處理能力,其功能塊以硬件或固化的軟件形式存在。第四代是虛擬儀器,是由計算機硬件資源、模塊化儀器硬件和用于數據分析、過程通信及圖形用戶界面的軟件組成的測控系統,是一種由計算機操縱的模塊化儀器系統。虛擬儀器結構,它由三大功能塊構成:信號的采集與控制、信號的分析與處理、結果的表達與輸出。
虛擬儀器的特點如下:
融合計算機強大的硬件資源,突破了傳統儀器在數據處理、顯示和存儲等方面的限制,大大增強了傳統儀器的功能。
"利用了計算機豐富的軟件資源,實現了部分儀器硬件的軟件化,增加了系統靈活性。通過軟件技術和相應數值算法,可以實時、直接地對測試數據進行各種分析與處理。同時,圖形用戶界面技術使得虛擬儀器界面友好,人機交互方便。
基于計算機總線和模塊化儀器總線,硬件實現了模塊化、系列化,提高了系統的可靠性和維護性。
基于計算機網絡技術和接口技術,具有方便、靈活的互聯能力,廣泛支持各種工業總線標準。因此,應用虛擬儀器技術可方便地構建自動測試系統,實現測量、控制過程的智能化和網絡化。
%基于計算機的開放式標準體系結構。虛擬儀器的硬、軟件都具有開放性、可重復使用及互換性等特點。用戶可根據試驗需要,構建高效、靈活測控系統。
"虛擬儀器的硬件系統
虛擬儀器的硬件系統包括計算機硬件平臺和測控功能硬件。
計算機硬件平臺包括各種類型計算機,如臺式計算機、便攜計算機、工作站和嵌入式計算機等。計算機管理著虛擬儀器的硬、軟件資源。當前,計算機的中央處理器( %)的速度每 &’個月提高一倍, ()*+,芯片的主頻已達 -../01,到 .&.年可達 &.201,將比現在提高 3倍。 %的字長已從 4位增加到 -5位; /67869的 %,機內設有 &’個運算寄存器和 &’個浮點寄存器。美國正在研制單片巨型機芯片中將包含 &.億個晶體管。
為提高計算機存儲器性能,將存儲器分層配置,分為片內和片外高速緩存、主存以及外存。 ...年后將生產 -52:的 ;<(/芯片,為現在芯片的 &...倍。硬盤的存儲容量已達 &’2:,比 3年前的 3../:容量提高了 4.多倍。預計今后將每年提高 -.=。>?一 &.硬盤驅動器采用激光伺服技術,既可讀以前的 4" 3英寸軟盤(容量為 &" 55/:),也可讀 &./:的 >?一 &.軟盤,兼容性極好。用 >? @&.盤,速度比普通硬盤機快 3倍,容量高 ’.倍以上。
總線是計算機系統中各部件間通信的“高速公路”。%與高速緩存、主存的通信速度最快,它們間通信所用總線稱為內部總線。巨型機、服務器中的總線速率已高達數億字節每秒。至 ...年, 圖像已采用三維顯示,并大部分采用 (2總線接口,比 A總線更快。 B/(CA總線融合了 A總線和 D/E總線兩者的優點,在航空試驗環境頗有吸引力。通用串行總線 %?:的速率高達 &/F G H,IJ76K,76的速率達 &.. L5../F GH,...年后可達 " &2F G H。這些總線可作為 機連接 ;D;、;<B/播放機、數字視頻和數字相機的接口。
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按照測控功能硬件的不同,虛擬儀器可分為 "、%&、"&和 "’插卡式四種標準體系結構。 "’插卡基于計算機標準總線的內置(如 ()、"’、"’ * +,-等)或外置(如 .(、 ///一 +01-等)功能插卡,其核心主要是數據采集卡(2)3)。應用 2)3可方便快速地組建基于計算機的儀器,實現一機多用。隨 )*2轉換技術、儀器放大技術、濾波技術和信號調理技術的發展, 2)3的采樣速率已達到 + * 4,精度高達 5-位,通道數高達數十個,并能任意結合數字 *6、模擬 *6、計數器和定時器等通道。在 "’機上連接 2)3功能模塊,配合相應的軟件,就可以構成一臺具有若干功能的 "’儀器。
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