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虛擬儀器的最新定義如下：
虛擬儀器（Virtual Instrumentation）技術(shù),，是基于高性能的模塊化硬件和高效靈活的軟件相結(jié)合,，來(lái)完成各種測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化的應(yīng)用,。這一技術(shù)強(qiáng)調(diào)三大核心組成部分：高效的軟件,、模塊化I/O硬件和用于集成的軟硬件平臺(tái),。
高效的軟件：
能夠幫助用戶創(chuàng)建完全自定義的用戶界面，通過(guò)友好的圖形界面（稱為虛擬面板）進(jìn)行操作,。
提供了豐富的庫(kù)和功能,，包括信號(hào)截取、信號(hào)分析,、機(jī)器視覺(jué),、數(shù)值運(yùn)算、邏輯運(yùn)算,、聲音震動(dòng)分析,、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等。
支持多種操作系統(tǒng),，如Windows,、UNIX、Linux,、Mac OS等,。
模塊化I/O硬件：
提供全方位的系統(tǒng)集成，支持各種總線標(biāo)準(zhǔn),，如通用接口總線,、串行總線和現(xiàn)場(chǎng)總線等。
使得硬件擴(kuò)展和升級(jí)變得更加容易,，從而增強(qiáng)了虛擬儀器的擴(kuò)展性,。
用于集成的軟硬件平臺(tái)：
標(biāo)準(zhǔn)的軟硬件平臺(tái)能滿足對(duì)同步和定時(shí)應(yīng)用的需求，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性,。
使得虛擬儀器能夠在各種復(fù)雜的測(cè)試環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行,。
總結(jié)來(lái)說(shuō)，虛擬儀器技術(shù)充分利用了計(jì)算機(jī)技術(shù)和儀器技術(shù)的優(yōu)勢(shì),，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)儀器的測(cè)量功能,，并結(jié)合高性能的模塊化硬件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理。這種技術(shù)不僅具有性能高,、擴(kuò)展性強(qiáng),、開發(fā)時(shí)間少等優(yōu)勢(shì)，而且通過(guò)其出色的集成能力,，能夠滿足各種復(fù)雜的測(cè)試,、測(cè)量和自動(dòng)化應(yīng)用需求,。

   一 什么是虛擬儀器技術(shù) 虛擬儀器技術(shù)（NI）就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來(lái)完成各種測(cè)試,、測(cè)量和自動(dòng)化的應(yīng)用,。靈活高效的軟件能幫助您創(chuàng)建完全自定義的用戶界面，模塊化的硬件能方便地提供全方位的系統(tǒng)集成,，標(biāo)準(zhǔn)的軟硬件平臺(tái)能滿足對(duì)同步和定時(shí)應(yīng)用的需求,。這也正是NI近30年來(lái)始終引領(lǐng)測(cè)試測(cè)量行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的原因所在。只有同時(shí)擁有高效的軟件,、模塊化I/O硬件和用于集成的軟硬件平臺(tái)這三大組成部分,，才能充分發(fā)揮虛擬儀器技術(shù)性能高、擴(kuò)展性強(qiáng),、開發(fā)時(shí)間少,，以及出色的集成這四大優(yōu)勢(shì)。

編輯本段二 虛擬儀器技術(shù)的三大組成部分

1．高效的軟件

軟件是虛擬儀器技術(shù)中最重要的部份,。使用正確的軟件工具并通過(guò)調(diào)用特定的程序模塊,，工程師和科學(xué)家們可以高效地創(chuàng)建自己的應(yīng)用以及友好的人機(jī)交互界面。NI公司提供的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的圖形化編程軟件——NI LabVIEW,，不僅能輕松方便地完成與各種軟硬件的連接,，更能提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，并將分析結(jié)果有效地顯示給用戶,。此外,，NI還提供了許多其它交互式的測(cè)量工具和系統(tǒng)管理軟件工具，例如連接設(shè)計(jì)與測(cè)試的交互式軟件SignalExpress,、基于ANSI-C語(yǔ)言的LabWindows/CVI,、支持微軟Visual Studio的Measurement Studio等等，這些軟件均可滿足客戶對(duì)高性能應(yīng)用的需求,。擁有了功能強(qiáng)大的軟件,，您就可以在儀器中創(chuàng)建智能性和決策功能，從而發(fā)揮虛擬儀器技術(shù)在測(cè)試應(yīng)用中的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì),。

