什么是虛擬儀器？與傳統儀器的比較分析

1.虛擬儀器

虛擬儀器是結合具有優良性能的測試測量硬件，借助相應的開發平臺編寫具有虛擬操作面板的測試軟件來完成人機交互功能，按照實際需求完成測試測量的技術。20世紀80年代，NI公司創新性地提出虛擬儀器(VI)這一概念，“軟件即儀器”的理念表明VI核心為借助軟件來實現儀器的部分或者是全部功能。

2.虛擬儀器的構成

虛擬儀器主要由硬件和軟件兩部分組成，其中硬件是基礎，軟件為核心。虛擬儀器硬件一部分是各種型號的通用類型計算機，如筆記本電腦和臺式機等，用來搭載軟件部分，另一部分是直接或間接接觸待檢測部件的測試用硬件。軟件部分包括通用計算機的操作系統、驅動程序和操作軟件，驅動程序用來連接并控制測試用硬件，操作軟件通過友好的人機界面使用戶與虛擬儀器系統完成交互，它在虛擬儀器中十分重要，一方面要完成對測試用硬件的控制操作，另一方面完成對硬件采集到的數據的顯示、處理。

3.虛擬儀器的種類

按照測試用硬件構成形式來分，典型的虛擬儀器有以下幾類：基于通用接口總線(General Purpose Interface Bus，GPIB)的虛擬儀器系統、基于VXI(VME bus extensions for instrumentation)總線式的虛擬儀器系統、基于外圍設備互連總線 (PCI extensions for Instrumentation，PXI)的虛擬儀器系統、基于數據采集卡的虛擬儀器系統。

4.虛擬儀器與傳統儀器的比較

(1)開發周期短，人機交互能力強

“軟件即核心”是虛擬儀器的理念，軟件所能提供的一個重要優勢就是模塊化。著手一個綜合性測試測量項目時，開發人員一般地會根據不同功能將任務需求分成幾個單元，被拆分的子任務單元更容易開發和測試，同時也減少了完整項目中各子單元的依賴關系，降低了意外發生幾率?？梢栽O計不同的虛擬儀器來執行各個子任務，然后再將它們整合集成到一個完整的系統中執行大型測試測量任務。用戶在選擇好用于測試測量的通用性硬件之后，可以根據自己的功能需求編輯出軟件，更容易滿足自己的使用風格。當需要對另一個領域進行測試測量時，適當的更換測試硬件甚至是不需要更換，然后對應用軟件進行修改，就是另一套不同領域的儀器，大大縮短了研發時間。

(2)靈活性較高，智能化程度高

虛擬儀器的大部分功能都是利用計算機進行軟件編程實現的，用戶對于虛擬儀器具有二次開發權，可以根據測量測試的實際需求來增加或者減少軟件的功能。此外，有了功能強大的軟件幫助，可以為儀器設備設置智能化的決策功能。用戶可以把一些前沿的算法如神經網絡、專家系統等嵌入到虛擬儀器當中，從而提高儀器的智能化程度。

(3)系統開發成本低

虛擬儀器是以軟件為核心，硬件部分大多是通用的計算機和適合某領域的測試硬件，這類測試硬件大多也是通用的，只需要按照測試測量的功能需求完成軟件的編寫就可以實現數據的采集、分析等功能，縮短儀器的上市時間，這就使得虛擬儀器的研發和運維成本較傳統儀器大大降低。

以上梳理了虛擬儀器的定義、種類及其與傳統儀器的區別，希望對你有所幫助，如果你想了解更多相關內容，敬請關注三個皮匠報告的行業知識欄目。

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