虚拟仪器解释

　美国国家仪器公司NI（National　Instruments）提出的虚拟测量仪器（VI）概念，引发了传统仪器领域的一场重大变革，使得计算机和网络技术得以长驱直入仪器领域，和仪器技术结合起来，从而开创了“软件即是仪器”的先河。

　　虚拟仪器是一种概念仪器，迄今为止，业界还没有一个明确的国际标准和定义。虚拟仪器，实际上就是一种基于计算机的自动化测试仪器系统。业界一般认为，所谓虚拟测量仪器，就是采用计算机开放体系结构取代传统的单机测量仪器，对各种各样的数据进行计算机处理、显示和存储。虚拟仪器的突出优点在于能够和计算机技术结合，从而开拓了更多的功能，具有很大的灵活性，由于虚拟仪器的设备利用率高、维修费用低、能够获得较高的经济效益。用户购买了这种虚拟仪器，就不必再担心仪器会永远保持出厂时既定的功能模式，用户可以根据实际生产环境变化的需要，通过对软件的不同应用，拓展VI功能，以便适应实际生产的需要。虚拟仪器的另外一个突出的优点是能够和网络技术结合，能够通过网络借助OLE、DDE技术与企业内部网Intranet联接，与外界进行数据通信，将虚拟仪器实时测量的数据输送到Intranet。

　 “软件即是仪器”这是NI公司提出的虚拟仪器理念的核心思想。从这一思想出发，基于电脑或工作站、软件和I／O部件来构建虚拟仪器。I／O部件可以是独立仪器、模块化仪器、数据采集板（DAQ）或传感器。NI所拥有的虚拟仪器产品包括软件产品（如LabVIEW）、GPIB产品、数据采集产品、信号处理产品、图像采集产品、DSP产品和VXI控制产品等。

　  NI推出的虚拟仪器开发平台软件LabWindows／CVI和LabVIEW，能够以其直观简便的编程方式、众多的源码级的设备驱动程序、多种多样的分析和表达功能支持，为用户快捷地构筑自己在实际生产中所需要的仪器系统创造了基础条件。LabVIEW由于能够为用户提供简明、直观、易用的图形编程方式，能够将繁琐复杂的语言编程简化成为以菜单提示方式选择功能，并且用线条将各种功能连接起来，十分省时简便，深受用户青睐。与传统的编程语言比较，LabVIEW图形编程方式能够节省85％以上的程序开发时间，其运行速度却几乎不受影响，体现出了极高的效率。使用虚拟仪器产品，用户可以根据实际生产需要重新构筑新的仪器系统。例如，用户可以将原有的带有RS232接口的仪器、VXI总线仪器以及GPIB仪器通过计算机，联接在一起，组成各种各样新的仪器系统，由计算机进行统一管理和操作，以便满足各种不同的测量、测试和分析系统的需要，还可以将其用于对仪器的监控和工业过程自动化控制，使虚拟仪器能够在更广泛的范围内发挥更大的作用。

　　VI的工作过程，大致上可以分为数据收集控制、分析和显示三个部分。VI系统的核心部分是软件，一般而言，VI的软件由用户应用软件、试验程序和测量仪器驱动程序等三个部分组成，图形化编程技术平台LabVIEW  LabWindows /CVI位于最上层。虚拟仪器技术已经有了一系列的标准规范，例如VXI、GPIB和VISA等，广大用户在选购虚拟仪器系统之时，只要选用符合统一标准的虚拟仪器部件和模块，就很容易借助标准接口将其连接起来成为一整套虚拟仪器系统。在为了实际需要而扩展功能时，可以重新进行虚拟仪器系统的调整和组装，并且这种改装也极其方便，不必淘汰原有的部件和模块，从而大大地节省了开支。

　　Agilent对虚拟仪器的定义则另有一番见解，认为虚拟仪器是“将传统测量仪器中的公共部分（如电源、操作面板、显示屏幕、通信总线和相关测量功能）集中起来共享，利用计算机及网络技术，通过软件与硬件的结合实现多种物理仪器的共享。”

　　独立仪器只有一块仪器面板，例如，示波器只有示波器面板，频谱仪也只有频谱仪的面板。但是，虚拟仪器的“面板”显示在PC的屏幕上，仪器的操作是通过鼠标选中不同的按键和旋钮来完成的。根据实际生产的需要，采用不同的软硬件组合，用户就能在屏幕上定义自己的仪器，生成各种不同的“仪器面板”。NI国际销售经理Norman Yee用简明扼要的一句话，就透彻地说明了虚拟仪器与传统仪器的根本区别，他指出：“传统的独立仪器由制造商来定义它的功能，而虚拟仪器完全由用户定义仪器的功能”。

　　与其它基于计算机的自动化测试系统一样，虚拟仪器是最新的PC技术（例如PentiumⅢ）、先进的测试技术（如VXI／PXI功能模块仪器）和强大的软件包等多种技术的大集成。虚拟仪器与传统独立仪器的应用领域，既相互交叉又相互补充，相得益彰。在高速度、高带宽和专业测试领域，独立仪器具有无可替代的优势。在中低档测试领域，虚拟仪器可取代一部分独立仪器的工作，但完成复杂环境下的自动化测试是虚拟仪器的拿手好戏，是传统的独立仪器难以胜任的。例如，利用虚拟仪器系统可开发复杂的汽车驾驶室模拟仿真测试台，并且在开发时可以获得极高的工作效率，这对于传统仪器系统而言，是不可思议的。

　　专家们指出，在这个计算机和网络时代，利用计算机和网络技术对传统的产业进行改造，已是大势所趋，而虚拟仪器系统正是计算机和网络技术与传统的仪器技术进行融合的产物，因此，在21世纪，虚拟仪器将大行其道，日渐受宠，将会引发传统的仪器产业一场新的革命。