示波器是電子測(cè)量行業(yè)最常用的測(cè)量儀器儀表之一,它能電信號(hào)通過示波器儀表輸入后輸出成看得見的圖象,讓人們更直觀的去研究各種電現(xiàn)象的變化過程或者信號(hào)的變化過程。隨著科技的發(fā)展,傳統(tǒng)的測(cè)量方法在許多的場(chǎng)合已經(jīng)不再適用了,許多儀器都打出“智能化”的口號(hào),如何實(shí)現(xiàn)智能化呢,于是“虛擬儀器”就應(yīng)運(yùn)而生了。相對(duì)于示波器而言,虛擬示波器,也就是智能化數(shù)字示波器的產(chǎn)生,無疑是示波器發(fā)展的一個(gè)重大的突破,在示波器的功能和作用方面都發(fā)生了重大的變化。
關(guān)于虛擬示波器,可以這樣來理解,虛擬示波器是利用高性能的硬件模塊和高效靈活的軟件來實(shí)現(xiàn)普通儀器的功能和許多拓展功能的一種軟硬件系統(tǒng)。
虛擬示波器的組成部分
主要是包括信號(hào)采集與控制,數(shù)據(jù)分析和處理,測(cè)量結(jié)果的顯示三大部分。信號(hào)采集與控制是由計(jì)算機(jī)和儀器硬件組成硬件平臺(tái),實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的采集、測(cè)量、轉(zhuǎn)換與控制;數(shù)據(jù)分析與處理則是表現(xiàn)在虛擬示波器充分利用計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)、運(yùn)算功能,并通過軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入數(shù)據(jù)信號(hào)的分析與處理;虛擬示波器測(cè)量結(jié)果的顯示是利用計(jì)算機(jī)的資源,如顯示器、存儲(chǔ)器等,把測(cè)量結(jié)果進(jìn)行多種方式的表達(dá)與輸出,也可以利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸和利用。
虛擬示波器作為一個(gè)完整的軟硬件系統(tǒng),它和傳統(tǒng)的示波器相比,比傳統(tǒng)示波器價(jià)格要便宜,并具有波形觸發(fā)、存儲(chǔ)、顯示、測(cè)量、波形數(shù)據(jù)分析處理等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),那虛擬示波器的特點(diǎn)是什么呢?主要體現(xiàn)在:
(1)采用當(dāng)前廣泛使用的 USB 接口,使虛擬儀器與計(jì)算機(jī)接口更加方便,通信速度更高;
(2)使用高速模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行高速采樣;
(3)使用高性能的單片機(jī)進(jìn)行控制,使用高速大容量存儲(chǔ)器實(shí)時(shí)保存采樣數(shù)據(jù),提高了儀器的性能;
(4)使用 Labview 語言設(shè)計(jì)上位機(jī)應(yīng)用程序,可以實(shí)現(xiàn)波形顯示,以及對(duì)數(shù)據(jù)的分析和處理。
虛擬示波器在開發(fā)的過程中軟件現(xiàn)實(shí)是整個(gè)項(xiàng)目的重要的組成部分,也是關(guān)鍵的技術(shù)之一。下面我們來分析一下虛擬示波器的軟件,它包括:
(1)軟件功能-與硬件鏈接,控制設(shè)備工作正常,信號(hào)的顯示和存儲(chǔ),信號(hào)的分析和處理;
(2)軟件組成-三大部分包括硬件驅(qū)動(dòng)程序部分,虛擬面板部分以及信號(hào)后期處理部分;
(3)軟件結(jié)構(gòu)-將用戶界面集合成一個(gè)整體,通過界面上的相關(guān)控件來實(shí)現(xiàn)示波器的各種功能,下圖是一種軟件結(jié)構(gòu):
技術(shù)優(yōu)勢(shì)
性能高
