虚拟仪器的技术及其应用.doc

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1、精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除上海应用技术学院研究生课程（论文类）试卷2 0 1 4 /2 0 1 4 学年第 二 学期课程名称： 智能检测技术 课程代码： DZ0202003 论文题目： 虚拟仪器技术及其应用 学生姓名： 苗 继 娟 专业学号：机械制造及其自动化、136091108学院： 机械工程学院 课程（论文）成绩：课程（论文）评分依据（必填）：任课教师签字： 日期： 年 月 日课程（论文）题目：虚拟仪器技术及其应用虚拟仪器技术及其应用virtual instrument technology and its application1.课题的研究背景及意义虚拟仪器( V

2、irtual Instrument) , 实际上就是一种基于计算机的融功能强大的应用软件、高性能的模块化硬件及驱动软件于一体的自动化测试仪器系统。虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。自1986年问世以来，世界各国的工程师和科学家们都已将NI LabVIEW图形化开发工具用于产品设计周期的各个环节，从而改善了产品质量、缩短了产品投放市场的时间，并提高了产品开发和生产效率。使用集成化的虚拟仪器环境与现实世界的信号相连，分析数据以获取实用信息，共享信息成果，有助于在较大范围内提高生产效率。虚拟仪器提供的各种工具能满足我们任何项目需要。同其他技

3、术相比，虚拟仪器技术具有四大优势：性能高、扩展性强、节约时间、无缝集成。2虚拟仪器技术的国内外研究概况随着计算机技术、大规模集成电路技术和通讯技术的飞速发展，仪器技术领域发生了巨大的变化，美商国家仪器公司(Ni公司)于八十年代中期首先提出基于计算机技术的虚拟仪器的概念，把虚拟测试技术带入新的发展时期，随后研制和推出了基于多种总线系统的虚拟仪器。随着电子技术的发展，虚拟仪器的发展经历了四个时期:第一代仪器：模拟仪器。如指针式万用表，基本特征是采用模拟电子技术实现，采用指针显示结果。第二代仪器：数字化仪器。如数字电压表，将模拟信号的测量转化为数字信号的测量，并以数字方式输出结果。第三代仪器：智能仪

4、器智能仪器。内置微处理器，能进行自动测量，具有一定的数据处理能力，可取代部分脑力劳动。第四代仪器：虚拟仪器。虚拟仪器是现代计算机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，是将来仪器发展的一个重要方向。国外发展情况国外虚拟仪器技术自上世纪80年代由美国NI公司提出以来，一直成为发达国家自动测控领域的研究热点和应用前沿。近年来，世界各国的许多大型自动测控和仪器公司均相继研制了为数不少的虚拟仪器开发平台，但最早和最具影响力的还是NI公司的图形化开发平台LabVIEW。虚拟仪器在国外已发展成为一种新的产业。美国是虚拟仪器的诞生地，目前也是全球最大的虚拟仪器制造国。国内发展情况国内虚拟仪

5、器最早的研究也是从引进消化NI的产品开始。国家自然科学基金委员会也曾将虚拟仪器研究作为现代机械工程科学前沿学科之一，列入为“十五”期间优先资助领域。目前有些研究已取得可喜成绩，如863项目“虚拟仪器关键技术的研究及其产业化”，所研制的“一体化虚拟仪器”就是一种不同于欧美虚拟仪器的技术。这项成果表明我国在虚拟仪器方面走出一条自主创新的路子。当今虚拟仪器的系统开发采用的总线包括传统的RS232串行总线、GPIB通用接口总线、VXI总线，以及已经被PC机广泛采用的USB通用串行总线和IEEE1394总 线（ 即 Firewire，也 叫 做 火 线 ）。世 界 各 国 的公司，特 别 是 美 国NI

6、公司，为使虚拟仪器能够适应上述各种总线的配置，开发了大量的软件以及适应要求的硬件（插件），可以灵活地组建不同复杂程度的虚拟仪器自动测试系统。3.虚拟仪器的组成虚拟仪器由硬件设备与接口、设备驱动软件和虚拟仪器面板组成。其中，硬件设备与接口可以是各种以PC为基础的内置功能插卡、通用接口总线接口卡、串行口、VXI总线仪器接口等设备，或者是其它各种可程控的外置测试设备，设备驱动软件是直接控制各种硬件接口的驱动程序，虚拟仪器通过底层设备驱动软件与真实的仪器系统进行通讯，并以虚拟仪器面板的形式在计算机屏幕上显示与真实仪器面板操作元素相对应的各种控件。用户用鼠标操作虚拟仪器的面板就如同操作真实仪器一样真实与