2．模塊化的I/O硬件

面對(duì)如今日益復(fù)雜的測(cè)試測(cè)量應(yīng)用,，NI提供了全方位的軟硬件解決方案。無(wú)論您是使用PCI, PXI, PCMCIA, USB或者是IEEE 1394總線,，NI都能提供相應(yīng)的模塊化硬件產(chǎn)品,，產(chǎn)品種類從數(shù)據(jù)采集及信號(hào)調(diào)理,、模塊化儀器,、機(jī)器視覺(jué)、運(yùn)動(dòng)控制,、儀器控制,、分布式I/O到CAN接口等工業(yè)通訊,，應(yīng)有盡有。NI高性能的硬件產(chǎn)品結(jié)合靈活的開發(fā)軟件,，可以為負(fù)責(zé)測(cè)試和設(shè)計(jì)工作的工程師們創(chuàng)建完全自定義的測(cè)量系統(tǒng),，滿足各種靈活獨(dú)特的應(yīng)用需求。目前,，NI已經(jīng)達(dá)到了每2個(gè)工作日推出一款硬件產(chǎn)品的速度,，大大拓寬了用戶的選擇面：例如NI數(shù)據(jù)采集系列產(chǎn)品為工程師們提供了從分布式、便攜性到工業(yè)級(jí)的全方位測(cè)量測(cè)試應(yīng)用的解決方案,。

3．用于集成的軟硬件平臺(tái)

NI首先提出的專為測(cè)試任務(wù)設(shè)計(jì)的PXI硬件平臺(tái),，已經(jīng)成為當(dāng)今測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái),，它的開放式構(gòu)架,、靈活性和PC技術(shù)的成本優(yōu)勢(shì)為測(cè)量和自動(dòng)化行業(yè)帶來(lái)了一場(chǎng)翻天覆地的改革。由NI發(fā)起的PXI系統(tǒng)聯(lián)盟現(xiàn)已吸引了70家廠商,，聯(lián)盟屬下的產(chǎn)品數(shù)量也已超過(guò)一千種,。PXI作為一種專為工業(yè)數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)化應(yīng)用度身定制的模塊化儀器平臺(tái)，內(nèi)建有高端的定時(shí)和觸發(fā)總線,，再配以各類模塊化的I/O硬件和相應(yīng)的測(cè)試測(cè)量開發(fā)軟件 ,，您就可以建立完全自定義的測(cè)試測(cè)量解決方案。無(wú)論是面對(duì)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)采集應(yīng)用,，還是高端的混合信號(hào)同步采集,，借助PXI高性能的硬件平臺(tái)，您都能應(yīng)付自如,。這就是虛擬儀器技術(shù)帶給您的無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì),。

編輯本段三 虛擬儀器技術(shù)的四大技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1 性能高

虛擬儀器技術(shù)是在PC技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，所以完全“繼承”了以現(xiàn)成即用的PC技術(shù)為主導(dǎo)的最新商業(yè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),，包括功能超卓的處理器和文件I/O,，使您在數(shù)據(jù)高速導(dǎo)入磁盤的同時(shí)就能實(shí)時(shí)地進(jìn)行復(fù)雜的分析。此外,，當(dāng)前正蓬勃發(fā)展的一些新興技術(shù)（如多核,、PCI Express等）也成為推動(dòng)虛擬儀器技術(shù)發(fā)展的新動(dòng)力，使其展現(xiàn)出更強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì),。,。

2 擴(kuò)展性強(qiáng)

NI的軟硬件工具使得工程師和科學(xué)家們不再圈囿于固有的、封閉的技術(shù)之中,。得益于NI軟件的靈活性,，只需更新您的計(jì)算機(jī)或測(cè)量硬件，就能以最少的硬件投資和極少,、甚至無(wú)需軟件上的升級(jí)即可改進(jìn)您的整個(gè)現(xiàn)有系統(tǒng),。在利用最新科技的時(shí)候,，您可以把它們集成到現(xiàn)有的測(cè)量設(shè)備，最終以較少的成本加速產(chǎn)品上市的時(shí)間,。

3 開發(fā)時(shí)間少

在驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用兩個(gè)層面上,，NI高效的軟件構(gòu)架能與計(jì)算機(jī)、儀器儀表和通訊方面的最新技術(shù)結(jié)合在一起,。NI設(shè)計(jì)這一軟件構(gòu)架的初衷就是為了方便用戶操作的同時(shí),，還提供了高靈活性和強(qiáng)大的功能，使您輕松地配置,、創(chuàng)建,、發(fā)布、維護(hù)和修改高性能,、低成本的測(cè)量和控制解決方案,。

