虚拟仪器讲稿

北京理工大学总线与虚拟仪器•什么是虚拟仪器•PXI与VXI总线比较与选择•PXI虚拟仪器技术国内外现状与应用实例•虚拟仪器的软件平台北京理工大学一、什么是虚拟仪器北京理工大学仪器的发展历史•第一代仪器：模拟仪器•第二代仪器：数字化仪器•第三代仪器：智能仪器•第四代仪器：虚拟仪器北京理工大学仪器的发展历史•第一代仪器：模拟仪器–如指针式万用表，它们的基本特征是采用模拟电子技术实现，采用指针显示结果。•第二代仪器：数字化仪器–数字化仪器目前相当普及，如数字电压表、频率计等。这类仪器将模拟信号的测量转化为数字信号的测量，并以数字方式输出最终结果。北京理工大学仪器的发展历史•第三代仪器：智能仪器–智能仪器内置微处理器，能进行自动测量，具有一定的数据处理能力，可取代部分脑力劳动。它的全部功能全部都是以硬件（或固化的软件）的形式存在，无论是开发还是应用，都缺乏灵活性。•第四代仪器：虚拟仪器–虚拟仪器是现代计算机技术和测量技术相结合的产物，是传统仪器观念的一次巨大变革，是将来仪器发展的一个重要方向。北京理工大学仪器技术革命•第一次仪器革命是由于数字电子技术的发展引起的，使仪器形态进入了数字化仪器时代；•第二次仪器革命是由于微处理器的大量应用引起的，使仪器形态进入了智能仪器时代；•目前，仪器领域正在进行第三次仪器革命，这次革命是由通用计算机硬软件技术的进步引起的，这次仪器革命将使仪器形态进入第四个时期：虚拟仪器时代。北京理工大学仪器的构成元素数据采集信号处理结果表达与仪器控制硬件（电子线路）硬件（电子线路）硬件（显示器与旋钮）硬件（电子线路）计算机软件（算法）计算机硬件（显示器与虚拟旋钮）传统仪器虚拟仪器计算机系统资源北京理工大学传统仪器与虚拟仪器实现测量原理比较102021)(1niirmsTrmsxnVdttfTV传统仪器信号有效值测量虚拟仪器信号有效值测量算法北京理工大学礟MathMEMORY礟ROMPROCESSORBUSConditioningTimingA/DD/ADI/OTI/ODISPLAYANDCONTROL488PORT礟MathMEMORY礟ROMControlPanelFlowPressureAlarmConditionsSTOPTemperature仪器概念的转变北京理工大学•所谓的虚拟仪器，就是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义，具有虚拟面板，测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。•“虚拟”的含义–虚拟的仪器面板–由软件实现仪器的测量功能（软件就是仪器）虚拟仪器的定义北京理工大学传统仪器虚拟仪器仪器定义厂家用户功能设定功能特定，与其它设备连接受到限制。面向应用的系统结构，可方便地与网络设备、外设和其它设备连接。关键环节硬件软件开放性封闭式系统，功能固定，不能改变。基于计算机技术的开放式系统，灵活的软件功能模块。性能价格比低高，可重复使用。技术更新速度慢（周期5~10年）快（周期1~2年）开发维护开发维护费用高软件结构，节省费用传统仪器与虚拟仪器比较北京理工大学总结•虚拟仪器是新一代仪器，是仪器的发展方向；•虚拟仪器的核心－－软件算法代替硬件电路；•虚拟仪器=总线模块＋算法；•常用总线：PXI和VXI北京理工大学二、PXI与VXI的比较与选择•PXI总线介绍•VXI总线介绍•PXI与VXI选择北京理工大学•广泛的工业支持•即插即用能力•几千种软件支持•32位数据总线传输（33MHz时钟）(132Mbytes/sec)•PCI是事实上的工业标准为什么使用PCI总线?北京理工大学•更多数量的管脚•更加可靠•屏蔽•阻抗匹配•可提供更多的扩展槽J1J2为什么采用不同的连接器?北京理工大学为什么采用欧卡标准?•多年工业应用所证明(VME,VXI,etc.)•IEEE1101标准•机械性能优异•模块化且结构紧凑北京理工大学规范版本：1.01997.8.20开放的PXI系统规范北京理工大学机械规范•冷却•系统级环境规范：EMC，抗振，防尘等•控制器定义在最左边的槽位上北京理工大学环境要求•PXI模块进行温度测试，推荐进行湿度、振动、冲击测试。•EMC执行IEC61326-1标准，相当于GB/T18268-2000标准。北京理工大学几何尺寸•欧洲标准卡尺寸•3U和6U机箱兼容10x16cm23x16cm最流行的–90%市场份额10%市场份额正在成长3U6U北京理工大学计算机总线星形触发本地总线电气规范PXI总线的定时和触发提高了测试性能：北京理工大学软件规范•PXI控制器必须支持标准的构件结构，其预装操作系统：–WindowsNT–Windows9x/2000／XP•扩展模块必须提供32位的驱动程序北京理工大学软件是同样的！•操作系统和应用软件不用修改即可在PXI上运行。•配置工具把PXI模块识为PCI设备！！北京理工大学之上，定义了一个完整的测控系统结构北京理工大学•组织目的-提高PXI-保证PXI可交互操作性-控制PXI规范•应用集中在测试控制领域•超过50家公司成员(Marconi)GTE-ERSInnovativeIntegrationKineticSystemsLeCroyMACPanelMENMikroElektronikTalonInstrumentsAcqirisAdvancedPowerDesignsAdvancedTestMethodsAlphiTechnologyAMPAnalogicASCORARVOOEngineeringATEMEA&TEngineeringTech.Ctr.B&BTechnologiesBittWareResearchSystemsBodeEnterprisesBRIMEC&HTechnologiesCHROMAATEDataPatternsDateppliDatumDolchComputerSystemsNationalInstrumentsPickeringInterfacesPXInstrumentTech.RacalInstrumentsRohdeandSchwarzQuantumControlsSBSGreenSpringSRCTestWareTracewellSystemsTTITestronVeroElectronics(APW)VirginiaPanelCorp.ZYNXSchroffMarekMicroERNIBallardTechnology北京理工大学小结•PXI是一个完整的系统规范，它在测试与控制领域扩展了Compac