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动态测试与数据处理 重庆交通大学机电与汽车工程学院 第九章 虚拟仪器技术 学习要求 1.了解虚拟仪器工作原理和特点 2.了解虚拟仪器的组成和应用 一、虚拟仪器定义 9.1 虚拟仪器概述 9.1 虚拟仪器概述 虚拟仪器是在计算机基础上通过增加相关硬件和软件构建而成的、具有可视化界面的仪器。 硬件功能软件化是虚拟仪器的一大特征。 计算机技术的进步 芯片 硬件 软件 网络 LANs Internet 总线 AT 催生虚拟仪器的土壤 9.1 虚拟仪器概述 二、虚拟仪器技术的发展过程 9.1 虚拟仪器概述 三、仪器定义和功能的转变 传统仪器：厂商定义 虚拟仪器：用户定义 9.1 虚拟仪器概述 虚拟仪器使得任何一个用户都可以方便灵活地用鼠标或按键在计算机显示屏幕上操作虚拟仪器软面板的各种“旋钮”进行测试工作，并可以根据不同的测试要求通过窗口切换不同的虚拟仪器，或通过修改软件来改变、增减虚拟仪器系统的功能与规模。 四、虚拟仪器技术的优点 VI 传统仪器 软件使得开发与维护费用降至最低 开发与维护开销高 技术更新周期短(1～2年) 技术更新周期长(5～10年) 关键是软件 关键是硬件 价格低、可复用与可重配置性强 价格昂贵 用户定义仪器功能 厂商定义仪器功能 开放、灵活，计算机技术同步发展 封闭、固定 与网络及其它周边设备互联 功能单一的独立设备 9.1 虚拟仪器概述 用户定义虚拟仪器的优点： 费用 性能 用户定义 低费用 灵活 可再用性 可重新配置 虚拟仪器具有的这种“可开发性”和“可扩展性”等优越特点使虚拟仪器具有强大的生命力和竞争力。 9.1 虚拟仪器概述 自动化 软件 PLC 串行口 数据采集 过程 现场总线 个人计算机或 工作站 图象 公司 Intranet or Internet 分布式 I/O 动作 五、基于虚拟仪器的新型工业测控系统架构 9.1 虚拟仪器概述 六、虚拟仪器技术的主要应用领域 通讯 ATT, Alcatel, Ericsson 计算机 IBM, Apple, Dell 半导体 Motorola, TI, Thomson-CSF 汽车 Ford, Chrysler, Nissan, Toyota 电子 Sony, Siemens 石油化工 Shell, Mobil Research 纺织 Instron, Dupont, Eli Lilly, Albany International 制造 Ericcson, Duracell 食品加工 Sara Lee, Ben Jerry, Shiner 医药 Johnson Johnson,Proctor Gamble 测试和测量 工业自动化 9.1 虚拟仪器概述 虚拟仪器在汽车工程上的应用 NI提供一套汽车测试平台，以帮助用户开发功能完整的、可自定义的汽车测量和自动化控制解决方案。 9.1 虚拟仪器概述 动力系统测试 车身和底盘测试 安全性测试 汽车电子测试 生产测试 一、虚拟仪器的组成 PXI VXI GPIB DAQ IMAQ Motion 硬件板卡 软件 程序解决方案 软件驱动模块 9.2 虚拟仪器系统简介 9.2 虚拟仪器系统简介 IVI 结构： IVI Class Driver IVI Instrument Specific Driver Applications Program VISA(Virtual Instrument System Architecture) PC Plugin GPIB PXI VXI 9.2 虚拟仪器系统简介 二、虚拟仪器的主要硬件 9.2 虚拟仪器系统简介 卡式仪器  卡式仪器借助计算机强大的图形环境，建立图形化的虚拟面板，完成对仪器的控制、数据分析和显示。以数据采集卡为例，它通常具有A/D转换、D/A转换、数字I/O和计数器/定时器等功能，还具有数字滤波和数字信号处理的功能。 现在的多功能数据采集卡多采用了“虚拟硬件”(VH)的技术，使用户通过程序能够方便地改变硬件的功能或性能参数，其采样率和精度都是可变的。 ??? 利用插在通用计算机插槽内的DAQ(Data Acquisition)卡，配上相应的软件组成虚拟测试仪器的方法，目前应用得最为广泛。因为一块DAQ卡配上D/A转换功能后，能满足绝大多数情况的工程测试要求。这类卡具有多通道模入、模出，多通道数字IO，时间测量，外触发，DMA传送，程控放大等功能。有的还带有程控滤波，电流输入，电荷放大等功能。其采样频率一般都在40kHz以上。 9.2 虚拟仪器系统简介 PC-DAQ数据采集卡、信号调理卡 常用虚拟仪器板卡 DAQ Card IMAQ Card（图像采集） Fi