虚拟仪器(虚拟仪器的介绍)

1.虚拟仪器的介绍

虚拟仪器技术（Virtual instrument）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。自1986年问世以来，世界各国的工程师和科学家们都已将NI LabVIEW图形化开发工具用于产品设计周期的各个环节，从而改善了产品质量、缩短了产品投放市场的时间，并提高了产品开发和生产效率。使用集成化的虚拟仪器环境与现实世界的信号相连，分析数据以获取实用信息，共享信息成果，有助于在较大范围内提高生产效率。虚拟仪器提供的各种工具能满足我们任何项目需要。

2.零基础学labview

如果你学过C语言开发，那学习LabVIEW是相当容易。

简单的说 无非是把C语言语句用可视化显示，再加上数据流处理模式首先你要下一个LabVIEW在电脑上，建议下2009，至于注册方法，网上有，注册机CSDN上也有下至于参考书，其实都一样，中国的书无非你抄我我抄你，找一本看看前几张，就是数组啦 簇啦等基本概念和控件使用，以及子函数的使用方法等基础知识，做几个小例子，有一个礼拜就能完成。之后就用去编实际的程序，一边练习一边学。

比如你自己可以用LabVIEW编连连看的小外挂啦（就是分割图像，求像素平均值比较），串口控制单片机啦，按键精灵啦 之类的 在应用中去学习 估计有个1个月，你就可以游刃有余了至于参考书，CSDN上有，你找一找，前面的基础知识都是一样的。

3.简述虚拟仪器技术及LabVIEW编程课程的认识和理解

虚拟仪器--软件就是仪器 虚拟仪器， 虚拟示波器， 虚拟仪器技术， 虚拟仪器软件， 虚拟仪器开发， 虚拟仪器组成一、引言当前多媒体计算机、信息高速公路和计算机网络是计算机信息科学的三个重要发展方向。

它们相互联系、相互促进、共同发展，已经渗透到人们日常工作、生活、学习、娱乐的各个方面，逐步地由办公室、实验室走向家庭。虚拟现实是多媒体计算机的一个重要应用领域，多媒体技术是虚拟现实的技术基础。

虚拟现实（Virtual Reality）是利用多媒体计算机技术生成的一个具有逼真的视觉、听觉、触觉及嗅觉的模拟现实环境。用户可以用人的自然技能对这一虚拟的现实进行交互体验，而用户体验到的结果--该虚拟现实的反应与用户在相应的真实现实中的体验结果相似或完全相同。

虚拟现实的概念包括如下三个层次的含义：1、虚拟现实是利用计算机技术而生成的逼真的实体，人们对该实体具有真实的三维视觉、立体听觉、质感的触觉和嗅觉。2、人们可以通过自然技能与虚拟现实进行对话，即人的头、眼、四肢等的各种动作在虚拟现实中的反应具有真实感。

3、虚拟现实技术往往要借助一些三维传感设备来完成交互动作，如头盔式立体显示器、数据手套、数据衣服、三维操纵器等。虚拟现实技术虽然现在还处于初级阶段，但已在科学可视化、CAD、飞行器/汽车/外科手术、虚拟仪器等的操作模拟等方面得到了应用。

已经在航空航天、国防军事、生物医学、教育培训、娱乐游戏、旅游等领域显示出广阔的应用前景。虚拟仪器（Virtual Instrument--VI）是虚拟现实在仪器仪表领域中的一个重要应用，目前已在国际上悄然兴起。

虚拟仪器是以多媒体计算机作为基础，使用图形界面编程技术，模拟实际仪器的面板、功能和操作，从而生成完成各种任务的专用仪器。由于科学技术的高度发展，导致了各种功能强大、越来越复杂的仪器不断涌现，其中很多仪器都以计算机作为基础，出现了仪器计算机化的趋势，其主要表现为：1、硬件与计算机的接口标准化2、硬件软件化3、软件模块化4、模块控件化5、系统集成化6、程序设计图形化7、科学计算可视化8、硬件接口软件驱动化由于计算机软、硬件技术的不断发展，加之实际应用的需要，使人们对虚拟仪器的兴趣越来越浓厚，研制虚拟仪器也成为了现实的可能。

研制虚拟仪器主要源于以下目的：1、节省仪器开发的时间和经费2、充分利用计算机数据处理和分析的功能3、统一仪器的用户界面4、增强仪器的功能和适用范围5、集成仪器的需要6、使仪器容易扩展虚拟仪器主要由以下几部分组成：1、界面控件库2、数据输入、输出3、数据处理方法库4、数据表示库5、数据存储与管理6、任意信号发生7、图形界面编程环境界面控件库中包括一些常用仪器的面板部件，如指示器、计量表、发光二极管、按钮、转盘、刻度盘、滑动条等，每个控件都带有可编程的函数与属性。数据输入与输出是指从外部设备获取数据进入计算机或从计算机输出数据去控制外部设备，需要建立与数据采集板、串并口、以及其他标准化接口（IEEE-488、GPIB、RS-232、RS-422、SCSI、VXI等）通信的驱动软件，从而扩展仪器的适用范围与应用领域。

数据处理方法库中集中了许多数据处理方法，如FFT计算、滤波、建模、参数估计等，并提供这些处理方法的编程接口，只需把这些方法简单的组合即可完成各种复杂的任务。数据表示是指用一定的方式来显示数据和处理结果，其中包括数字显示、曲线显示、直方图、散点图、二维图形、三维网格图形、三维填充图形、四维图形、图象乃至动态图形或图象等，使得数据表示十分直观，易于理解。

