虛擬儀器解釋

　美國(guó)國(guó)家儀器公司NI（National　Instruments）提出的虛擬測(cè)量?jī)x器（VI）概念，引發(fā)了傳統(tǒng)儀器領(lǐng)域的一場(chǎng)重大變革，使得計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得以長(zhǎng)驅(qū)直入儀器領(lǐng)域，和儀器技術(shù)結(jié)合起來(lái)，從而開(kāi)創(chuàng)了“軟件即是儀器”的先河。

　　虛擬儀器是一種概念儀器，迄今為止，業(yè)界還沒(méi)有一個(gè)明確的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和定義。虛擬儀器，實(shí)際上就是一種基于計(jì)算機(jī)的自動(dòng)化測(cè)試儀器系統(tǒng)。業(yè)界一般認(rèn)為，所謂虛擬測(cè)量?jī)x器，就是采用計(jì)算機(jī)開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)取代傳統(tǒng)的單機(jī)測(cè)量?jī)x器，對(duì)各種各樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理、顯示和存儲(chǔ)。虛擬儀器的突出優(yōu)點(diǎn)在于能夠和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合，從而開(kāi)拓了更多的功能，具有很大的靈活性，由于虛擬儀器的設(shè)備利用率高、維修費(fèi)用低、能夠獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。用戶購(gòu)買(mǎi)了這種虛擬儀器，就不必再擔(dān)心儀器會(huì)永遠(yuǎn)保持出廠時(shí)既定的功能模式，用戶可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境變化的需要，通過(guò)對(duì)軟件的不同應(yīng)用，拓展VI功能，以便適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)的需要。虛擬儀器的另外一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)是能夠和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合，能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)借助OLE、DDE技術(shù)與企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)Intranet聯(lián)接，與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，將虛擬儀器實(shí)時(shí)測(cè)量的數(shù)據(jù)輸送到Intranet。

　 “軟件即是儀器”這是NI公司提出的虛擬儀器理念的核心思想。從這一思想出發(fā)，基于電腦或工作站、軟件和I／O部件來(lái)構(gòu)建虛擬儀器。I／O部件可以是獨(dú)立儀器、模塊化儀器、數(shù)據(jù)采集板（DAQ）或傳感器。NI所擁有的虛擬儀器產(chǎn)品包括軟件產(chǎn)品（如LabVIEW）、GPIB產(chǎn)品、數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品、信號(hào)處理產(chǎn)品、圖像采集產(chǎn)品、DSP產(chǎn)品和VXI控制產(chǎn)品等。

　  NI推出的虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)軟件LabWindows／CVI和LabVIEW，能夠以其直觀簡(jiǎn)便的編程方式、眾多的源碼級(jí)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、多種多樣的分析和表達(dá)功能支持，為用戶快捷地構(gòu)筑自己在實(shí)際生產(chǎn)中所需要的儀器系統(tǒng)創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件。LabVIEW由于能夠?yàn)橛脩籼峁┖?jiǎn)明、直觀、易用的圖形編程方式，能夠?qū)⒎爆崗?fù)雜的語(yǔ)言編程簡(jiǎn)化成為以菜單提示方式選擇功能，并且用線條將各種功能連接起來(lái)，十分省時(shí)簡(jiǎn)便，深受用戶青睞。與傳統(tǒng)的編程語(yǔ)言比較，LabVIEW圖形編程方式能夠節(jié)省85％以上的程序開(kāi)發(fā)時(shí)間，其運(yùn)行速度卻幾乎不受影響，體現(xiàn)出了極高的效率。使用虛擬儀器產(chǎn)品，用戶可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要重新構(gòu)筑新的儀器系統(tǒng)。例如，用戶可以將原有的帶有RS232接口的儀器、VXI總線儀器以及GPIB儀器通過(guò)計(jì)算機(jī)，聯(lián)接在一起，組成各種各樣新的儀器系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一管理和操作，以便滿足各種不同的測(cè)量、測(cè)試和分析系統(tǒng)的需要，還可以將其用于對(duì)儀器的監(jiān)控和工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化控制，使虛擬儀器能夠在更廣泛的范圍內(nèi)發(fā)揮更大的作用。