4 出色的集成

虛擬儀器技術(shù)從本質(zhì)上說(shuō)是一個(gè)集成的軟硬件概念。隨著產(chǎn)品在功能上不斷地趨于復(fù)雜,，工程師們通常需要集成多個(gè)測(cè)量設(shè)備來(lái)滿足完整的測(cè)試需求,，而連接和集成這些不同設(shè)備總是要耗費(fèi)大量的時(shí)間。NI的虛擬儀器軟件平臺(tái)為所有的I/O設(shè)備提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口,，幫助用戶輕松地將多個(gè)測(cè)量設(shè)備集成到一個(gè)系統(tǒng)之中,，減少了任務(wù)的復(fù)雜性。

編輯本段四 虛擬儀器的其他優(yōu)勢(shì)

1 多種產(chǎn)品供選擇

面對(duì)目前市場(chǎng)上的所有測(cè)量軟硬件工具,，工程師們要花很多時(shí)間去學(xué)習(xí)如何使用它們,，所以花時(shí)間選擇合適的工具這一點(diǎn)至關(guān)重要。NI為您提供了種類齊全的測(cè)試測(cè)量硬件產(chǎn)品,，從數(shù)據(jù)采集,、信號(hào)條理、聲音和振動(dòng)測(cè)量,、視覺(jué),、運(yùn)動(dòng)、儀器控制,、分布式I/O到CAN接口等工業(yè)通訊應(yīng)有盡有,。

2 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和長(zhǎng)期的兼容性

無(wú)論是現(xiàn)在還是將來(lái)，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建的測(cè)量和自動(dòng)化系統(tǒng)都能使您節(jié)省開發(fā)和維護(hù)的成本,。NI深知這一點(diǎn)對(duì)用戶來(lái)說(shuō)至關(guān)重要,，我們也在積極地參與和推動(dòng)開放式的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)。NI在致力于提供最先進(jìn)的技術(shù)的同時(shí)保證了系統(tǒng)對(duì)之前版本的兼容性,，所以工程師和科學(xué)家們可以在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)一直使用同一個(gè)解決方案,。為了獲得這種長(zhǎng)期的解決方案，NI提供了一個(gè)軟件構(gòu)架，它包括標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程序接口（簡(jiǎn)稱 API）以便在計(jì)算機(jī),、網(wǎng)絡(luò)和操作系統(tǒng)不斷改進(jìn)的同時(shí)確保兼容性和可擴(kuò)展性。

