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虚拟仪器及应用 第一章： 概述 一、自动化仪器，仪表的发展历程（电 子测量仪器） 二、 虚拟仪器的起源和发展 三、 虚拟仪器的生产企业和未来进展 四 、本课程的内容 仪器、仪表的发展大体可分为五代： 模拟仪表 分立元件仪器 数字化仪器 智能仪器 虚拟仪器（PC 仪器） 1． 仪器 仪表发展的四个阶段划分 1． 仪器 仪表发展的四个阶段划分 第一代：模拟仪器 ——以电磁感应基本定律为基础的指针式仪器 如： 指针式万用表，指针式功能表等 借助指针来显示最终结果。 电压表，电流计等。目前实验室仍在用。 1． 仪器 仪表发展的四个阶段划分 第二代：分立元件仪器 当20世纪30~40 年代电子管，60年代出现晶体管，产生以 （电子管和晶体管 ）电子电路为基础的第二代测试仪器——分立元件式仪器。 1． 仪器 仪表发展的四个阶段划分 第三代：数字化仪器 20世纪70年代，集代电路（IC）的出现，诞生了以集成芯片为基础的第三代仪器——数字化仪器 将模拟信号的测量转化为数字信号的测量，以数字方式输出最终结果。 适用： 快速响应，测量准确度较高 如：数字电压表，数字频率计等，目前仍应用相当普遍。 1． 仪器 仪表发展的四个阶段划分 第四代：智能仪器 以 微电子技术 微处理器（单片机） 的普及发展，产生以微处理器为核心的第四代仪器—— 智能式仪器的迅速普及 特点： 既能进行自动测试，又是有一定的数据处理功能，称智能化 1． 仪器 仪表发展的四个阶段划分 由于单片机是有强大的数据运算能力，进行数据处理，所以智能仪器无论性能和综合测试能力方面都比传统仪器强太多。测量单元 用于信号放大，信号变换整理。 核心为单片机构成系统 通过I/O接口可构成自动测试系统。 主要缺点： 用途单一，对开发缺乏灵活性。 功能块（ 无论硬件，固化软件）都是专用固定的。 克服缺点 虚拟仪器阶段 2、 目前 （也称第五代） 虚拟仪器时代 2、 目前 （也称第五代） 虚拟仪器时代 八十年代以来（ 1987年） 计算机技术普及，用PC 机来开发新一代的自动测试仪器，或自动测试系统——PC测量系统， PC 仪器（ 也成为虚拟仪器）（Personal instrument/ Personal instrumentation system） Vertual Instr. 2、 目前 （也称第五代） 虚拟仪器时代 它的基本组建如下： 仪器总线单位 VXI 、PXI 、GBIB等 PC机 通用仪器的功能卡 虚拟仪器软件 被测信号 被测对象 PC 总线 DAQ 卡 插卡 2、 目前 （也称第五代） 虚拟仪器时代 特色： 1 把具有测量功能的模块直接与PC机系统总线相连 2 测量卡也是通用卡， 硬件的专用性模糊了， 不同功能的仪器（ 如 示波器，频谱仪，信号发生器等） 仅仅体现于软件组建的不同 3 仪器不再以传统独立形态出现，仪器效益极高，一套系统（一台PC + 一套总线源）构建出成百、成千的仪器仪表来，按用户需要编不同软件就行。 4 这是仪器仪表的一场革命，重大进步。 使测量仪器和计算机之间的界限消失。 二、 虚拟仪器的起源和发展 虚拟仪器的起源和发展 1． 虚拟仪器是计算机（信息产业） 高速发展的必然的产物 是测试技术和计算机技术深层次的结合， 是现代计算机技术，通信技术，和测量技术相结合的产物。 是传统仪器观念的一次巨大变革。 是仪器产业发展的一个主要方向。 虚拟仪器的出现，使人类测试技术进入一个新的发展纪元。 著名的根本口号——软件就是仪器。 2． 虚拟仪器的产品发展 1）作为产品第一台诞生在1987年，第二年就有5个厂家30多种产品的销售，94年有95个产家1000多种产品销售，发展迅速。 2）主要产品开发公司 如： National Instruments, HP, Tektronix, Burr-brown, Wavetek 3）虚拟仪器对测量专业发展的深刻意义在于： 实现仪器的功能可以由用户根据需要再行设计软件来定义和扩展 用户不必购多台不同功能的传统仪器，只需改变软件程序就可扩展，增强仪器功能。 仪器的设计制造不再是厂家的专利，虚拟仪器开创了仪器使用者就是仪器的设计者的时代。 虚拟仪器与计算机同步发展，与网络或周遍设备互连，给仪器使用者带来无尽的收益。 3 虚拟仪器的特点 3 虚拟仪器的特点 虚拟仪器与传统仪器相比，有以下几大特点： 3 虚拟仪器的特点 1）传统的仪器面板只有一个，其上布置着种类繁多的显示与操作软件，导致许多读、操作失误