第9章自动检测的共性技术及新发展

1、第第9章章 自动检测的共性技术及新发展自动检测的共性技术及新发展9.2 MEMS9.2 MEMS技术与微型传感器技术与微型传感器9.3 9.3 虚拟仪器虚拟仪器9.4 9.4 无线传感器网络无线传感器网络 9.2 MEMS技术与微型传感器9.2.1 MEMS技术技术9.2.2 微型传感器MEMS技术是多学科交叉的新兴领域，涉及精技术是多学科交叉的新兴领域，涉及精密机械、微电子材料科学、微细加工、系统与密机械、微电子材料科学、微细加工、系统与控制等技术学科和物理、化学、力学、生物学控制等技术学科和物理、化学、力学、生物学等基础学科。等基础学科。包含微传感器、微执行器及信号处理、控制电包含微传感器

2、、微执行器及信号处理、控制电路等，利用三维加工技术制造微米或纳米尺度路等，利用三维加工技术制造微米或纳米尺度的零件、部件或集光机于一体，完成一定功能的零件、部件或集光机于一体，完成一定功能的复杂微细系统，是实现的复杂微细系统，是实现“片上系统片上系统”的发展的发展方向。方向。9.2.1 MEMS技术uMEMS（Micro Electro-Mechanical System）通常称微机电系统。通常称微机电系统。uMEMS系统系统主要包括微型传感器、微执主要包括微型传感器、微执行器和相应的处理电路三部分。行器和相应的处理电路三部分。1. 微电子机械系统MEMS系统与外界相互作用示意图 u微型化。传

3、统的机械加工技术是在厘米量级，但是微型化。传统的机械加工技术是在厘米量级，但是MEMS技术主要为微米量级加工，这就使得利用技术主要为微米量级加工，这就使得利用MEMS技术制作的器件在体积、重量、功耗方面大技术制作的器件在体积、重量、功耗方面大大减小，可携带性大大提高。大减小，可携带性大大提高。u集成化。微型化的器件更加利于集成，从而组成各集成化。微型化的器件更加利于集成，从而组成各种功能阵列，甚至可以形成更加复杂的微系统。种功能阵列，甚至可以形成更加复杂的微系统。2. MEMS技术的特点u硅基材料。硅基材料。MEMS的器件主要是以硅作为加工材料的器件主要是以硅作为加工材料，这就使制作器件的成本

4、大幅度下降，大批量低成，这就使制作器件的成本大幅度下降，大批量低成本的生产成为可能，而且硅的强度、硬度与铁相当本的生产成为可能，而且硅的强度、硬度与铁相当，密度近似铝，热传导率接近钼和钨。，密度近似铝，热传导率接近钼和钨。u制作工艺与制作工艺与IC产品的主流工艺相似。产品的主流工艺相似。2. MEMS技术的特点uMEMS中的机械不限于力学中的机械，它代表一切中的机械不限于力学中的机械，它代表一切具有能量转化、传输等功能的效应，包括力、热、具有能量转化、传输等功能的效应，包括力、热、光、磁、化学、生物等效应。光、磁、化学、生物等效应。uMEMS的目标是的目标是“微机械微机械”与与IC结合的微系统

5、，并结合的微系统，并向智能化方向发展。向智能化方向发展。2. MEMS技术的特点尺寸效应是MEMS中许多物理现象不同于宏观现象的一个重要的原因，其主要特征表现在：u微构件材料的物理特性的变化。微构件材料的物理特性的变化。u力的尺寸效应和微结构的表面效应。在微小力的尺寸效应和微结构的表面效应。在微小尺寸领域，与特征尺寸的高次方成比例的惯性尺寸领域，与特征尺寸的高次方成比例的惯性力、电磁力等的作用相对减弱，而在传统理论力、电磁力等的作用相对减弱，而在传统理论中常常被忽略了的、与尺寸的低次方成比例的中常常被忽略了的、与尺寸的低次方成比例的粘性力、弹性力、表面张力、静电力等的作用粘性力、弹性力、表面张

