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虚拟仪器与传统仪器间的联系

15虚拟仪器与传统仪器间的关系多年来,虚拟仪器的概念已经被更多的科学家和工程师及院校的师生所熟知。虚拟仪器已经广泛的应用在数据采

1.5 虚拟仪器传统仪器间的联系


多年来,虚拟仪器的概念现已被更多的科学家和工程师及院校的师生所熟知。虚拟仪器现已广泛的运用在数据收集、仪器操控、工业进程监控和实验室自动化丈量范畴。

虚拟仪器是实实在在的电子丈量仪器,虚拟的意义首要体现在将仪器的部分硬件功用及数据剖析处理功用以软件的方式被虚拟化。这与网络世界中虚拟的概念是彻底不同的,网络世界中的虚拟表现出的是一种不存在的虚幻。


1.5.1 虚拟仪器会替代传统仪器吗?

怎么看待虚拟仪器,它与传统仪器间会有什么不同之处?它会替代传统仪器吗?

正像当年数字式外表刚刚呈现时,也曾有过相似的问题提出:数字式外表会替代模仿式外表吗?其时可谓是议论纷纷,观点纷歧。可是,直到今日数字式外表也未能 彻底替代模仿式外表。可是,数字化肯定是仪器外表的开展趋势。比方:民用电度表、手机、电视、照相机等都现已完成数字化了!

能够说,在未来适当长的一段时间内,虚拟仪器还不会替代传统仪器,因为它们有各自的特色和各自的优势。
不论未来会产生什么样的改变,现在仍是一起来看看虚拟仪器和传统仪器间的不同,参见表1-1。

表 1-1
传统仪器的开展现已近百年了,虚拟仪器的呈现不过才短短的二十多年。正是因为它们之间存在着各自不同的特色和特性,所以现在还不存在着将来谁替代谁的问题。未来,它们之间的联系仍旧是杰出的一种互补联系。

1.5.2 模仿电子技能仍主导着虚拟仪器的未来

在此之前,咱们一向着重虚拟仪器是根据计算机的丈量仪器,软件在虚拟仪器中起着重要效果。确实如此,可是也千万不要忽视这样一个底子现实:模仿电子技能在虚拟仪器硬件(IC)中也相同承当的十分十分重要的效果。

虚拟仪器的丈量原理是根据数据收集模块,而数据收集模块中最核心部件便是模数转化器。能够说,模数转化器的特性决议了数据收集模块的特性,而数据收集卡的特性决议了整个丈量仪器的底子特性。
工业自动化丈量需求的是定量丈量,丈量成果的准确与否直接与模数转化器的底子特性有关。模数转化器的温度特性决议了数据收集模块的运用环境,模数转化器的 长时间稳定性决议了数据收集模块校准周期。当然,模块的规划者能够经过其它技能手法来确保数据收集模块的技能功用。比方NI的数据收集模块从E系列开展到M 系列,其技能功用的提高彻底取决于模仿电子技能的前进所形成的,其间包含了:高速16-18位模数转化器、内置基准源的等规划手法。从而使M系列的数据收集模 块校准周期定为2年。

笔者的一块NI PXI 6251数据收集模块,现已运用了4年,最近对它测验标明其准确度还保持在出厂时的校准水平。

还有,C系列模块的功用多样性恰恰是由模数转化器的多样性所带来的。

纵观NI的数据收集模块,绝大多数都是运用商品化的模数转化%&&&&&%。未来,只要模仿电子技能不断开展前进,才会给虚拟仪器的开展带来更多的新时机。

正是NI公司在软、硬件规划上具有特性明显的特色和连通性,才会使它成为虚拟仪器技能范畴的威望专业制造商和领跑者。


1.5.3 数字电子技能使得虚拟仪器规划愈加灵敏

数字电子技能的开展相同影响着虚拟仪器的功用,如:E系列6014模块的计数器和守时器为:2个 24 bits 时钟频率20MHz;而M系列6251的则为:2个32 bits 时钟频率80 MHz;X系列6320的则为:4个32 bits 时钟频率100 MHz。在功用不断提高的一起,价格和功耗确在不断的下降,原因便是数字电子技能的不断前进所形成的。

特别是NI的板载FPGA技能推出,使得一些体系规划愈加自主化、愈加机动灵敏。咱们知道,数据收集模块的底子功用是确定性的,用户只要依照确定性的要求 来挑选运用。当体系中一旦需求一些比较特别的要求时,咱们力不从心来改善或处理。NI R系列模块供给了某些处理办法,这便是对FPGA进行在线编程完成硬件规划的软件化。

NI R系列多功用RIO设备具有每通道专用的模数转化器(ADC),能够完成独立的守时和触发。它供给逾越典型数据收集硬件功用的多种专项功用,如:多速率采样和单通道触发。NI R系列模块供给的可编程FPGA芯片,更适合板载处理和灵敏的I/O操作。
NI R系列数字RIO设备和LabVIEW FPGA,答应咱们装备自定义的硬件,满意各种运用的需求,如:自定义数字数据收集、高速波形生成、传感器仿真、硬件在环(HIL)测验、自定义数字通信协议、误码率测验以及其它要求准确守时和操控的运用程序。

咱们可凭借于NI LabVIEW FPGA模块,装备各项功用。该程序框图在硬件中运转, 有助于直接而及时地操控悉数I/O信号, 完成各项优胜功用, 例如:
彻底操控一切信号及操作的同步和守时
具有硬件守时的速度和可靠性的自定义板载决议计划
百余种可单个装备的数字线, 如: 输入、输出、计数器/守时器、脉冲宽度调制(PWM)、灵敏的编码器输入或专门的通信协议

关于FPGA的编程和规划,咱们底子不必重新学习VHDL编程言语,在NI LabVIEW平台下凭借NI LabVIEW FPGA模块就能够选用图形编程的办法规划自己所需的硬件电路。这样不只大大减轻弛缓解了学习和运用方面的压力,一起还加速验证和发布立异运用的速度。


1.5.4 高端丈量仪器范畴传统仪器仍是主宰者

所谓高端丈量仪器是指那些运用在精细实验室的丈量仪器,特别是校准实验室。对这类丈量仪器一般会有比较特别的要求。比方仪器的本底噪声要小、满意电磁兼容 性的要求、运用环境温度、湿度要确保在必定的范围内等。所以精细实验室的丈量仪器范畴一向被传统仪器所占有着。比方8位半的数字电压表、万用表,数GHz 的射频信号产生器及剖析仪等。

笔者以为:形成这样的原因是多方面的:虚拟仪器是根据计算机的丈量仪器,而计算机总线上总是会存在着一些噪声,这对精细测验影响很大。相对而言,传统仪器在规划上彻底能够做到精摹细琢,力求一无是处,而虚拟仪器的规划很难做到这点。
别的,传统的精细丈量仪器用的大多是线性(模仿)供电电源,而虚拟仪器大多由开关电源供电。所以在按捺电源噪声搅扰方面传统仪器确实要比虚拟仪器做得好些。

虚拟仪器在精细实验室运用方面的优势仍是经过仪器的接口总线(GPIB等)构成实验室的自动化测验体系。

综上所述,虚拟仪器与传统仪器之间不存在着将来谁替代谁的问题。未来,它们之间的联系仍旧是杰出的一种互补联系。

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