7、方便。虚拟仪器的本质是利用现有的计算机, 加上特殊设计的仪器硬件和专用软件形成既有普通仪器的基本功能又有一般仪器所没有的特殊功能的高档低价的新型仪器。它是利用计算机强大的图形环境和在线帮助功能, 建立虚拟仪器面板, 以代替传统仪器完成对仪器的控制、数据分析和显示功能。虚拟仪器的发展随着微机的发展和采用总线方式的不同，可分为五种类型：1、PCI总线插卡型虚拟仪器2、并行口式虚拟仪器3、GPIB总线方式的虚拟仪器4、VXI总线方式虚拟仪器5、PXI总线方式虚拟仪器与传统仪器相比, 虚拟仪器具有高效、开放、易用灵活、功能强大、性价比高、可操作性好等明显优点, 具体表现为:1智能化程度高, 功能强大；

8、2扩展性强, 费效比高；3操作简便, 直观友好。4、虚拟仪器技术的主要应用虚拟仪器由于其功能灵活，很容易构建，所以应用面极为广泛。尤其在科研、开发、测量、计量、测控等领域更是不可多得的好工具。在测量系统方面，虚拟仪器的应用空间更为广阔。环顾当今社会，随着信息技术的迅猛发展，各行各业舞步转向智能化、自动化、集成化。无所不在的计算机应用成为虚拟仪器的推广提供了良好的基础。虚拟仪器的概念就是用专用的软硬件配合计算机实现专用设备的数据处理、数据传输的计量场合。测量与处理，结果与分析相脱节的面貌将大为改观。数据的拾取、储存、处理、分析一条龙操作，及有条不紊又迅捷快速。推而广之，一切计量系统，只要技术上可

9、行，都可用虚拟仪器代替。在自动控制和工业控制领域，虚拟仪器同样广泛应用，绝大部分闭环控制系统要求精确地采样，及时的处理数据和快速地传输数据。虚拟仪器系统恰恰符合上述特点，十分适合测控一体的设计尤其在制造业，虚拟仪器的卓越据算能力和巨大的数据吞吐能力必将使其在温控系统、在线检测系统、电力仪表系统、流程控制系统等工控领域发挥更大的作用。虚拟仪器技术在医学中的应用。在医学领域中医用泵是用来向病人输液的设备， 医务人员通过它还可获得诊断信息，因此，对泵的精度有较高的要求。IEC 提出了一种较完善的测试标准；（1）测量输液开始后的流速； （2）测定不同时间间隔流速的相对变化，以描述泵的性能。为了简化数据

10、采集和分析，减少测试时间和操作的间断次数，研发人员用虚拟仪器软件 LabVIEW 开发了一套计算机化的自动测试系统。虚拟仪器技术在农业中的应用。几年前，美国 Geomatica，Inc.利用虚拟仪器技术开发了一套AgriMate自动灌溉系统，系统中的现场处理器由运于LabVIEW 的个人计算机控制（它利用 RS-232 串行通信口与计算机连接）。 现场处理器配置了模拟输入、锁存和继电器板， 各种检测器和传感器以星形排列的方式与它相连。LabVIEW 图形化用户接口提供给农民一个总的状态面板。这些状态用定做的指示器识别，它们类似农民关心的不同领域，如水箱水位，泵和阀门状态，温度、土壤湿度和性能报

11、警。 这些定做的目标能方便地用 LabVIEW 输入和激励；农民只要监测这个状态面板和简单地注视指示器的颜色，即可监测整个系统。绿色表示系统部件工作正常，红色表示此部件需要注意，屏幕右边的按钮用来研究状态由绿变红的原因。参考文献1 Olli Aumala.Turning interference and noise into improved resolution. Measurement . 1996 2 F.V.Topalis,I.F.Gonos,G.A.Vokas.Arbitrary waveform generator for harmonic distortion tests on

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