6、力、静电力等的作用相对增强。相对增强。3. MEMS的理论基础尺寸效应是尺寸效应是MEMS中许多物理现象不同于宏中许多物理现象不同于宏观现象的一个重要的原因，其主要特征表现观现象的一个重要的原因，其主要特征表现在：在：u微摩擦与微润滑机制对微机械尺度的依赖性以及微摩擦与微润滑机制对微机械尺度的依赖性以及传热与燃烧对微机械尺度的制约。此外，随着尺寸传热与燃烧对微机械尺度的制约。此外，随着尺寸的减小，表面积的减小，表面积( )与体积与体积( )之比相对增大，因而热之比相对增大，因而热传导、化学反应等的速度将加快。传导、化学反应等的速度将加快。3. MEMS的理论基础9.2 MEMS技术与微型传感器

7、9.2.1 MEMS技术9.2.2 微型传感器微型传感器u硅压力传感器u硅微加速度传感器u微型流量传感器u微型氧传感器u气相色谱仪9.2.2 微型传感器几种常见的微型传感器硅压力传感器硅压力传感器是最早用微机械加工工艺制造的传感器，主要有硅压阻式和电容式两种，其中应用最广的是硅压阻式。硅电容式压力传感器结构硅电容式压力传感器结构 硅压力传感器电容式微硅压力传感器实例电容式微硅压力传感器实例硅微加速度传感器硅微压阻式加速度传感器硅微压阻式加速度传感器硅微压阻式加速度传感器的另一个典型应用是用作汽车的硅微压阻式加速度传感器的另一个典型应用是用作汽车的气囊和安全带装置中的加速度敏感元件。气囊和安全带

8、装置中的加速度敏感元件。为测量心脏壁的运动研制的为测量心脏壁的运动研制的硅微加速度传感器硅微电容式加速度传感器硅微电容式加速度传感器常用于微应力研究和汽车等领域常用于微应力研究和汽车等领域硅微电容式加速度传感器的缺点是频率响应范围窄和需要复硅微电容式加速度传感器的缺点是频率响应范围窄和需要复杂的信号处理电路。杂的信号处理电路。微型流量传感器压阻式微型流量传感器压阻式微型流量传感器基于粘滞力的微型流量计结构基于粘滞力的微型流量计结构 利用半导体材料的压阻效应还可测量流量。所依据的测量利用半导体材料的压阻效应还可测量流量。所依据的测量原理是：利用流体在流动过程中产生的粘滞力或流体通道进出原理是：利

9、用流体在流动过程中产生的粘滞力或流体通道进出口之间的压力差，带动传感器中敏感元件运动或产生变形，这口之间的压力差，带动传感器中敏感元件运动或产生变形，这种运动或变形引起上面的压敏电阻的阻值发生变化，通过检测种运动或变形引起上面的压敏电阻的阻值发生变化，通过检测这种阻值的变化即可测量流体的速度和流量。这种阻值的变化即可测量流体的速度和流量。流体在流动过程中受到障碍物作用时，由于流体的粘滞作用，会在平行于流动方向上产生粘滞力流体在流动过程中受到障碍物作用时，由于流体的粘滞作用，会在平行于流动方向上产生粘滞力 lvKFv1l为障碍物长度为障碍物长度 式中，式中，v为流速为流速为流体粘滞度为流体粘滞度

10、1K为比例系数为比例系数悬臂梁在粘滞力悬臂梁在粘滞力vF的作用下发生形变，产生的表面应力为26bhlFbvblbh式中，式中，为障碍物长度；为障碍物长度； 为梁的根部宽度；为梁的根部宽度； 为梁的根部厚度。为梁的根部厚度。由此引起梁的压敏电阻阻值的相对变化为由此引起梁的压敏电阻阻值的相对变化为KvbhllvKKKRRb21226式中，式中，KK ,2为相应的比例系数。由上式可知，电阻变化率与流速成正比。为相应的比例系数。由上式可知，电阻变化率与流速成正比。微型流量传感器电容式微型流量传感器 利用流体流动过程中形成的压力差促使电容传感器极板间距的改变来达到测量流量的目的。基于压差作用的电容式微型

