第14章 虚拟仪器

第十四章虚拟仪器第一节概述第二节虚拟仪器的组成第三节Multisim软件介绍第十四章虚拟仪器第十四章目录本章讲述虚拟仪器的概念，虚拟仪器的组成，数据采集卡组成虚拟仪器、以及它的使用方法。要求学生能根据已掌握的计算机基础知识，通过调用虚拟仪器软件，在计算机上创建一台虚拟仪器并进行测量。例如利用计算机上已有的声卡建造一台虚拟示波器，并使用它测量波形，从而了解虚拟示波器的工作过程和虚拟面板的使用。第十四章虚拟仪器本章要点第十四章虚拟仪器第一节概述第十四章虚拟仪器虚拟仪器是计算机技术与测量技术结合的一种方式。它通过应用程序将通用计算机和必要的数据采集硬件结合起来，在计算机平台上创建的一台仪器。用户可以自行定义仪器的功能和仪器的操作面板，例如用DS2300USB接口卡，插在电脑的USB口，安装好驱动程序和相应的应用程序，就可以当作为一台示波器使用。第十四章虚拟仪器虚拟技术在多媒体计算机中已经被广泛使用。例如在通用计算机的显示器上定义一台虚拟时钟，这台虚拟的时钟有时针、分针和秒针。并且可以准确走时。虚拟仪器与虚拟技术第十四章虚拟仪器第二节虚拟仪器的组成第十四章虚拟仪器虚拟仪器组成可以有三种方式：（1）由计算机与插入式的数据采集卡组成；（2）由计算机与带有GPIB(通用接口总线）接口卡的仪器构成；（3）由计算机与带有VXI总线的仪器构成。第十四章虚拟仪器数据采集卡通过信号调理、A/D或D/A转换后将被测信号转换成规定的格式送入计算机。数据采集卡可以使用内插式，直接插入计算机的ISA或PCI插槽。也可以使用外挂式，装置成独立的机盒，通过电缆接并口或USB口接主机。一.插入式的数据采集卡构成的虚拟仪器主机则通过软件建立一个虚拟面板，然后通过虚拟面板的操作，对采集卡送来的信号进行必要的处理和显示。第十四章虚拟仪器FlashDSOXPUSB接口示波器就属于使用插入式的数据采集卡组成的虚拟仪器，它利用通用计算机以及计算机上已有的声卡，将被测信号通过声卡输入端送入计算机，然后下载AudioSCS1软件，就可以组成一台虚拟的示波器或信号发生器，频率计，万用表使用第十四章虚拟仪器GPIB接口仪器是利用接口将多个这种仪器组成一个测量系统。硬件仪器本身可以有面板，能独立操作使用。不像插入式的数据采集卡那样，由于没有任何控制面板，不可能独立使用。而GPIB硬件仪器既可按本地工作方式单独使用，又可按远地工作方式，通过计算机上的虚拟面板将多个GPIB接口仪器联成一个系统，并由计算机进行操作，操作时就像在仪器旁边直接操作一台真的仪器一样。二.带有GPIB接口仪器构成的虚拟仪器第十四章虚拟仪器由VXI总线构成的虚拟仪器必须有各种具有VXI仪器模块，将这些VXI仪器模块通过VXI总线与计算机连接，组成一个仪器的测试系统。VXI仪器模块本身不能作为一台独立仪器使用，它没有前置面板，但计算机可以通过虚拟面板操作VXI仪器模块，就像操作一台真的仪器一样，测量后的数据同样是送到计算机进行处理。三.

VXI总线构成的虚拟仪器第十四章虚拟仪器可以由用户定义测量功能虚拟仪器是一种软件化的测量装置，它将硬件采集到的被测数据送计算机进行控制与运算.然后通过软件所定义的虚拟面板进行显示或输出。要改变仪器的功能，无需改变硬件如开关、连接线或按键，只要更换软件使用不同的虚拟面板，就能完成不同的测量功能。四.虚拟仪器的性能特点虚拟仪器可以实现多任务操作虚拟仪器一般运行于Window环境，因此可以同时启动多个对象，组成一个测量系统，完成多项测量任务。例如可同时测量电压的数值、波形、频谱组成等等。而且建立系统速度快，无需像传统仪表那样，一个测量系统需要多个专用仪器，进行复杂连接以后才能完成。第十四章虚拟仪器第三节Multisim软件介绍第十四章虚拟仪器Multisim软件是以Windows操作系统为基础的仿真软件，主要用于仿真。在它的数据库中带有类型丰富的虚拟仪器，包括电压表、电流表、功率表、示波器、函数信号发生器、万用表、波特率、频率、字元发生、逻辑分析、失真度分析、频谱分析、网络分析等仪器，以及多种安捷伦仪表。也可以单独作为虚拟仪器使用，用它学习虚拟仪器的使用方法。但计算机内部如果没有数据采集硬件，使用时只能进行全程仿真。第十四章虚拟仪器例如可以在运行Multisim软件后的工作界面上，设计一个电阻为负载的电路，并且调用Multisim内带的虚拟仪器，例如电压表、电流表和示波器，然后打开仿真开关，就能从电压、电流表的读数，测出该电路的电流、电压值。还可以调出示波器的虚拟面板，从面板观察到连接点的电压波形，在Multisim工作界面创建工作电路第十四章虚拟仪器在菜单栏点击“设置”，在下拉菜单中选择“元件”弹出“选择元件”菜单，从“组”中选择“selectallgroups”就可以从中取出电阻和电容和电源。在工作界面设置元器件选择元件selectallgroups第十四章虚拟仪器在菜单栏点击“仿真”，在“仿真”下拉菜单中选择“仪器”，在仪器菜单中选择电压表、电流表和示波器。并将电阻和电容组成电路接上电源和示波器。在工作界面设置虚拟仪器“仿真”下拉菜单中选择“仪器”仪器菜单第十四章虚拟仪器点击Multisim工作界面上的虚拟示波器图标。可以弹出它的面板，操作其中的通道及时间轴的比例及相应的操作按钮，就可以观察到负载的