1、文獻綜述一虛擬儀器前言 虛擬儀器是一種基于計算機的自動化測試儀器系統。虛擬儀器的突出 優點在于能夠與計算機技術結合，將計算機資源與儀器硬件，數字信號處 理技術與不同功能的軟件模塊結合，組成不同的儀器功能 。用戶可根據測試的需要，自己設計所需要的儀器系統，即利用數據采集卡及計算機外 圍硬件進行信號的采集與檢測，然后用計算機所編的軟件來實現對信號的 處理、計算和分析以及對測試結果進行顯示。虛擬儀器的出現改變了原有 儀器的整體設計思路，用軟件代替了硬件。將傳統儀器由硬件實現的數據 分析與顯示功能，改由功能強大的計算機及其顯示器來完成，使工程技術 人員可以用一部筆記本電腦到現場就可輕松完成信號的采集、

2、處理及頻譜 分析和波形分析【1】。LabVIEW（ 實驗室虛擬儀器集成環境 ）是 NI 公司 （美國國家儀器公司 ） 的創新軟件產品，也是目前應用最廣、發展最快、功能最強的圖形化軟件 集成開發環境，可實現數據采集、儀器控制、過程監控和自動測試等實驗 室研究和工業自動化領域的實際任務。利用 LabVIEW 編程軟件設計虛擬儀 器，不僅能夠實現一般測量儀器的功能，還能夠根據用戶需求，自己設計 軟件部分，增加普通測量儀器不具備的其它功能【2】。二示波器原理概述 示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電 信號變換成看得見的圖象，便于人們研究各種電現象的變化過程。示波器 利用狹窄的、

3、由高速電子組成的電子束，打在涂有熒光物質的屏面上，就 可產生細小的光點。在被測信號的作用下，電子束就好像一支筆的筆尖， 可以在屏面上描繪出被測信號的瞬時值的變化曲線。利用示波器能觀察各 種不同信號幅度隨時間變化的波形曲線，還可以用它測試各種不同的電 量，如電壓、電流、頻率、相位差、調幅度等等【3】。數字示波器是數據采集， A/D 轉換，軟件編程等一系列的技術制造出 來的高性能示波器。數字示波器一般支持多級菜單，能提供給用戶多種選 擇，多種分析功能。還有一些示波器可以提供存儲，實現對波形的保存和 處理。數字示波器因具有波形觸發、存儲、顯示、測量、波形數據分析處理 等獨特優點，其使用日益普及【3】

4、。由于數字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，會產生較大的測量誤差，從而影響測試 任務。隨著電子技術的發展，數字示波器憑借數字技術和軟件大大擴展了工 作能力，早期產品的取樣率低、存在較大死區時間、屏幕刷新率低等不足 得到較大改善，以前難以觀察的調制信號、通訊眼圖、視頻信號等復合信 號越來越容易觀察【3】。數字示波器可以對數據進行運算和分析，特別適合 于捕獲復雜動態信號中產生的全部細節和異常現象，因而在科學研究、工 業生產中得到了廣泛的應用。為了讓示波器工作在合格的狀態，對示波器 定期、快速、全面的檢定，保證其量值溯源，是擺在測試工程師面前的一 項緊迫任務【4】。手工檢定效

5、率低，容易出錯，對每一種示波器的檢定需要測試工程師 翻閱大量的資料；自動測試系統具有準確快速地測量參數、直觀地顯示測 試結果、自動存儲測試數據等特性，是傳統的手工測試無法達到的。用自 動測試系統實現對示波器的程控檢定將會是儀器檢定的趨勢【4】。三虛擬儀器發展概況及前景 虛擬儀器就是利用現有的計算機，加上特殊設計的儀器硬件和專用軟 件，形成既有普通儀器的基本功能，又有一般儀器所沒有的特殊功能的高 檔、低價的新型儀器【5】。虛擬儀器的出現是儀器發展史上的一場革命， 代 表著儀器發展的最新方向和潮流， 對科學技術的發展和工業生產的進步產 生了不可估量的影響。虛擬儀器利用個人計算機強大的圖形環境和在線