11、流量计基于压差作用的电容式微型流量计微型流量传感器小型单片硅压力-流量传感器主要由一个带绝热结构的热流量传感器和一个压力传感器组成微型氧传感器薄膜限制电流型的氧传感器结构薄膜限制电流型的氧传感器结构气相色谱仪气相色谱仪气相色谱仪 End the 9.29.3 虚拟仪器9.3.1 概述概述9.3.2 系统构成9.3.3 软件结构9.3.4 软件开发平台9.3.1 概述 仪器仪表技术的发展两条主线：仪器仪表技术的发展两条主线：模拟仪表、数字化仪表模拟仪表、数字化仪表 智能仪表智能仪表单台仪器、叠架式仪器系统单台仪器、叠架式仪器系统虚拟仪器虚拟仪器 传统仪器 一个独立的装置，有一机箱，有操作面板一个

12、独立的装置，有一机箱，有操作面板，信号输入输出端，还有开关、旋钮等。检，信号输入输出端，还有开关、旋钮等。检测结果输出的方式有指针式表头、数字式和测结果输出的方式有指针式表头、数字式和图形等，可能还有打印输出。图形等，可能还有打印输出。一般由以下三大功能块组成：一般由以下三大功能块组成：信号的采集和控制、信号的采集和控制、信号的分析与处理信号的分析与处理结果的表达与输出。结果的表达与输出。 传统仪器功能块功能块全部都是以硬件全部都是以硬件(或固化的软件或固化的软件)的形式存的形式存在。这种框架式的结构，决定了传统的仪表只在。这种框架式的结构，决定了传统的仪表只能由仪器厂家来定义、制造，用户无法

13、改变的能由仪器厂家来定义、制造，用户无法改变的现实。现实。虚拟仪器的出现计算机技术和仪器技术结合：计算机技术和仪器技术结合： 充分利用计算机丰富的软硬件资源，可充分利用计算机丰富的软硬件资源，可以较大突破传统仪器在数据处理、表达、以较大突破传统仪器在数据处理、表达、传递、存储等方面的限制，达到传统仪器传递、存储等方面的限制，达到传统仪器无法比拟的效果。还可以把仪器的三大功无法比拟的效果。还可以把仪器的三大功能全部放在计算机上实现。能全部放在计算机上实现。在计算机中插入数据采集卡，然后，用在计算机中插入数据采集卡，然后，用软件在屏幕上生成仪器面板，用软件来进软件在屏幕上生成仪器面板，用软件来进行

14、信号处理分析，实现传统仪器的功能，行信号处理分析，实现传统仪器的功能，这就是这就是虚拟仪器虚拟仪器。虚拟仪器 “软件就是仪器”具有虚拟仪器面板的个人计算机仪器。具有虚拟仪器面板的个人计算机仪器。组成：组成：计算机、模块化功能硬件和控制软件。计算机、模块化功能硬件和控制软件。l操作人员通过友好的图形界面及图形化编程语操作人员通过友好的图形界面及图形化编程语言控制仪器的运行，完成对被测量的采集、分言控制仪器的运行，完成对被测量的采集、分析、判断、显示、存储及数据生成。析、判断、显示、存储及数据生成。l 在虚拟仪器系统中，硬件仅仅是为了解决信号在虚拟仪器系统中，硬件仅仅是为了解决信号的输入输出，软件

15、才是整个仪表的关键。操作的输入输出，软件才是整个仪表的关键。操作者可以通过修改软件的方法，方便地改变、增者可以通过修改软件的方法，方便地改变、增减仪器系统的功能与规模。减仪器系统的功能与规模。9.3 虚拟仪器9.3.1 概述9.3.2 系统构成系统构成9.3.3 软件结构9.3.4 软件开发平台9.3.2 系统构成 9.3.2 系统构成 1. 1. 数据采集系统的构成方法数据采集系统的构成方法 2. GPIB2. GPIB仪器控制系统构成方法仪器控制系统构成方法 3. VXI3. VXI仪器控制系统构成方法仪器控制系统构成方法 1.数据采集系统的构成方法 一个典型的数据采集系统由四部分组成。2

