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1 虛擬儀器的特點(diǎn)和構(gòu)成
1 U6 K/ e' F/ {0 t _ 1.1 虛擬儀器的特點(diǎn)
9 S( h1 N$ A! g8 h5 E 與傳統(tǒng)儀器相比,虛擬儀器具有高效、開放、易用靈活、功能強(qiáng)大、性價(jià)比高、可操作性 好等明顯優(yōu)點(diǎn),具體表現(xiàn)為:; S+ @, |* x& ]
智能化程度高,處理能力強(qiáng) 虛擬儀器的處理能力和智能化程度主要取決于儀器軟件水平。用戶完全可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求,將先進(jìn)的信號處理算法、人工智能技術(shù)和專家系統(tǒng)應(yīng)用于儀器設(shè)計(jì)與集成,從而將智能儀器水平提高到一個(gè)新的層次。
) v% _9 I/ s3 x3 b# Z. h 復(fù)用性強(qiáng),系統(tǒng)費(fèi)用低 應(yīng)用虛擬儀器思想,用相同的基本硬件可構(gòu)造多種不同功能的測試分析儀器,如同一個(gè)高 速數(shù)字采樣器,可設(shè)計(jì)出數(shù)字示波器、邏輯分析儀、計(jì)數(shù)器等多種儀器。這樣形成的測試儀 器系統(tǒng)功能更靈活、更高效、更開放、系統(tǒng)費(fèi)用更低。通過與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接,還可實(shí)現(xiàn)虛 擬儀器的分布式共享,更好地發(fā)揮儀器的使用價(jià)值。' h6 I( E" P! Q7 ?2 M5 J+ d7 W
可操作性強(qiáng),易用靈活 虛擬儀器面板可由用戶定義,針對不同應(yīng)用可以設(shè)計(jì)不同的操作顯示界面。使用計(jì)算機(jī)的 多媒體處理能力可以使儀器操作變得更加直觀、簡便、易于理解,測量結(jié)果可以直接進(jìn)入數(shù) 據(jù)庫系統(tǒng)或通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。測量完后還可打印、顯示所需的報(bào)表或曲線,這些都使得儀器的 可操作性大大提高而且易用、靈活。
4 @) Y, M+ Q! f8 z+ V1 V 1.2 虛擬儀器的構(gòu)成
8 [4 S% r$ R' t& k+ G/ i 虛擬儀器的構(gòu)建主要從硬件電路的設(shè)計(jì)、軟件開發(fā)與設(shè)計(jì)2個(gè)方面考慮。8 _- I/ M M) `! Q& \. o
硬件電路的設(shè)計(jì)主要根據(jù)用戶所面對的任務(wù)決定,其中接口設(shè)計(jì)可選用的接口總線標(biāo)準(zhǔn)包 括GP IB總線、VXI總線等。推薦選用VXI總線。因?yàn)樗哂型ㄓ眯詮?qiáng)、可擴(kuò)充性好、傳輸速 率高、抗干擾能力強(qiáng)以及良好的開放性能等優(yōu)點(diǎn),因此自1987被首次推出后迅速得到各大儀 器生產(chǎn)廠家的認(rèn)可,目前VXI模塊化儀器被認(rèn)為是虛擬儀器的最理想平臺,是儀器硬件的發(fā) 展方向。由于VXI虛擬儀器的硬件平臺的基本組成是一些通用模塊和專用接口。因此硬件電 路的設(shè)計(jì)一般可以選擇用現(xiàn)有的各種不同的功能模塊來搭建。通用模塊包括:信號調(diào) 理和高速數(shù)據(jù)采集;信號輸出與控制;數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理。這3部分概括了數(shù)字化儀 器的基本組成。將具有一種或多種功能的通用模塊組建起來,就能構(gòu)成任何一種虛擬儀器。 - Y. m3 G0 y7 P, k) q% l, N
例如使用高速數(shù)據(jù)采集模塊和高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊就能構(gòu)成1臺示波器、1臺數(shù)字化儀或 1臺頻譜分析儀;使用信號輸 出與控制模塊和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊就能構(gòu)成1臺函數(shù)發(fā)生器、 1臺信號源或1臺控制器。專用接口是針對特定用途儀器需要的設(shè)計(jì),也包括一些現(xiàn)場總線 接口和各類傳感器接口。系統(tǒng)的主要硬件包括控制器、主機(jī)箱和儀器模塊。常用的控制方案 有GPIB總線控制方式的硬件方案、MXI總線控制方式的硬件方案、嵌入式計(jì)算機(jī)控制方式的 硬件方案3種。VXI儀器模塊又稱為器件(devices)。VXI有4種器件:寄存器基器件、消 息基器件、存儲器器件和擴(kuò)展器件。存儲器器件不過是專用寄存器基器件,用來保存和傳輸 大量數(shù)據(jù)。擴(kuò)展器目前是備用件,為今后新型器件提供發(fā)展通道。將VXI儀器制作成寄存器 基器件,還是消息基器件是首先要做出的決策。寄存器基器件的通信情況極像VME總線器件 ,是在低層用二進(jìn)制信息編制程序。他的明顯優(yōu)點(diǎn)在于速度寄存器基器件完全是在 直接 硬件控制這一層次上進(jìn)行通信的。這種高速通信可以使測試系統(tǒng)吞吐量大大提高。 |
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