6、幫 助功能，建立虛擬儀器面板，完成對儀器的控制、數據分析和顯示，代替 傳統儀器，改變傳統儀器的使用方式，提高儀器的功能和使用效率，大幅 度降低儀器價格，使用戶可以根據自己的需要定義儀器的功能。虛擬儀器 廣泛應用于電子測量、化學工業、電力工程、物礦勘探、醫療、振動分 析、聲學分析、故障診斷及教學科研等諸多領域【5】。目前，虛擬儀器在那些發達國家中設計、生產、使用已經十分普及。 在美國，虛擬儀器系統及其圖形編程語言，已成為各大學理工科學生的一 門必修課程，而在我國虛擬儀器的設計、生產、使用正在起步10。國內專 家預測，未來的幾年內，我國將有 50的儀器為虛擬儀器。屆時，國內將 有大批企業使用虛擬儀

7、器系統對生產設備的運行狀況進行實時監測。隨著 微型計算機的發展，各種有關軟件不斷誕生，虛擬儀器將會逐步取代傳統 的測試儀器而成為測試儀器的主流【6】。虛擬數字示波器，不但可以節約人力物力，還可以大大提高生產效 率，增強產品的功能價值。虛擬儀器不但使用方便快捷，維修測試也能使 工作人員減少在傳統儀器上花費的大量工作內容【7】。不僅如此，虛擬數字 示波器具有很大的機動性，隨時可以增加使用者需要的功能模塊，也方便 減少使用者不需要的功能模塊。在現實生活中，我相信虛擬儀器產品會越 來越受大眾歡迎，虛擬儀器市場也會不斷壯大【7】。利用 LabVIEW 設計的具有豐富功能的虛擬數字示波器，它不僅僅可以 具

8、備一般示波器的波形顯示功能，還能在設計中增加其他普通示波器沒有 的功能【8】。通過豐富的 LabVIEW 編程模塊，不但可以增加示波器對信號進 行處理分析的能力，還可以利用網絡系統模塊進行遠程測量和分析，大大 增強了示波器的使用價值【9】。另外，由于利用軟件編程的便利性，虛擬數 字示波器具有的模塊功能可以根據實際情況進行修改和完善，這樣不但可 以按需設計，還可以適應不同場所和環境，大大提高了工作效率【10】。四總結 虛擬數字示波器不僅能夠實現一般通用數字示波器的功能，而且充分發揮了計算機的強大功能和 LabVIEW 在儀器開發方面的靈活性，用戶可根 據需要增加儀器的功能，根據自己的喜好設計示波

9、器界面，同時可利用網 絡進行遠程測量，做到硬件資源和測試數據的共享【11】。該系統具有實際的應用價值，例如可在無人值守的基站，利用該虛擬數字示波器進行遠程監 測【12】。虛擬儀器技術經過幾年的發展，使得虛擬儀器的內涵不斷豐富，并 且也走向了標準化和開放化，虛擬儀器技術結合網絡技術，可實現以軟件 設計為核心的自動測試系統，使現代化測試向智能化、系統化和網絡化發展【13】。六參考文獻1劉君華基于 LABVIEW 的虛擬儀器的設計J 北京：電子工業出 版社，2龍志強，趙海龍虛擬儀器測試技術研究J 儀表技術，3吳志鋒.基于 Web 的虛擬儀器技術J.儀表技術,2001 (3):4143.4鄧振杰，齊建玲.基于 LabVIEW 構建虛擬儀器系統J.華北航天工業學 院學報,2001(3):1017.5劉君華.虛擬儀器圖形化編程語言 LabVIEW 教程M.西安電子科技大 學出版社,2000:14.6汪敏生丄 abVIEW 基礎教程M.北京：電子工業出版社,2002:15.7鄒翔,孫肖子.基于圖形化編程語言 LabVIEW 虛擬儀器的方法J.現代 電子技術,2003(1):3638.8潘瑩玉，王留群.談談虛擬儀器J.電信技術,2001(8):7778.9林君，謝宣松 .虛擬儀器原理及應用 M 北京:科學出版社， 200610