准确定位面对市场 虚拟仪器技术成为测量行业主流技术

摘要：将模块化硬件、测量软件和计算机技术结合而生的虚拟仪器技术，使用户可通过软件来自定义仪器，从而使测量方式有了更大的灵活性，虚拟仪器技术目前已经成为测试应用中的主流技术，众多测量行业已开始接受和使用虚拟仪器技术的，或者倾向于采用虚拟仪器技术。

关键词：测量、软件、虚拟仪器

引言：测量系统一直被人们被称之为“自动化领域的荒芜之地”，因为测量涉及到的应用范围巨大，人们需要为每个不同的应用专门设计一套独立的系统，这样测领设备利用率低下，灵活性不够，虚拟仪器以其突破性的技术逐渐改变了这一状况，其模块化的硬件组成及开放式的应用软件可以帮助用户通过一套测量系统同时进行许多不同的测量应用要求。

　　美国国家仪器公司（National Instrument）在20世纪80年代中期最先提出了“软件就是仪器”（The Software is the Instrument）的概念。这个概念的出现，使用户开始可以自定义仪器系统。虚拟仪器技术就是通过完善的测量软件将传统的测量仪器硬件和计算机有机结合，从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起，大大缩小了仪器硬件的成本和体积，并通过软件实现对数据的显示、存储以及分析处理。

虚拟仪器的构成
　　虚拟仪器系统的基本构架包括模块化的测量硬件和功能强大的软件两部分。虚拟仪器的硬件主体为计算机和为计算机配置的电子测量仪器硬件模块（各种传感器、信号调理器、模数转换器、数模转换器、数据来集器等）。计算机及其电子测量仪器硬件模块组成了虚拟仪器测试硬件平台的基础。虚拟仪器还可以选配开发厂家提供的系统硬件模块，组成更为完善的硬件平台。功能强大的测试软件是虚拟仪器的真正核心部分，虚拟仪器的“鼻祖”NI公司在提出虚拟仪器概念时，就强调了软件才是虚拟仪器的特征，强调软件在虚拟仪器中极为重要的位置。实际上虚拟仪器的流行也正是得益与软件上的成功开发，NI公司推出了系列丰富而又简洁的虚拟仪器开发软件，如面向工程技术人员的Lab VIEW和Lab Windows/CVI虚拟仪器开发平台软件。这些软件编程方式简单直观、设备驱动程序齐全、还具有强大的分析表达功能，用户通过它们能快速地构建自己的测量仪器或测量仪器系统，根据不同的测试任务，在虚拟仪器开发软件的提示下编制不同的测试软件，来实现当代科学技术复杂的测试任务。

虚拟仪器的优势
　　虚拟仪器与传统仪器相比较，在数据处理能力、设备利用率、可操作性等方面都具有明显的技术优势，其具体优势如下：
1 强大的处理功能，它利用计算机系统的强大功能，结合相应的硬件，大大突破传统仪器在数据处理、显示、传送、处理等方面的限制，使用户可以方便地对其进行维护、扩展、升级等。
2 具有良好的可扩展性，设备使用率高，系统成本低下。根据虚拟仪器的设计理念，基本相同的硬件基础可构造多种不同功能的测试分析仪器。这样形成的测试仪器系统功能更灵活、系统费用更低。通过与计算机网络连接，还可实现虚拟仪器的分布式共享，更好地发挥仪器的使用价值。
3 可操作性强。虚拟仪器界面可由用户定义，针对不同应用可以设计不同的操作显示界面，随着虚拟仪器技术不断进步还可以不断地扩展其功能及应用范围。现在LabVIEW不仅能在PC上开发测试程序，而且可以在嵌入式处理器和FPGA上设计硬件。这一技术也将最终提供这样的一个独立环境，使用户可以从设计测试系统到定义硬件的功能。
4 虚拟仪器因为其理念上的领先而具有比传统仪器更短的开发周期。
5虚拟仪器开放、灵活．可与计算机同步发展，可与网络及其它周边设备互联。

　　虚拟仪器是将电子测量技术与计算机技术深层次结合的新一类科学电子仪器。把虚拟仪器与传统的电子仪器比较起来，在组建和改变仪器的功能和技术性能方面更为灵活、更为经济，更能适应迅猛发展的当代科学技术对测量技术和测量仪器不断提出的更新并扩展功能与性能的要求。虚拟仪器的出现，彻底改变了传统的仪器方法，开创了测量领域的新时代。而这种灵活性在由供应商定义、功能固定、独立的传统仪器上是达不到的。经过近20年的发展，虚拟仪器技术逐渐成熟，其应用领域不断扩大，在教学实验、电子测量、分析测试、航空航天测控、工业过程控制等领域逐步代替传统的仪器仪表，产生了越来越大的社会效益和经济效益。
　　
　　随着计算机技术和测量行业的不断发展，虚拟仪器的发展将呈现以下趋势：1智能化程度更高，功能更加完善。由用户自主定义、赋予功能的范围进一步扩大。2 软硬件标准化程度进一步提高。厂商将同时对硬件和软件标准化，硬件模块功能会更加细化，功能更加齐全，驱动程序模块和软件开发平台等若干层，对各层与相邻层之间的接口都加以规范。3 网络化程度更高。随着网际网络和无线技术的不断发展，工程师们不仅能够重新使用模块化的组成部分，还可以更方便地在全球范围内共享知识和经验。商业科技的发展浪潮将会继续，同时也将虚拟仪器技术推向新的领域。虚拟仪器也会被赋予更多功能。