1.虚拟仪器的概念1.虚拟仪器的概念随着计算机硬件技术、软件技术、总线技术的高速发展，出现了全新概念的第四代仪器——虚拟仪器(VirtualInstruments，简称VI)。1986年NI公司首先提出了虚拟仪器的概念。虚拟仪器完全采用新的检测理念、新的仪器结构、新的检测方法和新的开发手段，使科学仪器的功能和作用也发生了质变。虚拟仪器是电测与仪器领域中的一次技术飞跃，是当今计算机辅助测试(CAT)领域研究和应用的热点。NI公司认为，虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。灵活高效的软件能创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。通常意义上说，虚拟仪器就是利用I/O接口完成信号的采集、测量与调理，利用计算机软件来实现信号数据的运算、分析和处理，利用计算机显示器模拟传统仪器控制面板来输出检测结果，从而完成各种测试功能的一种计算机仪器系统。一套虚拟仪器系统就是一台工业标准计算机或工作站配上功能强大的应用软件、低成本的硬件及驱动软件，共同完成传统仪器的功能。计算机是虚拟仪器的核心，而完成仪器的各种功能和面板控件均由计算机软件完成，任何一个用户均可在现有硬件的条件下通过修改软件来改变仪器的功能，故软件是虚拟仪器的关键，国际上也有“软件即仪器”(TheSoftwareistheInstrument)之说。2.虚拟仪器的特点2.检测效果更好，精度更高利用传统仪器进行检测时，人工干预较多，检测速度、精度、稳定性、可靠性等要求难以保证，而虚拟仪器基于计算机总线和模块化仪器总线技术，硬件实现了模块化、系列化，同时利用计算机及软件将多种检测功能集于一体的方法不仅缩短了检测时间，也提高了检测精度。3.数据表达更方便传统仪器大多需要人工记录数据，而虚拟仪器则利用计算机的显示、存储、打印、网络传输等功能，可方便地把检测结果实时保存记录下来，更可直接进行数据分析处理。4.开发费用更低，技术更新更快传统仪器硬件是关键部分，开发维护费用很高，技术更新周期长；而虚拟仪器的关键部分是软件，减少了大量仪器硬件的制作，就使得虚拟仪器的研制周期比传统仪器大为缩短，即开发费用更低，技术更新更快。5.更经济实惠首先，虚拟仪器的前面板上的控件都是与实物相像的“图标”，而不是传统仪器上的“实物”，且每个图标都对应着相应的软件程序，用户可用计算机的鼠标“点击”来对其进行操作；另一方面，虚拟仪器的检测功能是在PC为核心组成的硬件平台上，通过软件编程设计来实现仪器的检测功能，且用户可根据测试需要，通过软件模块的组合来实现各种不同的检测功能，从而大大缩小了仪器硬件的成本。例如，数字示波器、频谱分析仪、逻辑分析仪等高档仪器价格非常昂贵，而现在就可只采购必要的通用仪器硬件，采用虚拟仪器技术很经济地构建这些高档仪器系统。1.基本结构2.虚拟仪器的硬件结构几种不同体系结构虚拟仪器系统性能对比在虚拟仪器系统中，几种标准体系结构的特点如下：PC-DAQ数据采集系统是构成虚拟仪器系统最基本的方式，也最廉价。一般是插入台式PCI槽或笔记本PCMCIA槽的数据采集卡。VXI总线体系结构是目前最受业界关注的体系结构之一。VXI体系结构中的嵌入式计算机控制方式由于在系统体积、系统控制速率和电磁兼容性方面的优势。故在性能要求较高和投资较大的场合，如航空航天和军事等应用领域备受青睐。MXI总线控制方式具有较高的性价比，便于系统扩展和升级，适合在各种实验室中进行科研及对体积要求不高的场合应用。IEEE1394控制方式以其较高的性能价格比，近年来在VXI控制方案中迅速得到普及。3.VXI仪器控制系统构成方法VXI仪器系统不同的控制方案(1)GPIB控制方案(2)嵌入式计算机控制方案(3)MXI总线控制方案MXI总线控制方案特点：三种VXI控制方案比较虚拟仪器的结构虚拟仪器的结构虚拟仪器的结构