16、. GPIB仪器控制系统构成方法 u GPIB技术是虚拟仪器发展的第一阶段。uGPIB把可编程仪器与计算机紧密地联系起来，从此电子测量由独立的、手工操作的单台仪器向组成大规模自动测试系统的方向迈进。2. GPIB仪器控制系统构成方法 典型的GPIB测量系统构成：u一台PC机、一块GPIB接口板卡和若干台GPIB仪器通过标准的GPIB电缆连接而成。u在标准情况下，一块GPIB接口板可带多达14台仪器，电缆长度可达20米。GPIB技术可以用计算机实现对仪器的操作和控制，替可以用计算机实现对仪器的操作和控制，替代传统的人工操作方式，排除人为因素造成代传统的人工操作方式，排除人为因素造成的测试的误差。

17、的测试的误差。可以预先编制好测试程序，实现自动测试，可以预先编制好测试程序，实现自动测试，提高了可靠性和效率。提高了可靠性和效率。GPIB技术可以方便地将多台仪器组合起来，形成较大的可以方便地将多台仪器组合起来，形成较大的自动测试系统，高效、灵活地完成各种不同规自动测试系统，高效、灵活地完成各种不同规模的测试任务。模的测试任务。可以很方便地扩展传统仪器的功能。因为仪器可以很方便地扩展传统仪器的功能。因为仪器同计算机连在一起，仪器测量的结果送到计算同计算机连在一起，仪器测量的结果送到计算机里，在计算机这边增加不同的分析处理算法机里，在计算机这边增加不同的分析处理算法，就相当于增加了仪器的功能。，

18、就相当于增加了仪器的功能。3. VXI仪器控制系统构成方法 u VXI总线是一种高速计算机总线VME总线在仪器领域的扩展(VME Extension for Instrumentation)。u优点：标准开放、结构紧凑、具有数据吞吐能力强、定时和同步精确、模块可重复利用、众多仪器厂家支持，得到广泛的应用。3. VXI仪器控制系统构成方法 u应用：在组建大、中规模自动测试系统，以及对速度、精度要求较高的场合，有着其它系统无法比拟的优点。VXI仪器系统不同的配置方法(1) GPIB控制方案(2) 嵌入式计算机控制方案 (3) MXI总线控制方案 (1)GPIB控制方案u组件组件：插于通用计算机的：

19、插于通用计算机的GPIB接口板，位于接口板，位于VXI零槽的零槽的GPIBVXI/C模块，连接两者的模块，连接两者的GPIB电缆电缆，一个，一个VXI机箱以及若干个机箱以及若干个VXI仪器模块。仪器模块。uGPIB控制方案的数据传输速率约为控制方案的数据传输速率约为1Mbytes/s。如。如果使用果使用HS488协议可使协议可使GPIB的数据传输速率提高的数据传输速率提高到到1.6Mbytes/s。其中，零槽模块起。其中，零槽模块起GPIB和和VXI总总线翻译器的作用。线翻译器的作用。(1)GPIB控制方案u优点：优点：可以利用熟悉的可以利用熟悉的GPIB技术如同控制一台技术如同控制一台GPI

20、B仪器一样来控制仪器一样来控制VXI仪器系统，且系统造价仪器系统，且系统造价低。低。u缺点：缺点：由于由于GPIB总线的数据传输速率远远低于总线的数据传输速率远远低于VXI总线，形成整个系统的数据交换的瓶颈。总线，形成整个系统的数据交换的瓶颈。(2)嵌入式计算机控制方案组件：组件：一个一个VXI机箱，插于机箱，插于VXI零槽的嵌零槽的嵌入式计算机模块，若干入式计算机模块，若干VXI仪器模块以及仪器模块以及VXI软件开发平台。一个嵌入式计算机模软件开发平台。一个嵌入式计算机模块除具有块除具有VXI系统控制功能外，还具有一系统控制功能外，还具有一台通用台通用PC机的全部功能。机的全部功能。(2)嵌

