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什么是虚拟仪器?

sj1127  发表于 2007/3/31 12:44:16      989 查看 0 回复  [上一主题]  [下一主题]

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什么是虚拟仪器?
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虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件,结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面,模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成,标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。这也正是NI近30年来始终引领测试测量行业发展趋势的原因所在。只有同时拥有高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台这三大组成部分,才能充分发挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强、开发时间少,以及出色的集成这四大优势。

虚拟仪器技术的三大组成部分:

1.高效的软件

软件是虚拟仪器技术中最重要的部份。使用正确的软件工具并通过设计或调用特定的程序模块,工程师和科学家们可以高效地创建自己的应用以及友好的人机交互界面。NI公司提供的行业标准图形化编程软件——LabVIEW,不仅能轻松方便地完成与各种软硬件的连接,更能提供强大的后续数据处理能力,设置数据处理、转换、存储的方式,并将结果显示给用户。此外,NI 提供了更多交互式的测量工具和更高层的系统管理软件工具,例如连接设计与测试的交互式软件SignalExpress、用于传统C语言的LabWindows/CVI、针对微软Visual Studio的Measurement Studio等等,均可满足客户对高性能应用的需求。
有了功能强大的软件,您就可以在仪器中创建智能性和决策功能,从而发挥虚拟仪器技术在测试应用中的强大优势。

2.模块化的I/O硬件

面对如今日益复杂的测试测量应用,NI提供了全方位的软硬件的解决方案。无论您是使用PCI, PXI, PCMCIA, USB或者是1394总线,NI都能提供相应的模块化的硬件产品,产品种类从数据采集、信号条理、声音和振动测量、视觉、运动、仪器控制、分布式I/O到CAN接口等工业通讯,应有尽有。NI高性能的硬件产品结合灵活的开发软件,可以为负责测试和设计工作的工程师们创建完全自定义的测量系统,满足各种独特的应用要求。
目前,NI已经达到了每2个工作日推出一款硬件产品的速度,大大拓宽了用户的选择面:例如NI新近推出的新一代数据采集设备——先期推出的20款M系列DAQ卡,就为数据采集领域设定了全新的标准。

3.用于集成的软硬件平台

NI首先提出的专为测试任务设计的PXI硬件平台,已经成为当今测试、测量和自动化应用的标准平台,它的开放式构架、灵活性和PC技术的成本优势为测量和自动化行业带来了一场翻天覆地的改革。由NI发起的PXI系统联盟现已吸引了68家厂商,联盟属下的产品数量也已激增至近千种。
PXI作为一种专为工业数据采集与自动化应用度身定制的模块化仪器平台,内建有高端的定时和触发总线,再配以各类模块化的I/O硬件和相应的测试测量开发软件 ,您就可以建立完全自定义的测试测量解决方案。无论是面对简单的数据采集应用,还是高端的混合信号同步采集,借助PXI高性能的硬件平台,您都能应付自如。这就是虚拟仪器技术带给您的无可比拟的优势。

虚拟仪器技术的四大优势:

性能高
虚拟仪器技术是在PC技术的基础上发展起来的,所以完全“继承”了以现成即用的PC技术为主导的最新商业技术的优点,包括功能超卓的处理器和文件I/O,使您在数据高速导入磁盘的同时就能实时地进行复杂的分析。此外,不断发展的因特网和越来越快的计算机网络使得虚拟仪器技术展现其更强大的优势。

扩展性强
NI的软硬件工具使得工程师和科学家们不再圈囿于当前的技术中。得益于NI软件的灵活性,只需更新您的计算机或测量硬件,就能以最少的硬件投资和极少的、甚至无需软件上的升级即可改进您的整个系统。在利用最新科技的时候,您可以把它们集成到现有的测量设备,最终以较少的成本加速产品上市的时间。

开发时间少
在驱动和应用两个层面上,NI高效的软件构架能与计算机、仪器仪表和通讯方面的最新技术结合在一起。NI设计这一软件构架的初衷就是为了方便用户的操作,同时还提供了灵活性和强大的功能,使您轻松地配置、创建、发布、维护和修改高性能、低成本的测量和控制解决方案。

无缝集成
虚拟仪器技术从本质上说是一个集成的软硬件概念。随着产品在功能上不断地趋于复杂,工程师们通常需要集成多个测量设备来满足完整的测试需求,而连接和集成这些不同设备总是要耗费大量的时间。NI的虚拟仪器软件平台为所有的I/O设备提供了标准的接口,帮助用户轻松地将多个测量设备集成到单个系统,减少了任务的复杂性。