　　VI的工作過(guò)程，大致上可以分為數(shù)據(jù)收集控制、分析和顯示三個(gè)部分。VI系統(tǒng)的核心部分是軟件，一般而言，VI的軟件由用戶應(yīng)用軟件、試驗(yàn)程序和測(cè)量?jī)x器驅(qū)動(dòng)程序等三個(gè)部分組成，圖形化編程技術(shù)平臺(tái)LabVIEW  LabWindows /CVI位于最上層。虛擬儀器技術(shù)已經(jīng)有了一系列的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，例如VXI、GPIB和VISA等，廣大用戶在選購(gòu)虛擬儀器系統(tǒng)之時(shí)，只要選用符合統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的虛擬儀器部件和模塊，就很容易借助標(biāo)準(zhǔn)接口將其連接起來(lái)成為一整套虛擬儀器系統(tǒng)。在為了實(shí)際需要而擴(kuò)展功能時(shí)，可以重新進(jìn)行虛擬儀器系統(tǒng)的調(diào)整和組裝，并且這種改裝也極其方便，不必淘汰原有的部件和模塊，從而大大地節(jié)省了開(kāi)支。

　　Agilent對(duì)虛擬儀器的定義則另有一番見(jiàn)解，認(rèn)為虛擬儀器是“將傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器中的公共部分（如電源、操作面板、顯示屏幕、通信總線和相關(guān)測(cè)量功能）集中起來(lái)共享，利用計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過(guò)軟件與硬件的結(jié)合實(shí)現(xiàn)多種物理儀器的共享?！?

　　獨(dú)立儀器只有一塊儀器面板，例如，示波器只有示波器面板，頻譜儀也只有頻譜儀的面板。但是，虛擬儀器的“面板”顯示在PC的屏幕上，儀器的操作是通過(guò)鼠標(biāo)選中不同的按鍵和旋鈕來(lái)完成的。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的需要，采用不同的軟硬件組合，用戶就能在屏幕上定義自己的儀器，生成各種不同的“儀器面板”。NI國(guó)際銷(xiāo)售經(jīng)理Norman Yee用簡(jiǎn)明扼要的一句話，就透徹地說(shuō)明了虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的根本區(qū)別，他指出：“傳統(tǒng)的獨(dú)立儀器由制造商來(lái)定義它的功能，而虛擬儀器完全由用戶定義儀器的功能”。

　　與其它基于計(jì)算機(jī)的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)一樣，虛擬儀器是最新的PC技術(shù)（例如PentiumⅢ）、先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)（如VXI／PXI功能模塊儀器）和強(qiáng)大的軟件包等多種技術(shù)的大集成。虛擬儀器與傳統(tǒng)獨(dú)立儀器的應(yīng)用領(lǐng)域，既相互交叉又相互補(bǔ)充，相得益彰。在高速度、高帶寬和專業(yè)測(cè)試領(lǐng)域，獨(dú)立儀器具有無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)。在中低檔測(cè)試領(lǐng)域，虛擬儀器可取代一部分獨(dú)立儀器的工作，但完成復(fù)雜環(huán)境下的自動(dòng)化測(cè)試是虛擬儀器的拿手好戲，是傳統(tǒng)的獨(dú)立儀器難以勝任的。例如，利用虛擬儀器系統(tǒng)可開(kāi)發(fā)復(fù)雜的汽車(chē)駕駛室模擬仿真測(cè)試臺(tái)，并且在開(kāi)發(fā)時(shí)可以獲得極高的工作效率，這對(duì)于傳統(tǒng)儀器系統(tǒng)而言，是不可思議的。

　　專家們指出，在這個(gè)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，利用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造，已是大勢(shì)所趨，而虛擬儀器系統(tǒng)正是計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與傳統(tǒng)的儀器技術(shù)進(jìn)行融合的產(chǎn)物，因此，在21世紀(jì)，虛擬儀器將大行其道，日漸受寵，將會(huì)引發(fā)傳統(tǒng)的儀器產(chǎn)業(yè)一場(chǎng)新的革命。