現(xiàn)代測試技術課件：虛擬儀器

虛擬儀器9.1虛擬儀器簡介

“軟件即儀器”（Thesoftwareistheinstrument）

“軟件化儀器”被稱為虛擬儀器（VirtualInstrument，VI）虛擬儀器是一種以計算機作為儀器統(tǒng)一硬件平臺，充分利用計算機獨具的運算、存儲、回放、調用、顯示以及文件管理等基本智能化功能，同時把傳統(tǒng)儀器的專業(yè)化功能和面板控件軟件化，使之與計算機融為一體，這樣便構成了一臺從外觀到功能都完全與傳統(tǒng)硬件儀器一致，同時又充分享用計算機智能資源的全新的儀器系統(tǒng)。

虛擬儀器結構圖9.2虛擬儀器硬件系統(tǒng)

虛擬儀器的硬件結構9.2.1基于數據采集卡的虛擬儀器結構9.2.2基于GPIB總線方式的虛擬儀器9.2.3基于VXI總線方式的虛擬儀器VXI總線(即IEEE1155總線)是一種高速計算機總線—VME總線在儀器領域的擴展。VXI總線具有標準開放、結構緊湊、數據吞吐能力強，最高可達40MBps，定時和同步精確、模塊可重復利用、眾多儀器廠家支持的特點，因此得到了廣泛的應用。經過10多年的發(fā)展，VXI系統(tǒng)的組建和使用越來越方便，尤其是組建大、中規(guī)模自動測量系統(tǒng)以及對速度、精度要求高的場合。然而，組建VXI總線要求有機箱、零槽管理器及嵌入式控制器，造價比較高，其推廣應用受到一定限制，主要應用集中在航空、航天等國防軍工領域。目前這種類型也有逐漸退出市場的趨勢。9.2.4基于PXI總線方式的虛擬儀器PXI軟件機械電氣PXI規(guī)范體系結構9.3虛擬儀器軟件系統(tǒng)

美國國家儀器（NI）公司提出了”軟件即儀器”的口號。虛擬儀器軟件結構（VirtualInstrumentationSoftwareArchitecture，VISA）是VPP(VXIPlug&Play)系統(tǒng)聯(lián)盟制定的I/O函數庫及其相應規(guī)范的總稱，一般稱這個I/O函數庫為VISA庫。9.3.1輸入／輸出（I/O）接口軟件虛擬儀器的軟件系統(tǒng)結構VISA的結構模型1．儀器驅動程序的結構模型（1）虛擬儀器驅動程序的外部接口模型（2）虛擬儀器驅動程序的內部接口模型2．儀器驅動程序的函數體規(guī)范（1）儀器驅動器函數命名規(guī)則（2）儀器驅動器的必備函數(初始化函數、復位函數、自檢函數、錯誤查詢函數、錯誤消息函數、版本查詢函數、關閉函數)（3）可選的儀器驅動器函數9.3.2虛擬儀器驅動程序9.3.3應用軟件及開發(fā)環(huán)境

虛擬儀器的開發(fā)環(huán)境是設計虛擬儀器所必需的軟件工具。目前的虛擬儀器軟件開發(fā)工具主要有如下三類：一是文本式編程語言如Visualc++、VisualBasic、LabWindows/CVI等；二是圖形化編程語言如LabVIEW、HPVEE等；三是零編程開發(fā)系統(tǒng)，代表性的是VMIDS框架協(xié)議系統(tǒng)。1.LabVIEW（LaboratoryVirtualInstrumentationEngineeringWorkbench，實驗室虛擬儀器集成環(huán)境）是一種圖形化編程語言（G語言），是美國國家儀器公司的軟件產品，是目前應用最廣、發(fā)展最快、功能最強的圖形化軟件集成開發(fā)環(huán)境。2.LabWindows/CVI是一個完全的標準C開發(fā)環(huán)境，用于開發(fā)虛擬儀器應用系統(tǒng)。LabWindows/CVI提供內置式函數庫用于完成數據采集、分析、和顯示任務；它還提供簡單的拖放式用戶界面編輯器以及自動代碼生成工具。利用這些功能，您可以在將代碼加入到某項目之前，先對其進行互動式的測試。3.文本式編程VB

和VC作為可視化開發(fā)工具有著友好的界面、豐富的API

應用程序接口函數，簡單、易用、實用性強，并且與MicrosoftAccess、Word

及Excel

等軟件無縫連接，因而是一個良好的構筑虛擬儀器的平臺。但是由于它們對開發(fā)人員的編程能力和對儀器硬件的掌握要求很高，開發(fā)周期長，且軟件移植和維護也不容易。因此這種編程方式將會逐步為可視化編程工具所代替。9.4虛擬儀器應用舉例9.4.1回轉機械轉速、振動、軸心軌跡的測量多功能轉子實驗臺傳感器安裝示意圖1．轉子實驗臺底座振動測量實驗

加速度和速度傳感器振動測量2．實驗臺轉速測量9.4.2