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所谓虚拟仪器,即是将现有的计算机主流技术与革新的灵活易用的软件和高性能模块化硬件结合在一起,建立起功能强大又灵活易变的基于计算机的测试测量与控制系统来替代传统仪器(价格昂贵,功能单一)的功能。这种方式不但让您享用到普通PC机不断发展的性能,还可体会到完全自定义的测量和自动化系统功能的灵活性,最终构建起满足特定需求的系统。


借用NI提供的软硬件平台,您可以建立起功能强大的虚拟仪器系统,在整个企业内的各个环节提高工作效率和性能——从产品研发、设计到生产线现场产品生产。即使您的产品市场需要不断转换,这些测量和自动化方案也能通过简单调整满足您不断变化的需求。


近年来,随着NI不断推出新产品,虚拟仪器的优势也逐渐扩展到各个工业领域。这些新产品包括:全球60多家公司联盟共同支持的标准技术—PXI模块化测量平台,TestStand测试执行管理软件,基于PC机的图像采集和运动控制软件与硬件,FieldPoint分布式I/O和控制产品。
     

标准商业技术
虚拟仪器工具的持续发展依靠标准商业技术的不断进步,如个人电脑元件和因特网。这些商业技术的突飞猛进带来性能改进和大批量市场运做的成本降低。因为NI的虚拟仪器产品使用这些技术,因此这从本质上就确保我们能够以更低的价格为客户提供更出色的性能。举例来说,LabVIEW图形化开发软件兼容最新的Windows, MacOS, Linux和其他操作系统,为使用者带来结合简便易用图形化功能,同时又具有高性能多线程执行功能的开发环境。NI仪器硬件设备充分利用PCI和USB计算机总线的性能,高速将数据传送到内存。最终来说,无论是软件还是硬件产品,它们都建立在个人或嵌入式计算机系统在内存芯片、处理器和显示技术快速进步的基础上。

一旦NI的虚拟仪器工具在整个企业内贯穿运用,则公司在设计到生产的每一步工作都将变得更有效率,这意味着大幅缩短产品的上市时间。

功能强大的软件是虚拟仪器的核心
想要更快地将更高质量的产品引入市场,您需要迅速建立自动化测量系统,以便完成设计认证和产品测试过程。一般来说,这些系统要求在最短的停机时间内,在多个工作现场迅速完成配置。同时,您还需要经常对这些系统进行维护。我们高效率的软件能帮助您以更低的成本完成所面临的任务。

NI公司的软件工具由测量驱动程序和仪器驱动软件、应用开发环境(如LabVIEW, LabWindows/CVI, 和Measurement Studio)和高阶测试与数据管理工具三部分共同组成。利用这种集成式的软件构造,您就可以自由地定义和生成功能强大的测量与控制系统。

通过降低多种测量设备集成在一起使用的复杂性,NI的集成式软件架构减少了建立一个高级测量系统所需要花费的时间和金钱。有了NI的软件,您就相当于拥有所有I/O设备的标准接口和配置工具,这些软件工具将让您从繁琐的编程工作中解放出来。

NI的软件不但提供了与Windows 2000, Windows XP, 和Mac OS等操作系统兼容的架构,同时也支持跨平台操作,如嵌入式,台式和分布式系统。通过使用隶属于该架构的简单易用的开发环境,如LabVIEW,您可以在很短的时间内完成测量与控制系统的模拟,原型建立,设计,配置和修改等任务;同时与最新的技术革新保持同步发展。

最后,NI架构还为系统提供管理功能:其完全客户定制的测试管理软件满足您测量和控制需求;其各种灵活的工具能从测量系统服务器的大量数据上摘取和分析有用的测试数据。

模块式硬件
NI的虚拟仪器测量设备将仪器和数据采集的元件合而为一成为新工具,能够以更加便宜的价格,为使用者提供高精度模拟性能,严格的测量同步功能,以及与计算机密切集成的特征。

在虚拟仪器解决方案中,信号先由硬件进行数字化,再利用软件对数字化的信号进行测量。您可根据应用系统要求的采样速率和分辨率,对信号进行定义。虚拟仪器硬件利用现成的模拟和数字转换器对真实信号进行数字化。电信和多媒体工业的进展不断推动模-数转换器的速度和分辨率向前发展。

虚拟仪器体系结构图(见附件)

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