虚拟仪器的不同发展类型

2023-06-22 理论教育版权反馈

【摘要】：虚拟仪器根据采用总线方式的不同，可分为五种类型。另外，ISA总线的虚拟仪器已经淘汰，PCI总线的虚拟仪器价格比较昂贵。虚拟仪器的发展过程有两条线：GPIB→VSI→PXI总线方式。综上所述，虚拟仪器的发展取决于三个重要因素：① 计算机是载体；② 软件是核心；③ 高质量的A/D采集卡及调理放大器是关键。

虚拟仪器根据采用总线方式的不同，可分为五种类型。

1.PC总线——插卡型虚拟仪器

这种方式借助于插入计算机内的数据采集卡与专用的软件（如Labview）相结合（注：美国NI公司的Labview是图形化编程工具，它可以通过各种控件自己组建各种仪器。Labview/cvi是基于文本编程的高效的编程工具），通过三种编程语言Visual C++、Visual Basic、Labview/cvi构成测试系统。它充分利用了计算机的总线、机箱、电源及软件的便利，但是受PC机机箱和总线限制，且有电源功率不足、机箱内部的噪声电平较高、插槽数目不多、插槽尺寸较小、机箱内无屏蔽等缺点。另外，ISA总线的虚拟仪器已经淘汰，PCI总线的虚拟仪器价格比较昂贵。

2.并行口式虚拟仪器

最新发展的一系列可连接到计算机并行口的测试装置，把仪器硬件集成在一个采集盒内，仪器软件装在计算机上，通常可以完成各种测量测试仪器的功能，可以组成数字存储示波器、频谱分析仪、逻辑分析仪、任意波形发生器、频率计、数字万用表、功率计、程控稳压电源、数据记录仪、数据采集器。美国LINK公司的DSO-2XXX系列虚拟仪器的最大好处就是可以与笔记本计算机相连，方便野外作业，又可与台式PC机相连，实现台式和便携式两用，非常方便。由于其价格低廉、用途广泛，特别适合于研发部门和各种教学实验室应用。

3.GPIB总线方式的虚拟仪器

GPIB技术是IEEE488标准的虚拟仪器早期的发展阶段。它的出现使电子测量独立的单台手工操作向大规模自动测试系统发展，典型的GPIB系统由一台PC机、一块GPIB接口卡和若干台GPIB形式的仪器通过GPIB电缆连接而成。在标准情况下，一块GPIB接口可带多达14台仪器，电缆长度可达40 m。GPIB技术可用计算机实现对仪器的操作和控制，替代传统的人工操作方式；可以很多方便地把多台仪器组合起来，形成自动测量系统。GPIB测量系统的结构和命令简单，主要应用于台式仪器，适合于精确度要求高，但不要求计算机高速传输时的应用。

4.VXI总线方式虚拟仪器

VXI总线是一种高速计算机总线VME总线在VI领域的扩展，它具有稳定的电源，强有力的冷却能力和严格的RFI/EMI屏蔽。由于它的标准开放、结构紧凑、数据吞吐能力强、定时和同步精确、模块可重复利用、众多仪器厂家支持的优点，很快得到广泛的应用。经过十多年的发展，VXI系统的组建和使用越来越方便，尤其在组建大、中规模自动测量系统，以及对速度、精度要求高的场合，有其他仪器无法比拟的优势。然而，组建VXI总线要求有机箱、零槽管理器及嵌入式控制器，造价比较高。

5.PXI总线方式虚拟仪器

PXI总线方式是PCI总线内核技术增加了多板同步触发总线的技术规范和要求形成的，以用于相邻模块的高速通信。PXI具有高度可扩展性，它具有8个扩展槽，而台式PCI系统只有3或4个扩展槽，通过使用PCI-PCI桥接器，可扩展到256个扩展槽，台式PC的性能价格比和PCI总线面向仪器领域的扩展优势结合起来，将形成未来的虚拟仪器平台。

虚拟仪器的发展过程有两条线：

（1）GPIB→VSI→PXI总线方式（适合大型高精度集成系统）。

GPIB 于1978年问世，VXI于1987年问世，PXI于1997年问世。

（2）PC插卡→并口式→串口USB方式（适合于普及型的廉价系统，有广阔的应用发展前景）。

PC插卡式于80年代初问世，并行口方式于1995年问世，串口USB方式于1999年问世。

综上所述，虚拟仪器的发展取决于三个重要因素：① 计算机是载体；② 软件是核心；③ 高质量的A/D采集卡及调理放大器是关键。

无论哪种VI系统，都是将硬件仪器（调理放大器、A/D卡）搭载到笔记本计算机、台式PC 或工作站等各种计算机平台上，加上应用软件而构成的。它实现了计算机的全数字化采集、测试、分析，其发展与计算机的发展完全同步，可以看到VI具有强大的灵活性和生命力。VI的崛起是测试仪器技术的一次“革命”，是仪器领域的一个新的里程碑。未来的VI完全可以覆盖计算机辅助测试（CAT）的全部领域，几乎能替代所有的模拟测试设备，前景十分光明。基于计算机的全数字测量分析是采集测试分析的未来。

虚拟仪器的不同发展类型

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