21、入式计算机控制方案优点：优点：所有的模块均插在所有的模块均插在VXI机箱的背板总机箱的背板总线上，能实现高速的数据传送线上，能实现高速的数据传送(40Mbytes/s左右左右)，且体积最紧凑，是实现，且体积最紧凑，是实现VXI自动测自动测试系统的最佳配置方案。试系统的最佳配置方案。缺点：缺点：配置方案的造价及升级费用均较高。配置方案的造价及升级费用均较高。 (3)MXI总线控制方案u组件：组件：一个一个VXI机箱，插于通用计算机的机箱，插于通用计算机的VXI接接口板，位于口板，位于VXI零槽的零槽的VXIMXI模块，连接两模块，连接两者的者的MXI电缆，若干电缆，若干VXI仪器模块以及仪器模块

22、以及VXI软件软件开发平台。开发平台。uM X I 是 由 美 国 国 家 仪 器 公 司是 由 美 国 国 家 仪 器 公 司 ( N a t i o n a l Instruments，简称，简称NI)提出的一种多系统扩展接提出的一种多系统扩展接口总线，相当于把口总线，相当于把VXI机箱的背板总线拉到外部机箱的背板总线拉到外部计算机上来，同时可实现多个计算机上来，同时可实现多个VXI机箱间的机箱间的32位位数据交换。数据交换。 (3)MXI总线控制方案u它可以直接把它可以直接把VXI内存空间映射到外部计算机上内存空间映射到外部计算机上，因此在提高数据传输速率方面有很多的优势。，因此在提高数

23、据传输速率方面有很多的优势。uPCI8000系列，总线传输速率可达系列，总线传输速率可达23Mbytes/s，峰值传输速率可达，峰值传输速率可达33Mbytes/s。性能指标已接。性能指标已接近嵌入式计算机。近嵌入式计算机。 (3)MXI总线控制方案u它可以直接把它可以直接把VXI内存空间映射到外部计算机上内存空间映射到外部计算机上，因此在提高数据传输速率方面有很多的优势。，因此在提高数据传输速率方面有很多的优势。uPCI8000系列，总线传输速率可达系列，总线传输速率可达23Mbytes/s，峰值传输速率可达，峰值传输速率可达33Mbytes/s。性能指标已接。性能指标已接近嵌入式计算机。近

24、嵌入式计算机。MXI总线控制方案特点：l优点：优点：综合了第一种方案使用外部计算综合了第一种方案使用外部计算机灵活方便、易于升级以及第二种方机灵活方便、易于升级以及第二种方案高性能的优点，且造价适中。同时案高性能的优点，且造价适中。同时还可以在外部计算机上加插还可以在外部计算机上加插GPIB接接口卡、数据采集卡，实现更大规模的口卡、数据采集卡，实现更大规模的系统集成。系统集成。MXI总线控制方案特点：l缺点：缺点：与内嵌式方案相比，体积偏大，与内嵌式方案相比，体积偏大，数据传输速率偏低。数据传输速率偏低。三种VXI控制方案比较lGPIB控制方案：控制方案：适用于对总线控制的适用于对总线控制的实

25、时性要求不高，并需在系统中集成较实时性要求不高，并需在系统中集成较多多GPIB仪器的场合；仪器的场合；l嵌入控制方案：嵌入控制方案：由于在系统的体积、控由于在系统的体积、控制速率和电磁兼容方面具有优势，因而制速率和电磁兼容方面具有优势，因而在性能要求较高和投资较大的场合，如在性能要求较高和投资较大的场合，如航天、军用等应用领域倍受青睐；航天、军用等应用领域倍受青睐；三种VXI控制方案比较lMXI控制方式：控制方式：具有较高的性能价格比具有较高的性能价格比，便于系统扩展和升级，适用于在各种，便于系统扩展和升级，适用于在各种实验室中实现科研系统以及对体积要求实验室中实现科研系统以及对体积要求不高的