編輯本段五 虛擬儀器和傳統(tǒng)儀器的比較

1 功能定義方式不同

虛擬儀器由用戶定義,，而傳統(tǒng)儀器則功能固定且由廠商定義,。傳統(tǒng)儀器和基于軟件的虛擬儀器具有許多相同的結(jié)構(gòu)組件，但是在體系結(jié)構(gòu)原理上完全不同每一個(gè)虛擬儀器系統(tǒng)都由兩部分組成——軟件和硬件,。對(duì)于當(dāng)前的測(cè)量任務(wù),，虛擬儀器系統(tǒng)的價(jià)格與具有相似功能的傳統(tǒng)儀器相差無(wú)幾，甚至比它少很多倍,。而且,，由于虛擬儀器在測(cè)量任務(wù)需要改變時(shí)具有更大的靈活性，因而隨著時(shí)間的流逝,，節(jié)省的成本也不斷累計(jì),。不使用廠商定義的、預(yù)封裝好的軟件和硬件,，工程師和科學(xué)家獲得了最大的用戶定義的靈活性,。傳統(tǒng)儀器把所有軟件和測(cè)量電路封裝在一起利用儀器前面板為用戶提供一組有限的功能。而虛擬儀器系統(tǒng)提供的則是完成測(cè)量或控制任務(wù)所需的所有軟件和硬件設(shè)備,，功能完全由用戶自定義,。此外，利用虛擬儀器計(jì)數(shù),，工程師和科學(xué)家們還可以使用高效且功能強(qiáng)大的軟件來(lái)自定義采集,、分析、存儲(chǔ),、共享和顯示功能,。這里有一些體現(xiàn)虛擬儀器靈活性的例子：1.一個(gè)應(yīng)用，不同的設(shè)備在這個(gè)例子中,， 一位工程師正在實(shí)驗(yàn)室的臺(tái)式計(jì)算機(jī)PCI總線上使用NI LabVIEW和M系列DAQ設(shè)備開發(fā)一個(gè)應(yīng)用程序,，以創(chuàng)建一個(gè)直流（DC）電壓和溫度測(cè)量應(yīng)用。在完成了系統(tǒng)構(gòu)建之后,，他需要在一個(gè)生產(chǎn)層PXI系統(tǒng)上配置應(yīng)用程序以完成新產(chǎn)品的測(cè)試,。或者,，他可能需要應(yīng)用程序具有便攜性,，所以他選擇了NI USB DAQ產(chǎn)品來(lái)完成任務(wù)。在這個(gè)例子中,，無(wú)論是何種選擇,，在這三種情況下，他都可以僅在同一個(gè)程序中使用虛擬儀器而無(wú)需改變代碼,。2.許多應(yīng)用程序,，一個(gè)設(shè)備假設(shè)有另外一個(gè)工程師,，剛剛完成了一個(gè)利用最新的M系列DAQ設(shè)備和積分編碼器測(cè)量電機(jī)位置的項(xiàng)目。他的下一個(gè)項(xiàng)目是監(jiān)視和記錄這個(gè)電機(jī)的功率,。即使任務(wù)完全不同他也可以重用同樣的M系列DAQ 設(shè)備,。他所需要做的就是使用虛擬儀器軟件開發(fā)出新的應(yīng)用程序。此外,，如果需要的話,，項(xiàng)目既可以與一個(gè)單一的應(yīng)用程序結(jié)合也可以運(yùn)行在一個(gè)單一的M系列DAQ設(shè)備。

2 硬件性能的不同

NI致力于使用諸如Microsoft,、Intel,、Analog Devices、Xilinx以及其他公司的商業(yè)可用技術(shù)：NI使用Microsoft在操作系統(tǒng)(OS)和開發(fā)工具方面的諸多技術(shù),；在硬件方面,，NI則基于Analog Devices在A/D轉(zhuǎn)換器方面的研究成果。基本上,，虛擬儀器系統(tǒng)是基于軟件的,，所以如果只要是可以數(shù)字化的東西，就可以對(duì)它進(jìn)行測(cè)量,。因此,，測(cè)量硬件可在通過(guò)兩根坐標(biāo)軸進(jìn)行評(píng)估，即分辨率（位）和頻率,。參考下圖可以看出虛擬儀器硬件測(cè)量性能與傳統(tǒng)儀器的比較,。NI的目標(biāo)就是將曲線在頻率和分辨率上延伸并且在曲線內(nèi)進(jìn)行不斷推陳出新。

3 虛擬儀器和傳統(tǒng)儀器的兼容性

許多工程師和科學(xué)家都在實(shí)驗(yàn)室里將虛擬儀器和傳統(tǒng)儀器結(jié)合使用,。除此之外,，一些傳統(tǒng)儀器提供了特定的測(cè)量，工程師和科學(xué)家寧愿廠商定義也不愿自己定義,。這就引出了一個(gè)問(wèn)題,，“虛擬儀器和傳統(tǒng)儀器能夠兼容嗎？”虛擬儀器可與傳統(tǒng)儀器完全兼容,，無(wú)一例外,。虛擬儀器軟件通常提供了與常用普通儀器總線 (如GPIB、串行總線和以太網(wǎng)) 相連接的函數(shù)庫(kù),。除了提供庫(kù)之外,，200多家儀器廠商也為NI儀器驅(qū)動(dòng)庫(kù)提供了4000余種儀器驅(qū)動(dòng)。儀器驅(qū)動(dòng)提供了一套高層且可讀的函數(shù)以及儀器接口,。每一個(gè)儀器驅(qū)動(dòng)都專為儀器某一特定的模型而設(shè)計(jì),，從而為它獨(dú)特的性能提供接口。

