虛擬儀器

虛擬儀器是充分利用計算機技術，并可由用戶自己設計、自己定義的儀器。它通常由計算機、儀器模塊和軟件三部分組成。儀器模塊的功能主要靠軟件實現，通過編程在顯示屏上構成波形發(fā)生器、示波器或數字萬用表等傳統(tǒng)儀器的軟面板，而波形發(fā)生器發(fā)生的波形、頻率、占空比、幅值、偏置等，或者示波器的測量通道、標尺比例、時基、極性、觸發(fā)信號(沿口、電平、類型……)等都可用鼠標或按鍵進行設置，如同常規(guī)儀器一樣使用，不過，虛擬儀器具有更強的分析處理能力。隨著計算機技術和虛擬儀器技術的發(fā)展，用戶只能使用制造商提供的儀器功能的傳統(tǒng)觀念正在改變，而用戶自己設計、定義的范圍進一步擴大;同一臺虛擬儀器可在更多場合應用，比如既可在電量測量中應用，又可在振動、運動和圖像等非電量測量中應用，甚至在網絡測控中應用。

軟件技術是虛擬儀器的核心技術。常用的儀器用開發(fā)軟件有LabVIEW、LabWindows/CVI、VEE等等。這些軟件已相當完善，而且還在升級、提高。以LabVIEW為例，這是基于圖形化編程語言G的開發(fā)環(huán)境，用于如GPIB、VXI、PXI、PCI儀器及數據采集卡等硬件的系統(tǒng)構成，而且，具有很強的分析處理能力。去年，LabVIEW 6i 問世，將智能化測量與控制技術進一步擴展到了Internet網。

智能、虛擬和網絡化的新型儀器儀表

近20年來，儀器儀表發(fā)展尤為迅速，特別是這些年來計算機技術迅猛發(fā)展，廣泛滲透到儀器儀表領域，出現嶄新的一代儀器儀表——智能儀器、虛擬儀器和網絡化儀器。

智能儀器

智能儀器是將人工智能的理論、方法和技術應用于儀器，使其具有類似人智能特性或功能的儀器。為了實現這種特性或功能，智能儀器中一般都使用嵌入微處理器的系統(tǒng)芯片(SOC)、或數字信號處理器(DSP)及專用電路(ASIC)，儀器內部帶有處理能力很強的智能軟件。儀器儀表已不再是簡單的硬件實體，而是硬件、軟件相結合，軟件在儀器智能高低方面起重要作用的新型儀器。

儀器與微處理器相結合，取代了許多笨重的硬件，內部結構和前面板大為改觀，節(jié)省許多開關和調節(jié)旋鈕。微處理器通過鍵盤或遙控接口接受命令和信號，并用來控制儀器的運行，執(zhí)行常規(guī)測量，對數據進行智能分析和處理，數字顯示或傳送，而傳統(tǒng)的模擬方法是很難做到的。智能儀器具有如下特點：

(1)采集信息 借助于傳感器和變送器，按處理器的要求采集電量和非電量。

(2)與外界對話 使用智能接口進行人機對話及與外部儀器設備對話，接入自動測試系統(tǒng)，甚至接入Internet。另一方面，使用者借助面板上的鍵盤和顯示屏，可用對話方式選擇測量功能、設置參數。當然，通過顯示器等也可獲得測量結果。

(3)記憶信息 智能儀器的存儲器既用來存儲測量程序、相關的數學模型以及操作人員輸入的信息，又用來存儲以前測得的和現在測得的各種數據。

(4)處理信息 按設置的程序對測得的數據進行算術運算，求均值、對數、方差、標準偏差等數學運算FFT變換，求解代數方程，比較、判斷、推理等。

(5)控制 以分析、比較和推理的結果輸出相應的控制信息。

(6)自檢自診斷 自測試(自檢)程序對儀器自身各部分進行檢測，驗證能否正常工作。自檢及格時顯示通過信息或發(fā)出相應聲音。否則，運行自診斷程序，進一步檢查儀器的哪一部分出了故障，并顯示相應的信息。若儀器中考慮了替換方案，則經內部協(xié)調和重組還可自動修復。

(7)自補償自適應 智能儀器能適應外界的變化。比如，能自動補償環(huán)境溫度、壓力等對被測量的影響，能補償輸入的非線性，并根據外部負載的變化自動輸出與其匹配的信號等等。

(8)自校準自學習 智能儀器常常通過自校準(校準零點、增益等)來保證自身的準確度。不僅如此，它們還能通過自學習學會處理更多更復雜的測控程序。

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（責任編輯：hbz）

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