1。1。1 虚拟仪器的概念

     虚拟仪器（VI）是日益发展的软件、总线技术和计算机硬件技术向其他相关领域密集渗透的过程中，与仪器仪表技术和测试技术密切结合，共同孕育出的一项成果[7]。二十世纪中期，美国国家仪器公司（NI）首先提出了虚拟仪器的概念，“软件即仪器”。他们认为，虚拟仪器是由模块化仪器硬件、计算机硬件还有用于数据分析、图像用户编辑以及通讯软件组成的测试控制系统。是一种由PC端操作的模块化仪器系统[8]。

进一步解释就是：虚拟仪器将计算机作为一种操纵模块化的系统，利用了计算机实现了虚拟仪器所需要的基本智能化功能。同时，将传统的电子测量等仪器与计算机相结合，从而使得虚拟仪器可以拥有传统仪器所拥有的功能，另外，也使得种类繁多的测量仪器简单化，我们可以在拥有少量设备的同时得到更多的测量数据，提升性价比。

作为一种新兴的仪器模式，与传统的仪器设备相比较，虚拟仪器的优势在于：仪器控件模块化、功能软件化、模块控件化、功能软件模块化、系统集成化、计算可视化、硬件接口软件驱动化、硬件接口标准化[9]。

1。1。2 虚拟仪器的硬件组成

在电子测量中，整套的系统一般需要三部分模块共同构建，分别为信号的采集、数据处理和结果输出。而在虚拟仪器的构建当中我们也需要类似的三部分模块去建立，分别是：信号的调整和采集、数据的分析与处理、输出结果。通过这三部分模块的构建我们得到了完整的虚拟仪器系统。图1。1为完整的虚拟仪器的构建方式。

图1。1虚拟仪器的构建方式

在这个通用仪器平台上，调用了不同种类的测量软件就构建成为了拥有不同功能的仪器设备。因此，虚拟仪器通常由虚拟仪器面板、硬件设备接口和设备驱动软件构成。其中，硬件设备与接口可以是以各种PC为基础的内置功能插卡、GPIB(通用接口总线)或者是其他种类的可编程外置设备与仪器[10]。，驱动器软件可以直接控制各个部分的硬件接口，并且通过外接设备的帮助，将仪器所需的物理或者数字信号输入到设备内部，从而实现仪器的内部操作。并且可以在计算机上设计出相应的面板。在对虚拟仪器的操作当中，鼠标和键盘等外接设备的作用类似于传统仪器的开关和操作键，所以虚拟仪器的运用更加的方便。文献综述

虚拟仪器的硬件设备主要包含了PC端外接测试仪器和内置设备。外接测试仪器一般就是带有某种接口的测试仪器，例如带有外接接口可以连接USB或者是计算机端口的各种采集卡，还有带有外接接口数字万用表等。而内置设备主要包含了各项内置模块，下面我们可以简单的介绍一下这些内置模块的功能和作用： 

1。模拟信号产生

在基于虚拟仪器的函数发生器的设计方案里，我们必须用到这个模块，因为函数发生器的设计需要用到模拟信号的产生，物理通道里的模拟信号是非常重要的，模拟信号产生模块的最主要部分就是它的D/A转换器。

2。数字信号输入/输出模块

这个模块是用于系统控制方面的，可以为TTL电平提供数字信号。该模块通常可以为采集卡提供5V DC和毫安级电流，在使用该模块控制大型仪器或者工业方面的高电压的时候，需要增加该模块的数量，控制信号将变换为功率信号。

3。高速数据采集模块

该模块利用了A/D转换器，将需要测量的模拟信号转换为在PC端可以被识别出来的数字信号。A/D转换是模拟—数字信号转换的桥梁。是采集卡里非常重要的一个模块。