4 虛擬儀器和綜合性儀器的不同

自動(dòng)測(cè)試工業(yè)中一個(gè)基本的趨勢(shì)就是往基于軟件的測(cè)試系統(tǒng)的重大轉(zhuǎn)變。例如,，美國(guó)國(guó)防部（DoD）是世界上最大的自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（ATE）客戶之一,。為了減少測(cè)試系統(tǒng)的成本并提高重用率，DoD通過(guò)海軍的NxTest計(jì)劃已經(jīng)確定：將來(lái)的ATE要使用建立在模塊化硬件和可重復(fù)配置的軟件基礎(chǔ)上的體系結(jié)構(gòu),，稱為綜合性儀器,。采用綜合性儀器代表了將來(lái)軍用ATE系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的重大發(fā)展，并且反映出可重復(fù)配置的軟件處于將來(lái)系統(tǒng)的核心地位這一基本轉(zhuǎn)變,?；谲浖y(cè)試系統(tǒng)的成功應(yīng)用,，例如綜合性儀器,，需要對(duì)硬件平臺(tái)和市場(chǎng)上軟件工具的理解，以及對(duì)系統(tǒng)級(jí)體系結(jié)構(gòu)和儀器級(jí)體系結(jié)構(gòu)之間區(qū)別的理解,。綜合性儀器執(zhí)行團(tuán)體將綜合性儀器定義為“一個(gè)可重復(fù)配置的系統(tǒng),，它通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的接口連接一系列基本硬件和軟件組件，從而發(fā)生信號(hào)或者使用數(shù)值處理技術(shù)進(jìn)行測(cè)量”,。這與虛擬儀器的許多性質(zhì)相同,，虛擬儀器是“一個(gè)軟件定義的系統(tǒng)，其中基于用戶需要的軟件定義了通用測(cè)量硬件的功能”,。兩種定義享有共同的性質(zhì),，即運(yùn)行于商用硬件之上的可自定義功能的儀器。通過(guò)將測(cè)量功能轉(zhuǎn)向用戶可接觸并可重復(fù)配置的硬件,，那些采用這種體系結(jié)構(gòu)的儀器從具有更大靈活性和可重復(fù)配置功能的系統(tǒng)中受益,，而且這些系統(tǒng)反過(guò)來(lái)又提高了性能同時(shí)減少了成本。

編輯本段六,、技術(shù)在產(chǎn)品測(cè)試,、控制和設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1 虛擬儀器技術(shù)在測(cè)試中的應(yīng)用

測(cè)試一直是虛擬儀器技術(shù)成熟應(yīng)用的領(lǐng)域。超過(guò)25,000家公司 (大部分是測(cè)試和測(cè)量公司) 在使用NI的虛擬儀器技術(shù)?，F(xiàn)在,，許多公司都迅速地采用了具有高達(dá)200MS/s數(shù)字化性能的產(chǎn)品。PXI系統(tǒng)聯(lián)盟擁有60多個(gè)成員,，提供了數(shù)以百計(jì)的產(chǎn)品,，而且數(shù)以萬(wàn)計(jì)的R&D、驗(yàn)證和產(chǎn)品測(cè)試工程師和科學(xué)家正在使用成千上萬(wàn)的儀器驅(qū)動(dòng),。而且,，現(xiàn)在客戶對(duì)于測(cè)試的需求越來(lái)越大。隨著創(chuàng)新的步伐越來(lái)越快,，希望更多具有競(jìng)爭(zhēng)力的新產(chǎn)品更快投入市場(chǎng)的壓力也越來(lái)越大,。消費(fèi)者的期望在不斷地增高。以電子市場(chǎng)為例，消費(fèi)者要求不同的功能可以更低的成本在一個(gè)更小的空間得到集成,。近年來(lái)經(jīng)濟(jì)的低迷并沒(méi)有阻止革新的需要,，但是卻要求使用更少資源。滿足這些需要是商業(yè)成功的一個(gè)因素——能夠快速,、一貫并且最可靠地滿足這些需要的公司一定能在競(jìng)爭(zhēng)中占有決定性的優(yōu)勢(shì),。所有這些條件都驅(qū)使著對(duì)新的驗(yàn)證、檢驗(yàn)和生產(chǎn)測(cè)試技術(shù)的高要求,。一個(gè)能與創(chuàng)新保持同步的測(cè)試平臺(tái)不是可有可無(wú)的,，而是必需的。這個(gè)平臺(tái)必須包含具有足夠適應(yīng)能力的快速測(cè)試開發(fā)工具以在整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)流程中使用,。產(chǎn)品快速上市和高效生產(chǎn)產(chǎn)品的需要要求有高吞吐量的測(cè)試技術(shù),。為了測(cè)試消費(fèi)者所要求的復(fù)雜多功能產(chǎn)品需要精確的同步測(cè)量能力，而且隨著公司不斷地創(chuàng)新以提供有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品,，測(cè)試系統(tǒng)必須能夠進(jìn)行快速調(diào)整以滿足新的測(cè)試需求,。虛擬儀器是應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的一種革新性的解決方案。它將快速軟件開發(fā)和模塊化,、靈活的硬件結(jié)合在一起從而創(chuàng)建用戶定義的測(cè)試系統(tǒng),。虛擬儀器提供了：用于快速測(cè)試開發(fā)的直觀的軟件工具基于創(chuàng)新商用技術(shù)的快速、精確的模塊化I/O具有集成同步功能的基于PC的平臺(tái),，以實(shí)現(xiàn)高精確度和高吞吐量近來(lái)NI加速測(cè)試,、控制和設(shè)計(jì)創(chuàng)新的一個(gè)例子就是使用LabVIEW FPGA進(jìn)行編程的基于FPGA的硬件。如果工程師需要一個(gè)新的硬件性能,，如板載DSP,，或者新的觸發(fā)模式，您甚至可以在同樣的軟件中定義這種性能并且將它應(yīng)用在板載的FPGA上,。之前,，工程師和科學(xué)家已經(jīng)可以通過(guò)使用LabVIEW和模塊化I/O來(lái)創(chuàng)建高度集成的用戶自定義系統(tǒng)，而現(xiàn)在他們還可以將可自定義配置功能擴(kuò)展至硬件本身,。這種用戶可配置功能和透明度將會(huì)改進(jìn)工程師構(gòu)建測(cè)試系統(tǒng)的方式,。

