虚拟仪器的前世今生,也就NI能用一张图讲清!

谈及虚拟仪器的起源之前，

我们先来回顾一下传统仪器仪表的发展历程。

Long long ago，

我们的仙人发明的“罗盘”

（即先人发明的指南针，利用磁针和地球磁场）

可以算作最早的仪器仪表了。



直到1831年法拉第发现了电磁感应现象，

人们才开始利用电磁技术

依靠机械式指针来测量各类物理量，

开启了电磁机械指针式仪表时代。



步入20世纪，随着电子技术的迅猛发展，

人类经过了模拟式仪表阶段（20世纪初）

和数字式仪器阶段（20世纪50年代）。



从上图不难看出，相比模拟信号，

数字信号有着稳定、准确、直观的优点，

因此数字仪器也很快取代了模拟仪器。



随着大型集成芯片的不断发展，

微信计算机开始嵌入到数字仪器中，

智能仪器得以出现。



因为结合了计算机技术，

智能仪器在测量结果的同时，

还能实现运算、判断、存储及自控，

在测量速度与精度方面更是实现了质的飞跃。





智能仪器一统天下的时候，

虚拟仪器技术无声孕育着。

最初，“虚拟仪器”的概念

是跟智能仪器一并提出的。

先是有人在计算机内部增加一些插件或者外附插件箱

（即将各种测量电路插件接于PC内部总线），

辅以某些软件以实现传统仪器的功能，

人们称之为PC仪器或者个人仪器。



1986年，

美国国家仪器公司（National Instruments，NI）

正式提出虚拟仪器（Virtual Instrument，VI）的概念，

并推出图形化虚拟仪器专用开发平台LabVIEW1.0。

这一年，可以称为“虚拟仪器元年”。



而在当今，随着PCI总线方式、

并行口式、GPIB总线方式、

VXI总线方式和PXI总线方式

这五种虚拟仪器技术的发展与成熟，

虚拟仪器已成为了当前国内外测试技术的主要发展方向。





它的实质是在电脑上

虚拟出与传统仪器相似的显示面板，

通过鼠标和键盘操纵面板上的虚拟按钮、开关、旋钮

来实现传统仪器的各种功能操作，

所以看上去就像一台虚拟出来的传统仪器。

下图展示的就是一个典型的虚拟仪器面板。





虚拟仪器除了拥有传统仪器的

数据采集、分析、判断、显示及存储等基本功能外，

还彻底改变了传统仪器由生产厂家定义功能的模式。



传统仪器就好比计划经济大食堂，做啥你吃啥！

虚拟仪器改为用户定义功能，想吃啥就做啥！







LabVIEW采用的是图形化编程方式，

用图标代替文本行创建应用程序，

然后用连线来控制程序的执行顺序，

类似于流程图。

LabVIEW还提供很多外观与传统仪器

（如示波器、万用表）类似的空间，

以方便创建虚拟仪器面板。





LabVIEW可以理解为乐高积木。

当你需要搭建一所房子时，

不需要搬砖堆砌，

只要将不同原件（例如墙、屋顶、大门等）

有序地组合在一起就OK了。

顺便说一句，有种可编程的“乐高积木”用的就是LabVIEW编程。

肉包子的核心是肉馅，

但是没有了面皮，肉包子只能叫肉丸。

所以纵使虚拟仪器以软件为核心，

硬件技术的支持也是必不可少的，

尤其是通讯总线技术。



就像积木也拥有众多品牌一样，

虚拟仪器的总线技术也分为

GPIB、串口、并口、USB、IEEE-1394、VXI和PXI等，

而其中最常见的是VXI和PXI，

后者依旧来自NB的美国国家仪器公司NI。



如今，随着计算机性价比的不断提高，

虚拟仪器的价格也更为大众化

并广泛应用于电子测量、航天航空、

振动分析、铁路交通、地质勘探、

生物医疗、教学及科研等诸多方面。

随着电子技术、计算机技术、网络技术等相关技术的发展，

虚拟仪器灵活开放的优势更加明显，

正在成为测试仪器的主流。