虛擬儀器概述

　　謂虛擬儀器是基于計算機的軟硬件測試平臺，它可代替傳統的測量儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發生器、頻譜分析儀等；可集成于自動控制、工業控制系統；可自由構建成專有儀器系統。它由計算機、應用軟件和儀器硬件組成。無論哪種虛擬儀器系統，都是將儀器硬件搭載到筆記本電腦、臺式PC或工作站等各種計算機平臺(甚至可以是掌上電腦)加上應用軟件而構成的。

　　虛擬儀器通過軟件將計算機硬件資源與儀器硬件有機的融合為一體，從而把計算機強大的計算處理能力和儀器硬件的測量、控制能力結合在一起，大大縮小了儀器硬件的成本和體積，并通過軟件實現對數據的顯示、存儲以及分析處理。從發展史看，電子測量儀器經歷了由模擬儀器、智能儀器到虛擬儀器。由于計算機性能以摩爾定律(每半年提高一倍)飛速發展，已把傳統儀器遠遠拋到后面。并給虛擬儀器生產廠家不斷帶來較高的技術更新速率。虛擬儀器技術的優勢在于可由用戶定義自己的專用儀器系統，且功能靈活，很容易構建，所以應用面極為廣泛。尤其在科研、開發、測量、檢測、計量、測控等領域更是不可多得的好工具。

　　虛擬儀器技術先進，十分符合國際上流行的"硬件軟件化"的發展趨勢，因而常被稱作"軟件儀器"。它功能強大，可實現示波器、邏輯分析儀、頻譜儀、信號發生器等多種普通儀器全部功能，配以專用探頭和軟件還可檢測特定系統的參數，如汽車發動機參數、汽油標號、爐窯溫度、血液脈搏波、心電參數等多種數據；它操作靈活，完全圖形化界面，風格簡約，符合傳統設備的使用習慣，用戶不經培訓即可迅速掌握操作規程；它集成方便，不但可以和高速數據采集設備構成自動測量系統，而且可以和控制設備構成自動控制系統。在儀器計量系統方面，示波器、頻譜儀、信號發生器、邏輯分析儀、電壓電流表是科研機關、企業研發實驗室、大專院所的必備測量設備。隨著計算機技術在測繪系統的廣泛應用，傳統的儀器設備缺乏相應的計算機接口，因而配合數據采集及數據處理十分困難。而且，傳統儀器體積相對龐大，多種數據測量時常常感到捉襟見肘，手足無措。我們常見到硬件工程師的工作臺上堆砌著紛亂的儀器，交錯的線纜和繁多待測器件。然而在集成的虛擬測量系統中，我們見到的是整潔的桌面，條理的操作，不但使測量人員從繁復的儀器堆中解放出來，而且還可實現自動測量、自動記錄、自動數據處理。其方便之極固不必多言，而設備成本的大幅降低卻不可不提。一套完整的實驗測量設備少則幾萬元，多則幾十萬元。在同等的性能條件下，相應的虛擬儀器價格要低二分之一甚至更多。虛擬儀器強大的功能和價格優勢，使得它在儀器計量領域具有很強的生命力和十分廣闊的前景。在專用測量系統方面，虛擬儀器的發展空間更為廣闊。
　　環顧當今社會，信息技術的迅猛發展，各行各業無不轉向智能化、自動化、集成化。無所不在的計算機應用為虛擬儀器的推廣提供了良好的基礎。虛擬儀器的概念就是用專用的軟硬件配合計算機實現專有設備的功能，并使其自動化、智能化。因此，虛擬儀器適合于一切需要計算機輔助進行數據存儲、數據處理、數據傳輸的計量場合。測量與處理、結果與分析相脫節的面貌將大為改觀。數據的拾取、存儲、處理、分析一條龍操作，既有條不紊又迅捷快速。推而廣之，一切計量系統，只要技術上可行，都可用虛擬儀器代替，由此可見虛擬儀器應用空間是多么的寬廣。
　　在自動控制和工業控制領域，虛擬儀器同樣應用廣泛。絕大部分閉環控制系統要求精確的采樣，及時的數據處理和快速的數據傳輸。虛擬儀器系統恰恰符合上述特點，十分適合測控一體化的設計。尤其在制造業，虛擬儀器的卓越計算能力和巨大數據吞吐能力必將使其在溫控系統、在線監測系統、電力儀表系統、流程控制系統等工控領域發揮更大的作用。