虛擬儀器的發展歷史和VXI與PXI儀器的特點與應用說明

　　第一章 緒 論

　　虛擬儀器的出現與發展，為自動測試領域帶來了一次新技術革命。本章簡要回顧了虛擬儀器的發展歷史，分析了以VXI儀器為代表的虛擬儀器的特點與應用，引出了虛擬儀器系統的概念，重點介紹了虛擬儀器系統結構及其規范。本書的以后各章，均基于虛擬儀器系統結構而展開。

　　1.1 虛擬儀器

　　眾所周知，測量是人類認識自然、改造自然的一種手段，通過測量人們可以對客觀世界取得定量的信息，儀器是測量中必不可少的工具。電子測量是利用電子學的理論和技術對電量和非電量進行觀察和測量的裝置和系統。隨著電子技術的發展及其在各方面的廣泛應用，對于測量和儀器提出了更高的要求，測試項目和范圍與日俱增，測試精度和測試速度要求急劇提高。

　　七十年代以來，是電子測量和儀器領域發生飛躍變化的年代，微計算機的問世和大規模集成電路的發展對這一領域產生了革命性的影響。在測試系統中，對儀器的“智能”要求越來越高，儀器中微機的任務不斷加重，儀器在很多方面逐漸向微計算機靠攏。此外，隨著微計算機和智能儀器的普及，測試系統中包含的重復部件越來越多，而冗余的部件往往不能容錯。因此，需要統籌地考慮儀器與計算機之間的系統結構。在這種背景下，1982年出現了一種與PC機配合使用的模塊式儀器，自動測試系統結構也從傳統的機架層迭式結構發展成為模塊式結構。

　　與傳統儀器不同的是，模塊式儀器本身不帶儀器面板，因此必須借助于PC機強大的圖形環境和在線幫助功能，建立圖形化的“虛擬的”儀器面板，完成對儀器的控制、數據分析與顯示。這種與PC機結合構成的，包含實際儀器使用與操作信息軟件的儀器，被稱為“虛擬儀器”。

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　　與傳統儀器相比，虛擬儀器具有以下幾個性能特點：

　　1、 虛擬儀器的硬、軟件具有開放性、模塊化、可重復使用及互換性等特點。為提高測試系統的性能，可以方便地加入一個通用儀器模塊或更換一個儀器模塊，而不用購買一個全新的系統，有利于測試系統的擴展。

　　2、 可由用戶自定義儀器功能。由于儀器的功能可在用戶級上產生，故它不再完全由儀器生產廠家來確定，用戶可以根據自己的需要，通過增加或修改軟件，為虛擬儀器加入新的測量功能，而不用購買一臺新的儀器。

　　3、 數據處理能力強。由于借助于計算機，虛擬儀器可以實現過去比基于微處理機內核儀器復雜許多的數據處理、分析與顯示能力，并可利用數據文件或數據庫格式進行數據的存儲與恢復。

　　隨著軟件在儀器系統中的權重越來越大的趨勢，虛擬儀器的概念也進一步得到擴充。著名的儀器廠家美國NI（National Instrument）公司甚至提出了“軟件就是儀器”的口號，將自動測試系統中所有獨立的模塊都稱為虛擬儀器（包括采集、分析計算及顯示等各個過程與函數）或者稱為子虛擬儀器（SubVI），通過虛擬儀器層次化的結合，構建復雜的虛擬儀器系統。在這個層次上，虛擬儀器的概念已經抽象化，并不再等同于一個硬件實體。然而，這個觀點尚未被儀器領域完全接受，為了不使概念混淆，本書在所論及的虛擬儀器（VI），仍是指與傳統儀器相對的模塊化儀器實體（包括硬件模塊與軟件模塊），而將NI公司提出的虛擬儀器稱為抽象的虛擬儀器（AVI—Abstract Virtual Instrument），以示與實體化的虛擬儀器區別。