虛擬儀器技術(shù)是在PC技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,所以完全“繼承”了以現(xiàn)成即用的PC技術(shù)為主導(dǎo)的最新商業(yè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),包括功能超卓的處理器和文件I/O,使您在數(shù)據(jù)高速導(dǎo)入磁盤的同時(shí)就能實(shí)時(shí)地進(jìn)行復(fù)雜的分析。此外,當(dāng)前正蓬勃發(fā)展的一些新興技術(shù)(如多核、PCI Express等)也成為推動(dòng)虛擬儀器技術(shù)發(fā)展的新動(dòng)力,使其展現(xiàn)出更強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。
擴(kuò)展性強(qiáng)
NI的軟硬件工具使得工程師和科學(xué)家們不再圈囿于固有的、封閉的技術(shù)之中。得益于NI軟件的靈活性,只需更新您的計(jì)算機(jī)或測(cè)量硬件,就能以最少的硬件投資和極少、甚至無需軟件上的升級(jí)即可改進(jìn)您的整個(gè)現(xiàn)有系統(tǒng)。在利用最新科技的時(shí)候,您可以把它們集成到現(xiàn)有的測(cè)量設(shè)備,最終以較少的成本加速產(chǎn)品上市的時(shí)間。
高效開發(fā)
在驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用兩個(gè)層面上,NI高效的軟件構(gòu)架能與計(jì)算機(jī)、儀器儀表和通訊方面的最新技術(shù)結(jié)合在一起。NI設(shè)計(jì)這一軟件構(gòu)架的初衷就是為了方便用戶操作的同時(shí),還提供了高靈活性和強(qiáng)大的功能,使您輕松地配置、創(chuàng)建、發(fā)布、維護(hù)和修改高性能、低成本的測(cè)量和控制解決方案。
集成
虛擬儀器技術(shù)從本質(zhì)上說是一個(gè)集成的軟硬件概念。隨著產(chǎn)品在功能上不斷地趨于復(fù)雜,工程師們通常需要集成多個(gè)測(cè)量設(shè)備來滿足完整的測(cè)試需求,而連接和集成這些不同設(shè)備總是要耗費(fèi)大量的時(shí)間。NI的虛擬儀器軟件平臺(tái)為所有的I/O設(shè)備提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口,幫助用戶輕松地將多個(gè)測(cè)量設(shè)備集成到一個(gè)系統(tǒng)之中,減少了任務(wù)的復(fù)雜性。
兼容性好
面對(duì)目前市場(chǎng)上的所有測(cè)量軟硬件工具,工程師們要花很多時(shí)間去學(xué)習(xí)如何使用它們,所以花時(shí)間選擇合適的工具這一點(diǎn)至關(guān)重要。NI為您提供了種類齊全的測(cè)試測(cè)量硬件產(chǎn)品,從數(shù)據(jù)采集、信號(hào)條理、聲音和振動(dòng)測(cè)量、視覺、運(yùn)動(dòng)、儀器控制、分布式I/O到CAN接口等工業(yè)通訊應(yīng)有盡有。
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
無論是現(xiàn)在還是將來,根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建的測(cè)量和自動(dòng)化系統(tǒng)都能使您節(jié)省開發(fā)和維護(hù)的成本。NI深知這一點(diǎn)對(duì)用戶來說至關(guān)重要,我們也在積極地參與和推動(dòng)開放式的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)。
技術(shù)改進(jìn)
NI在致力于提供最先進(jìn)的技術(shù)的同時(shí)保證了系統(tǒng)對(duì)之前版本的兼容性,所以工程師和科學(xué)家們可以在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)一直使用同一個(gè)解決方案。為了獲得這種長(zhǎng)期的解決方案,NI提供了一個(gè)軟件構(gòu)架,它包括標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程序接口(簡(jiǎn)稱 API)以便在計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和操作系統(tǒng)不斷改進(jìn)的同時(shí)確保兼容性和可擴(kuò)展性。
評(píng)論
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