26、场合使用。不高的场合使用。9.3 虚拟仪器9.3.1 概述9.3.2 系统构成9.3.3 软件结构软件结构9.3.4 软件开发平台9.3.3 软件结构 1. 1. 与设备无关的软件结构与设备无关的软件结构 2. 2. 测试管理测试管理 3. 3. 测试程序测试程序( (虚拟仪器功能模块虚拟仪器功能模块) )层层 4. 4. 仪器驱动层仪器驱动层 5. I/O5. I/O接口接口 1.与设备无关的软件结构 l软件主要分为软件主要分为4层结构：层结构：测试管理层、测试管理层、测试程序层、测试程序层、仪器驱动层仪器驱动层I/O接口层。接口层。l过去要自己制作这过去要自己制作这4个软件层，开发相当艰苦

27、。个软件层，开发相当艰苦。1.与设备无关的软件结构 l虚拟仪器标准的出现虚拟仪器标准的出现:使这些软件层的设计均以使这些软件层的设计均以“与设备无关与设备无关”为特征，为特征，极大地改善了开发环境。极大地改善了开发环境。虚拟仪器的本质是面向对象，由不同开发人员采用虚拟仪器的本质是面向对象，由不同开发人员采用不同开发工具编写的测试程序可用方便地集成在一不同开发工具编写的测试程序可用方便地集成在一个系统中。个系统中。 与设备无关特征lI/O接口软件与仪器驱动程序接口软件与仪器驱动程序实现了工实现了工业标准化，且由仪器制造厂随仪器配套业标准化，且由仪器制造厂随仪器配套提供。提供。l标准测试开发工具标

28、准测试开发工具包含了大量不同类型包含了大量不同类型、预先编好的程序库，用于数据分析、预先编好的程序库，用于数据分析、显示、报表等。显示、报表等。与设备无关特征l测试管理软件测试管理软件具有强大、灵活的性能来具有强大、灵活的性能来满足用户广泛的需求。满足用户广泛的需求。l虚拟仪器软件工具的一个重要特征虚拟仪器软件工具的一个重要特征：用户可以使用单一的、前后一致的开发工具用户可以使用单一的、前后一致的开发工具完成测试程序的所有部分，包括用户应用程完成测试程序的所有部分，包括用户应用程序、测试程序和仪器驱动程序等。序、测试程序和仪器驱动程序等。 虚拟仪器软件结构 2. 测试管理l 测试管理层是一个带

29、有易于操作界面测试管理层是一个带有易于操作界面、用于管理和执行某一测试任务、与设、用于管理和执行某一测试任务、与设备无关的测试管理环境。备无关的测试管理环境。l它为测试系统与操作者交互、被测器件它为测试系统与操作者交互、被测器件分析、顺序测试、分支、循环等提供一分析、顺序测试、分支、循环等提供一个专门的测试运行程序，并以密码保护个专门的测试运行程序，并以密码保护模式对不同部门的操作者提供多层登录模式对不同部门的操作者提供多层登录访问。访问。2. 测试管理l高层测试管理软件高层测试管理软件还能为用户提供企业还能为用户提供企业范围内的联系，将用户的测试程序与其范围内的联系，将用户的测试程序与其余部

30、分集成在一起，包括生成测试记录余部分集成在一起，包括生成测试记录和测试报告、数据库访问以及对结果实和测试报告、数据库访问以及对结果实施施SPC分析等。分析等。测试管理层 测试管理层是一个与设备无关的软件，因而采用开发式的设计结构就会提供更多的性能和灵活性。 开发式测试管理系统的各项操作与界面以源代码的方式提供给用户，用户可以很方便地制订自己的操作方案。拥有这种灵活性，用户就可以自行设计开发基于标准化内核，而且能够满足不同要求的测试管理软件层，有效地缩短了设计周期和节约了开支、维护费用。3.测试程序(虚拟仪器功能模块)层针对某一产品而开发的功能测试模块是一个有其特针对某一产品而开发的功能测试模块