数据存储与管理主要是指提供数据存储的格式、数据查询方法、数据浏览方法等。信号产生是指根据需要产生任意信号，其中一些标准信号可以用于仪器测试和自检之用。

图形编程环境是指用户可以任意组合控件与方法，将其联接成一个整体，形成专用仪器的工具。利用虚拟仪器用户可以象搭积木一样很快生成所需要的各种仪器。

二、现有虚拟仪器与集成环境举例1、MATLAB：高性能数值计算和数据分析软件MATLAB是由美国Mathworks公司研制的高性能数值计算和数据分析软件。它已经成为工程和科学研究的工业标准，它具有独特的用户交互界面、复杂的数值计算、强大的数据分析、灵活的科学图形、快速的计算、方便的扩展等特点，是高产和创造性科学研究的首选软件。

MATLAB的基本功能有：※ 矩阵运算※ 矩阵分解※ 矩阵特征值与特征向量计算※ 信号卷积※ 谱估计※ 复数运算※ 一维和二维FFT※ 滤波器设计与滤波※ 曲线拟合※ 三次样条拟合※ 贝赛尔函数※ 非线性优化※ 线性方程组求解※ 微分方程MATLAB包括的工具箱有：※ 数字信号处理工具箱※ 控制系统设计工具箱※ 系统辨识工具箱※ 自扩展工具箱MATLAB包括的绘图函数：※ 直方图※ 散点图※ 曲线图※ 三维网格图※ 三维填充图※ 等值线图※ 极坐标图形※ X-Y绘图※ 图象显示2、DADiSP：科学家和工程师的数据分析与图形软件DADiSP软件由美国DSP Development Corporation公司研制，主要作为科学家和工程师用于数据分析和图形。

4.什么是虚拟仪器

第一章 虚拟仪器及LabVIEW入门

1.1 虚拟仪器概述

虚拟仪器（virtual instrumention）是基于计算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。虚拟仪器主要是指这种方式。下面的框图反映了常见的虚拟仪器方案。

虚拟仪器的主要特点有：

 尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。

 可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能更强的仪器。

 用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。

虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。虚拟仪器的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。目前在这一领域内，使用较为广泛的计算机语言是美国NI公司的LabVIEW。

虚拟仪器的起源可以追朔到20世纪70年代，那时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当的发展。PC机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，甚至在Microsoft公司的Windows诞生之前，NI公司已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW2.0以前的版本。对虚拟仪器和LabVIEW长期、系统、有效的研究开发使得该公司成为业界公认的权威。

普通的PC有一些不可避免的弱点。用它构建的虚拟仪器或计算机测试系统性能不可能太高。目前作为计算机化仪器的一个重要发展方向是制定了VXI标准，这是一种插卡式的仪器。每一种仪器是一个插卡，为了保证仪器的性能，又采用了较多的硬件，但这些卡式仪器本身都没有面板，其面板仍然用虚拟的方式在计算机屏幕上出现。这些卡插入标准的VXI机箱，再与计算机相连，就组成了一个测试系统。VXI仪器价格昂贵，目前又推出了一种较为便宜的PXI标准仪器。

虚拟仪器研究的另一个问题是各种标准仪器的互连及与计算机的连接。目前使用较多的是IEEE 488或GPIB协议。未来的仪器也应当是网络化的。

1.2 LabVIEW是什么？

LabVIEW(Laboratory Virtual instrument Engineering)是一种图形化的编程语言，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW集成了与满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX等软件标准的库函数。这是一个功能强大且灵活的软件。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。

图形化的程序语言，又称为“G”语言。使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图或流程图。它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念，因此，LabVIEW是一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。

利用LabVIEW，可产生独立运行的可执行文件，它是一个真正的32位编译器。像许多重要的软件一样，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多种版本。

1.3 LabVIEW的运行机制

1. 3.1 LabVIEW应用程序的构成

所有的LabVIEW应用程序，即虚拟仪器（VI），它包括前面板（front panel）、流程图（block diagram）以及图标/连结器（icon/connector）三部分。

5.测控技术与仪器的专业基础知识是什么

测控技术与仪器专业以光、机、电、计算机一体化为特色，培养具有现代科学创新意识、知识面宽、基础理论扎实、计算机和外语能力强，可从事计算机应用、电子信息、智能仪器、虚拟仪器、测量与控制等多领域的产品设计制造、科技开发、应用研究、企业管理等多方面的高级工程技术及经营管理人才。同时因为他们专业知识面宽广，具有很强的适应能力和广泛的发展空间，也可从事计量、测试、控制工程、智能仪器仪表、计算机软件和硬件等高新技术领域的设计、制造、开发和应用等工作，转行比较容易。

毕业生应获得以下几方面的知识和能力：

1. 具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力；

2. 较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括机械学、电工电子学、光学、传感器技术、测量与控制、市场经济及企业管理等基础知识；

3. 掌握光、机、电、计算机相结合的当代测控技术和实验研究能力，具有现代测控系统与仪器的设计、开发能力；

4. 具有较强的外语应用能力；

5. 具有较强的自学能力、创新意识和较高的综合素质。

主干学科

仪器科学与技术。

主要课程

电工学、电子技术基础、传感器原理及应用、微机原理及应用、控制工程基础、信号与测试系统、智能机械设计、数字化测控技术、精密仪器设计、测控电路设计、智能仪器设计、微机电系统。

实践教学

包括军训、金工、电工、电子实习，认识实习，生产实习，社会实践，课程设计，毕业设计（论文）等，一般应安排40周以上。