2 虛擬儀器技術(shù)在工業(yè)I/O和控制的的應(yīng)用

PC和PLC在控制和工業(yè)應(yīng)用中都發(fā)揮著十分重要的作用。PC帶來(lái)了更大的軟件靈活性和更多的性能,，而PLC則提供了優(yōu)良的穩(wěn)定性和可靠性,。但是隨著控制需求越來(lái)越復(fù)雜，提高性能并同時(shí)保持穩(wěn)定性和可靠性就成為公認(rèn)的需要,。獨(dú)立的工業(yè)專家們已經(jīng)意識(shí)到了對(duì)工具的需要,，這種工具應(yīng)該能夠滿足不斷增長(zhǎng)的對(duì)更加復(fù)雜、動(dòng)態(tài),、自適應(yīng)和基于算法控制的需要,。PAC正是工業(yè)的需求也是虛擬儀器技術(shù)的回答,。一個(gè)獨(dú)立的研究公司定義了可編程自動(dòng)控制器(PAC)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。ARC研究機(jī)構(gòu)的Craig Resnick將PAC定義成：多域功能（邏輯,、運(yùn)動(dòng),、驅(qū)動(dòng)和過(guò)程）——這個(gè)概念支持多種I/O類型。邏輯,、運(yùn)動(dòng)和其他功能的集成是不斷增長(zhǎng)的復(fù)雜控制方法的要求單一的多學(xué)科開發(fā)平臺(tái)——單一的開發(fā)環(huán)境必須能支持各種I/O和控制方案用于設(shè)計(jì)貫穿多個(gè)機(jī)器或處理單元的應(yīng)用程序的軟件工具——這個(gè)軟件工具必須能適應(yīng)分布式操作一組de facto網(wǎng)絡(luò)和語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)——這個(gè)技術(shù)必須利用高投入技術(shù)開放式,、模塊化體系結(jié)構(gòu)——設(shè)計(jì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范必須是在實(shí)現(xiàn)中開放的、模塊化的和可集成的PAC給PC軟件的靈活性增添了PLC的穩(wěn)定性和可靠性,。LabVIEW軟件和穩(wěn)定,、實(shí)時(shí)的控制硬件平臺(tái)對(duì)于創(chuàng)建PAC是十分完美的。