31、是一个有其特殊性的独特的软件组件，但其大多数的基本元素，殊性的独特的软件组件，但其大多数的基本元素，如数据采集与仪器控制、数据分析、结果表达等功如数据采集与仪器控制、数据分析、结果表达等功能对所有的测试系统来说又都是通用的。能对所有的测试系统来说又都是通用的。正因为如此，目前国外出现了带有大量通用、与设正因为如此，目前国外出现了带有大量通用、与设备无关的功能模块库的集成化编程环境。虚拟仪器备无关的功能模块库的集成化编程环境。虚拟仪器软件开发平台，如软件开发平台，如NI公司的公司的LabVIEW和和HP公司的公司的VEE等均具有此项特性。等均具有此项特性。3.测试程序(虚拟仪器功能模块)层在这些

32、软件中，几乎所有用于测量、控制和通讯模在这些软件中，几乎所有用于测量、控制和通讯模块的程序代码均已编写完成，供用户即调即用。用块的程序代码均已编写完成，供用户即调即用。用户只需在开发平台上以图形方式调出相应的仪器功户只需在开发平台上以图形方式调出相应的仪器功能模块和数据处理模块，进行连接组合，就可构成能模块和数据处理模块，进行连接组合，就可构成一个具体的仪器，节省用户大量的开发时间。一个具体的仪器，节省用户大量的开发时间。4. 仪器驱动层对仪器硬件进行通讯和控制的软件层。过去，由用户编写，对每个仪器硬件编制特殊的驱动代码，是测试系统的开发周期变得很长。今天，仪器驱动程序都是按模块化、与设备无关

33、的方式向用户释放，供用户迅速将仪器链入自己的测试系统。由于仪器驱动程序是以源代码的方式提供给用户，用户可以很容易地优化和增强这些驱动程序，使之满足它们的特殊要求。标准化的驱动程序还可以在不同的系统和配置中重复使用，节省了大量的开发费用。5. I/O接口l测试系统软件的基础，用于处理计算机与仪器硬件间连接的底层通讯协议。l优秀的虚拟仪器软件都建立在一个标准化I/O接口软件组件的通用内核上，为用户提供一个一致的、跨计算机平台的应用编程接口(API)，使用户的测试系统能够自由灵活地选择不同的计算机平台和仪器硬件。9.3 虚拟仪器9.3.1 概述9.3.2 系统构成9.3.3 软件结构9.3.4 软件

34、开发平台软件开发平台9.3.4 软件开发平台 l软件是虚拟仪器系统的关键。 采用面向对象的编程技术可以提高软件编程效率 可视编程语言环境Visual C, Visual BASIC NI公司推出LabVIEW 和LabWindows/CVI , HP公司推出了VEE， Tektronix公司推出了TekTMS LabVIEW软件开发平台 lLabVIEW是一种基于是一种基于G语言的图形化开发语言的图形化开发语言，是一种面向仪器的图形化编程环境语言，是一种面向仪器的图形化编程环境，用来进行数据采集和控制、数据分析和，用来进行数据采集和控制、数据分析和数据表达、测试和测量、实验室自动化以数据表达、

35、测试和测量、实验室自动化以及过程监控。及过程监控。l目的：目的：简化程序的开发工作，以使用户能简化程序的开发工作，以使用户能快速、简便地完成自己的工作。快速、简便地完成自己的工作。l使用使用LabVIEW开发平台编制的程序称为虚开发平台编制的程序称为虚拟仪器程序，简称为拟仪器程序，简称为VI。lVI：程序前面板、框图程序和图标程序前面板、框图程序和图标/连接器连接器。程序前面板l用于设置输入数值和观察输出量，用于模拟真实仪表的前面板。l在程序前面板上，输入量被称为控制，输出量被称为显示。l控制和显示是以各种图标形式出现在前面板上，如旋钮、开关、按钮、图表、图形等，这使得前面板直观易懂。 信号发生器前面板 频谱分析仪前面板 温度计前面板 框图程序l每一个程序前面板都对应着一段框图程序。l框图程序用LabVIEW图形编程语言编写，可以把它理解成传统程序的源代码。l构成：端口、节点、图框和连线。端口被用来同程序前面板的控制和显示传递数据，节点被