4)无缝集成
虚拟仪器的本质就是软硬件的集成。随着产品功能的设计不断趋于复杂,检测一个产品需要多种仪器进行,这样的检测将会话费大量的人力物力。虚拟仪器技术的多个标准接口为我们解决了上述问题,只需要将多个测量设备集成到一个检测系统中即可,大大减少了工作量。
5)系统开放性好
虚拟仪器可以其他设备互联,甚至可以通过互联网实施对无人员监控现成的监测与管理,这些特性都增加了虚拟仪器计算的应用领域。
下面对传统仪器与虚拟仪器的性能指标做了比较,如图1.2中所示[11-12]。
虚拟仪器与传统仪器的性能特点比较
3 虚拟仪器硬件技术
虚拟仪器通过硬件接口电路,对需要测量的输入信号进行采集、放大、模拟信号与数字信号转换等;PC的任务是完成数据的处理和显示。虚拟仪器硬件技术主要包括:模拟仪器技术、数字化仪器技术、智能化仪器技术和虚拟仪器技术。从发展路线来看,虚拟仪器有两个发展方向:一个是高性能,低成本的发展方向,即PC插卡、并口式、串口USB式;另一个是高精准度、高速和大型自动化的设备发展方向,即GPIB-VXI-PXI[13]。
(1) PC插卡这一类的虚拟仪器主要是借助了PC的数据采集卡与专业软件相结合的特性,来完成具体的信号数据采集与处理的任务;并口式的虚拟仪器则是把所有的硬件集成在一个精巧的采集盒上,通过在计算机平台运行专业的软件来完成虚拟仪器的各种功能;USB串行总线是新发展起来的总线,其拥有传输速度快、扩展性强、支持热插拔等特点。随着USB技术的发展,USB总线虚拟仪器有着广阔的发展前景[14]。
(2) 因为不同厂商的专业需求不同,所以GPIB接口总线为其使用的虚拟仪器提供了标准接口,这是最早被广泛应用的接口总线。一套完整的GPIB系统由一台PC机、一块GPIB接口卡和一些GPIB形式的仪器组成。这套GPIB系统的优点就是结构与操作简单和成本较低,适用于台式仪器、精度要求高和没有传输限制的测量领域,因此,GPIB目前仍占有一定市场。1987年开发的VXI总线仪器提高了虚拟仪器的标准化,VXI的开放性强,模块之间的可重复率高,而且数据的输入与输出能力极强,精确度也是极高,随着这些年的发展,所以得到了各行各业广泛的关注和应用。经过几年的发展,VXI总线成为了21世纪的主流总线。1997年9月,PXI总线形式被NI公司开发出来,其核心是高速的PCI计算机结构和Windows窗口软件,之后渐渐发展成为了当今主流台式机设计标准,PXI实现了计算机的高性能和PCI仪器的扩展完美结合,并以此形成了主流的虚拟仪器检测平台[15]。