3 虛擬儀器技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

使用各種仿真設(shè)計(jì)工具的設(shè)計(jì)工程師們必須使用硬件來(lái)測(cè)試設(shè)計(jì)原型,。通常,，在設(shè)計(jì)階段和測(cè)試/驗(yàn)證階段之間沒(méi)有一個(gè)良好的接口，這就意味著設(shè)計(jì)必須經(jīng)歷一個(gè)完成階段而后進(jìn)入測(cè)試/驗(yàn)證階段,。測(cè)試階段發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題需要不斷反復(fù)設(shè)計(jì)階段,。事實(shí)上,，開發(fā)過(guò)程有兩個(gè)完全不同且分離的階段——設(shè)計(jì)和測(cè)試是兩個(gè)單獨(dú)的實(shí)體,。在設(shè)計(jì)方面，EDA工具廠商承受著巨大的壓力與不斷增長(zhǎng)的半導(dǎo)體設(shè)計(jì)和生產(chǎn)集團(tuán)復(fù)雜要求相互作用,。工程師和科學(xué)家們要求隨著產(chǎn)品從原理圖設(shè)計(jì)到仿真再到物理層,，EDA應(yīng)具有從一個(gè)工具到其他的工具可重復(fù)使用設(shè)計(jì)的能力。相似地,，測(cè)試系統(tǒng)開發(fā)正朝模塊化方式發(fā)展,。這兩個(gè)世界之間的間隙在傳統(tǒng)上一直被忽視，直到在新的產(chǎn)品原型設(shè)計(jì)階段才第一次引起注意,。傳統(tǒng)上,，這一階段是產(chǎn)品設(shè)計(jì)者使用臺(tái)式儀器將物理原型與他們的設(shè)計(jì)對(duì)照，進(jìn)行完整性檢查以獲得正確性,。設(shè)計(jì)者手工地進(jìn)行測(cè)量,，在他們的儀器上探測(cè)電路并監(jiān)測(cè)信號(hào)以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題或性能局限。隨著設(shè)計(jì)反復(fù)地經(jīng)歷建立－測(cè)量－調(diào)整－重建立這個(gè)過(guò)程,，設(shè)計(jì)者再次需要同樣的測(cè)量,。此外，這些測(cè)量可能十分復(fù)雜——需要頻率,、幅值和溫度自始至終地隨所采集和分析的數(shù)據(jù)而變動(dòng),。由于工程師注重于設(shè)計(jì)工具，所以他們不愿意學(xué)習(xí)如何將他們的測(cè)試自動(dòng)化,。具有內(nèi)在集成屬性的系統(tǒng)容易擴(kuò)展并且能適應(yīng)不斷增長(zhǎng)的產(chǎn)品功能,。一旦需要新的測(cè)試,，工程師只需要簡(jiǎn)單地給平臺(tái)添加新的模塊以完成測(cè)量。虛擬儀器軟件的靈活性和虛擬儀器硬件的模塊化使得虛擬儀器成為加速開發(fā)周期的必需,。

編輯本段七 虛擬示波器使用時(shí)必須注意的幾個(gè)問(wèn)題

虛擬示波器因具有波形觸發(fā),、存儲(chǔ)、顯示,、測(cè)量,、波形數(shù)據(jù)分析處理等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，其使用日益普及,。由于虛擬示波器與模擬示波器之間存在較大的性能差異,，如果使用不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差,，從而影響測(cè)試任務(wù),。

1 區(qū)分模擬帶寬和數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬

帶寬是示波器最重要的指標(biāo)之一。模擬示波器的帶寬是一個(gè)固定的值,，而虛擬示波器的帶寬有模擬帶寬和數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬兩種,。虛擬示波器對(duì)重復(fù)信號(hào)采用順序采樣或隨機(jī)采樣技術(shù)所能達(dá)到的最高帶寬為示波器的數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬，數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬與最高數(shù)字化頻率和波形重建技術(shù)因子K相關(guān)（數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬=最高數(shù)字化速率/K）,，一般并不作為一項(xiàng)指標(biāo)直接給出,。從兩種帶寬的定義可以看出，模擬帶寬只適合重復(fù)周期信號(hào)的測(cè)量,，而數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬則同時(shí)適合重復(fù)信號(hào)和單次信號(hào)的測(cè)量,。廠家聲稱示波器的帶寬能達(dá)到多少兆，實(shí)際上指的是模擬帶寬,，數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬是要低于這個(gè)值的,。例如說(shuō)TEK公司的TES520B的帶寬為500MHz，實(shí)際上是指其模擬帶寬為500MHz,，而最高數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬只能達(dá)到400MHz遠(yuǎn)低于模擬帶寬,。所以在測(cè)量單次信號(hào)時(shí)，一定要參考虛擬示波器的數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬,，否則會(huì)給測(cè)量帶來(lái)意想不到的誤差,。

