儀器卡。第第1章章 緒論緒論圖1-3 個(gè)人儀器系統(tǒng)第第1章章 緒論緒論1.3

18、.3VXI總線儀器系統(tǒng) 個(gè)人儀器系統(tǒng)消除了GP-IB系統(tǒng)中硬件的冗余問題，提高了儀器的性能價(jià)格比，但個(gè)人儀器系統(tǒng)的尺寸、電氣指標(biāo)、接口及總線等由生產(chǎn)廠家自行定義，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這就影響了個(gè)人儀器的進(jìn)一步發(fā)展。第第1章章 緒論緒論 為此，美國(guó)HP和泰克等五家有影響的儀器公司，聯(lián)合提出了適合于個(gè)人儀器系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的VXI總線標(biāo)準(zhǔn)。VXI（VME bus Extensions for Instrumentation）總線是VME（Versabus Module European）總線在智能儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展，VME總線是Motorola公司1981年針對(duì)32位微處理器68000開發(fā)的微機(jī)總線。采用VXI

19、總線標(biāo)準(zhǔn)的個(gè)人儀器系統(tǒng)稱為VXI總線儀器系統(tǒng)。VXI總線及VXI總線儀器系統(tǒng)的問世被認(rèn)為是測(cè)量和儀器領(lǐng)域發(fā)生的一個(gè)重要事件。圍繞著VXI總線儀器系統(tǒng)出現(xiàn)了一系列的國(guó)際性標(biāo)準(zhǔn)和支持技術(shù)，從而使測(cè)量和儀器系統(tǒng)的研究進(jìn)入一個(gè)新階段。第第1章章 緒論緒論 VXI總線儀器系統(tǒng)一般由微型計(jì)算機(jī)、VXI儀器卡、VXI總線三部分構(gòu)成。圖1-4給出了典型VXI總線儀器系統(tǒng)的構(gòu)成形式，各個(gè)儀器卡均掛接在機(jī)箱背板VXI總線上，其中機(jī)箱最左端的0號(hào)卡為命令者卡，0號(hào)卡裝有系統(tǒng)的公用資源，提供公用時(shí)鐘及插卡識(shí)別等信號(hào)，對(duì)系統(tǒng)資源進(jìn)行管理，還具有VXI總線與其他總線（GPIB、RS-232等）的轉(zhuǎn)發(fā)器。微機(jī)與插卡箱之間通

20、過其他標(biāo)準(zhǔn)總線（GP-IB、RS-232等）進(jìn)行通信。在測(cè)控軟件的支持下，微型計(jì)算機(jī)與儀器功能模塊實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的全部功能。第第1章章 緒論緒論圖1-4 VXI總線儀器系統(tǒng)第第1章章 緒論緒論 VXI總線儀器系統(tǒng)是一種新的個(gè)人儀器系統(tǒng)，允許不同廠家生產(chǎn)的符合VXI總線接口標(biāo)準(zhǔn)的儀器卡在同一機(jī)箱中工作，提高了儀器卡的通用性，為VXI總線儀器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來極大的方便。VXI總線是面向模塊式結(jié)構(gòu)的儀器總線，與GP-IB總線相比較其性能有了較大的提高，VXI總線中的地址線和數(shù)據(jù)線均可高至32位，數(shù)據(jù)傳輸速率上限可高至40MB/s。第第1章章 緒論緒論 此外還定義了多種控制線、中斷線、時(shí)鐘線、觸發(fā)線、

21、識(shí)別線和模擬信號(hào)線等。采用這種總線標(biāo)準(zhǔn)的新型儀器系統(tǒng)具有信息吞吐率高、配置靈活、尺寸緊湊、可靠性高等特點(diǎn)，可以組成不同規(guī)模的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。我國(guó)已投入了大量的人力開發(fā)VXI總線儀器系統(tǒng)，并在一些軍工和科研部門得到了成功的應(yīng)用。但是，VXI總線儀器系統(tǒng)價(jià)格較昂貴，某種程度上限制了它的推廣應(yīng)用。第第1章章 緒論緒論1.3.4虛擬儀器 20世紀(jì)80年代末，美國(guó)研制成功了虛擬儀器（Virtual Instrument，VI）。虛擬儀器的出現(xiàn)，標(biāo)志著自動(dòng)測(cè)試與電子測(cè)量?jī)x器技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新方向。所謂虛擬儀器是指在通用微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上添加必要的儀器硬件模塊和儀器專用軟件，從而實(shí)現(xiàn)各種測(cè)試功能的一種計(jì)算機(jī)化儀

22、器系統(tǒng)。第第1章章 緒論緒論 在虛擬儀器系統(tǒng)中，硬件僅僅是為了解決信號(hào)的輸入和輸出，軟件才是儀器的關(guān)鍵，任何一個(gè)用戶都可以通過改寫軟件的辦法，方便地改變和增減儀器系統(tǒng)的功能，因此有“軟件就是儀器”的說法。虛擬儀器技術(shù)的出現(xiàn)，打破了傳統(tǒng)儀器由廠家定義功能，用戶無法改變的固定模式，用戶可以充分發(fā)揮想象力和才能，設(shè)計(jì)個(gè)性化的儀器系統(tǒng)，以滿足多種多樣的應(yīng)用需求。由于虛擬儀器以通用計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)平臺(tái)，因此虛擬儀器很容易同網(wǎng)絡(luò)、外設(shè)連接，也能夠與計(jì)算機(jī)技術(shù)同步發(fā)展。第第1章章 緒論緒論 虛擬儀器由硬件平臺(tái)和應(yīng)用軟件兩大部分構(gòu)成。其中，硬件平臺(tái)由計(jì)算機(jī)和I/O接口設(shè)備組成，如圖1-5所示，I/O接口設(shè)備主要完成被測(cè)信號(hào)的采集、調(diào)整、A/D轉(zhuǎn)換等功能。根據(jù)總線的不同，I/O接口設(shè)備有下列幾種： PC-DAQ采集卡（采用計(jì)算機(jī)本身的PCI總線或ISA總線）、GP-IB總線儀器、VXI總線儀器、串行口儀器、PXI總線儀器等。選擇不同的I/O接口設(shè)備，就構(gòu)成不同的虛擬儀器系統(tǒng)。第第1章章 緒論緒論圖1-5 虛擬儀器硬件結(jié)構(gòu)第第1章章 緒論緒論 在基本硬件系統(tǒng)確定之