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虛擬儀器的未來發(fā)展趨勢分析

時間:2016-10-08 10:25:56來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語:?所謂虛擬儀器是基于計算機的軟硬件測試平臺,它可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測量儀器,如示波器,邏輯分析儀,信號發(fā)生器,頻譜分析儀等;

所謂虛擬儀器是基于計算機的軟硬件測試平臺,它可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測量儀器,如示波器,邏輯分析儀,信號發(fā)生器,頻譜分析儀等;可集成于自動控制,工業(yè)控制系統(tǒng);可自由構(gòu)建成專有儀器系統(tǒng)。它由計算機,應(yīng)用軟件和儀器硬件組成。無論哪種虛擬儀器系統(tǒng),都是將儀器硬件搭載到筆記本電腦,臺式PC或工作站等各種計算機平臺(甚至可以是掌上電腦)加上應(yīng)用軟件而構(gòu)成的。

虛擬儀器通過軟件將計算機硬件資源與儀器硬件有機的融合為一體,從而把計算機強大的計算處理能力和儀器硬件的測量,控制能力結(jié)合在一起,大大縮小了儀器硬件的成本和體積,并通過軟件實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的顯示、存儲以及分析處理。從發(fā)展史看,電子測量儀器經(jīng)歷了由模擬儀器、智能儀器到虛擬儀器,由于計算機性能以摩爾定律(每半年提高一倍)飛速發(fā)展,已把傳統(tǒng)儀器遠(yuǎn)遠(yuǎn)拋到后面,并給虛擬儀器生產(chǎn)廠家不斷帶來較高的技術(shù)更新速率。

虛擬儀器技術(shù)的優(yōu)勢在于可由用戶定義自己的專用儀器系統(tǒng),且功能靈活,很容易構(gòu)建,所以應(yīng)用面極為廣泛。尤其在科研、開發(fā)、測量、檢測、計量、測控等領(lǐng)域更是不可多得的好工具。虛擬儀器技術(shù)先進(jìn),十分符合國際上流行的“硬件軟件化”的發(fā)展趨勢,因而常被稱作“軟件儀器”。它功能強大,可實現(xiàn)示波器、邏輯分析儀、頻譜儀、信號發(fā)生器等多種普通儀器全部功能,配以專用探頭和軟件還可檢測特定系統(tǒng)的參數(shù),如汽車發(fā)動機參數(shù)、汽油標(biāo)號、爐窯溫度、血液脈搏波、心電參數(shù)等多種數(shù)據(jù);它操作靈活,完全圖形化界面,風(fēng)格簡約,符合傳統(tǒng)設(shè)備的使用習(xí)慣,用戶不經(jīng)培訓(xùn)既可迅速掌握操作規(guī)程;它集成方便,不但可以和高速數(shù)據(jù)采集設(shè)備構(gòu)成自動測量系統(tǒng),而且可以和控制設(shè)備構(gòu)成自動控制系統(tǒng)。

在儀器計量系統(tǒng)方面,示波器、頻譜儀、信號發(fā)生器、邏輯分析儀、電壓電流表是科研機關(guān)、企業(yè)研發(fā)實驗室、大專院所的必備測量設(shè)備。隨著計算機技術(shù)在測繪系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用,傳統(tǒng)的儀器設(shè)備缺乏相應(yīng)的計算機接口,因而配合數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理十分困難。而且,傳統(tǒng)儀器體積相對龐大,多種數(shù)據(jù)測量時常感到捉襟見肘,手足無措。我們常見到硬件工程師的工作臺上堆砌著紛亂的儀器,交錯的線纜和繁多待測器件。然而在集成的虛擬測量系統(tǒng)中,我們見到的是整潔的桌面,條理的操作,不但使測量人員從繁復(fù)的儀器堆中解放出來,而且還可實現(xiàn)自動測量、自動記錄、自動數(shù)據(jù)處理。其方便之極固不必多言,而設(shè)備成本的大幅降低卻不可不提。一套完整的實驗測量設(shè)備少則幾萬元,多則幾十萬元。在同等的性能條件下,相應(yīng)的虛擬儀器價格要低二分之一甚至更多。虛擬儀器強大的功能和價格優(yōu)勢,使得它在儀器計量領(lǐng)域具有很強的生命力和十分廣闊的前景。

在專用測量系統(tǒng)方面,虛擬儀器的發(fā)展空間更為廣闊。環(huán)顧當(dāng)今社會,信息技術(shù)的迅猛發(fā)展,各行各業(yè)無不轉(zhuǎn)向智能化、自動化、集成化。無所不在的計算機應(yīng)用為虛擬儀器的推廣提供了良好的基礎(chǔ)。虛擬儀器的概念就是用專用的軟硬件配合計算機實現(xiàn)專有設(shè)備的功能,并使其自動化、智能化。因此,虛擬儀器適合于一切需要計算機輔助進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠嬃繄龊稀y量與處理、結(jié)果與分析相脫節(jié)的面貌將大為改觀。數(shù)據(jù)的拾取、存儲、處理、分析一條龍操作,既有條不紊又迅捷快速。推而廣之,一切計量系統(tǒng),只要技術(shù)上可行,都可用虛擬儀器代替,由此可見虛擬儀器應(yīng)用空間是多么的寬廣。

在自動控制和工業(yè)控制領(lǐng)域,虛擬儀器同樣應(yīng)用廣泛。決大部分閉環(huán)控制系統(tǒng)要求精確的采樣,及時的數(shù)據(jù)處理和快速的數(shù)據(jù)傳輸。虛擬儀器系統(tǒng)恰恰符合上述特點,十分適合測控一體化的設(shè)計。尤其在制造業(yè),虛擬儀器的卓越計算能力和巨大數(shù)據(jù)吞吐能力必將使其在溫控系統(tǒng)、在線監(jiān)測系統(tǒng)、電力儀表系統(tǒng)、流程控制系統(tǒng)等工控領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。

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