2 選擇合適的采樣速率

采樣速率也稱為數(shù)字化速率，是指單位時(shí)間內(nèi),，對(duì)模擬輸入信號(hào)的采樣次數(shù),，常以MS/s表示。采樣速率是虛擬示波器的一項(xiàng)重要指標(biāo),。1.如果采樣速率不夠,，容易出現(xiàn)混迭現(xiàn)象如果示波器的輸人信號(hào)為一個(gè)100KHz的正弦信號(hào)，示波器顯示的信號(hào)頻率卻是50KHz,，這是怎么回事呢,？這是因?yàn)槭静ㄆ鞯牟蓸铀俾侍?，產(chǎn)生了混迭現(xiàn)象?；斓褪瞧聊簧巷@示的波形頻率低于信號(hào)的實(shí)際頻率,，或者即使示波器上的觸發(fā)指示燈已經(jīng)亮了，而顯示的波形仍不穩(wěn)定,?；斓漠a(chǎn)生如圖1所示。那么,，對(duì)于一個(gè)未知頻率的波形,，如何判斷所顯示的波形是否已經(jīng)產(chǎn)生混迭呢？可以通過(guò)慢慢改變掃速t/div到較快的時(shí)基檔,，看波形的頻率參數(shù)是否急劇改變,，如果是，說(shuō)明波形混迭已經(jīng)發(fā)生,；或者晃動(dòng)的波形在某個(gè)較快的時(shí)基檔穩(wěn)定下來(lái),，也說(shuō)明波形混迭已經(jīng)發(fā)生。根據(jù)奈奎斯特定理,，采樣速率至少高于信號(hào)高頻成分的2倍才不會(huì)發(fā)生混迭,，如一個(gè)500MHz的信號(hào)，至少需要1GS/s的采樣速率,。有如下幾種方法可以簡(jiǎn)單地防止混迭發(fā)生：?調(diào)整掃速,；?采用自動(dòng)設(shè)置（Autoset）,；?試著將收集方式切換到包絡(luò)方式或峰值檢測(cè)方式,，因?yàn)榘j(luò)方式是在多個(gè)收集記錄中尋找極值，而峰值檢測(cè)方式則是在單個(gè)收集記錄中尋找最大最小值,，這兩種方法都能檢測(cè)到較快的信號(hào)變化,。?如果示波器有InstaVu采集方式，可以選用,，因?yàn)檫@種方式采集波形速度快,，用這種方法顯示的波形類似于用模擬示波器顯示的波形。2.采樣速率與t/div的關(guān)系每臺(tái)虛擬示波器的最大采樣速率是一個(gè)定值,。但是,，在任意一個(gè)掃描時(shí)間t/div，采樣速率fs由下式給出：fs=N/(t/div)N為每格采樣點(diǎn)當(dāng)采樣點(diǎn)數(shù)N為一定值時(shí),，fs與t/div成反比,，掃速越大，采樣速率越低,。使用虛擬示波器時(shí),，為了避免混迭,，掃速檔最好置于掃速較快的位置。如果想要捕捉到瞬息即逝的毛刺,，掃速檔則最好置于主掃速較慢的位置,。

3 虛擬示波器的上升時(shí)間

在模擬示波器中，上升時(shí)間是示波器的一項(xiàng)極其重要的指標(biāo),。而在虛擬示波器中,，上升時(shí)間甚至都不作為指標(biāo)明確給出。由于虛擬示波器測(cè)量方法的原因,，以致于自動(dòng)測(cè)量出的上升時(shí)間不僅與采樣點(diǎn)的位置相關(guān),，如圖2中a表示上升沿恰好落在兩采樣點(diǎn)中間，這時(shí)上升時(shí)間為數(shù)字化間隔的0.8倍,。圖2中的b的上升沿的中部有一采樣點(diǎn),，則同樣的波形，上升時(shí)間為數(shù)字化間隔的1.6倍,。另外,，上升時(shí)間還與掃速有關(guān)，雖然波形的上升時(shí)間是一個(gè)定值,，而用虛擬示波器測(cè)量出來(lái)的結(jié)果卻因?yàn)閽咚俨煌嗖钌踹h(yuǎn),。模擬示波器的上升時(shí)間與掃速無(wú)關(guān)，而虛擬示波器的上升時(shí)間不僅與掃速有關(guān),，還與采樣點(diǎn)的位置有關(guān),，使用虛擬示波器時(shí)，我們不能象用模擬示波器那樣,，根據(jù)測(cè)出的時(shí)間來(lái)反推出信號(hào)的上升時(shí)間,。