本文闡述了虛擬儀器技術和傳統(tǒng)儀器之間的兼容性和區(qū)別。

虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的區(qū)別

虛擬儀器由用戶定義，而傳統(tǒng)儀器則功能固定且由廠商定義。傳統(tǒng)儀器和基于軟件的虛擬儀器具有許多相同的結構組件，但是在體系結構原理上完全不同，如圖1所示。


圖1-1：傳統(tǒng)儀器


圖1-2：虛擬儀器

每一個虛擬儀器系統(tǒng)都由兩部分組成：軟件和硬件。對于當前的測量任務，虛擬儀器系統(tǒng)的價格與具有相似功能的傳統(tǒng)儀器相差無幾，甚至比它低很多倍。而且，由于虛擬儀器在測量任務需要改變時具有更大的靈活性，隨著時間的推移，節(jié)省的成本也不斷累計。

不使用廠商定義的、預封裝好的軟件和硬件，工程師和科學家獲得了最大的用戶定義的靈活性。傳統(tǒng)儀器把所有軟件和測量電路封裝在一起，并利用儀器前面板為用戶提供一組有限的功能。而虛擬儀器系統(tǒng)提供的則是完成測量或控制任務所需的所有軟件和硬件設備，功能完全由用戶自定義。此外，利用虛擬儀器計數(shù)，工程師和科學家們還可以使用高效且功能強大的軟件來自定義采集、分析、存儲、共享和顯示功能。以下是體現(xiàn)虛擬儀器靈活性的例子。

1. 一個應用，不同的設備


圖2：在不同設備上使用同樣的應用程序

圖2所示的例子中， 一位工程師正在實驗室的臺式計算機PCI總線上使用NI LabVIEW和M系列DAQ設備開發(fā)一個應用程序，以創(chuàng)建一個直流（DC）電壓和溫度測量應用。在完成了系統(tǒng)構建之后，他需要在一個生產層PXI系統(tǒng)上配置應用程序以完成新產品的測試?；蛘?，他可能需要應用程序具有便攜性，所以選擇了NI USB DAQ產品來完成任務。在這個例子中，無論是何種情況，他都可以在同一個程序中使用虛擬儀器而無須改變代碼。

2. 許多應用程序，一個設備 


圖3：許多應用程序重復使用硬件

圖3所示的例子中，一個工程師剛剛完成了一個利用最新的M系列DAQ設備和積分編碼器測量電機位置的項目。他的下一個項目是監(jiān)視和記錄這個電機的功率。即使任務完全不同，他也可以重用同樣的M系列DAQ設備，他所需要做的就是使用虛擬儀器軟件開發(fā)出新的應用程序。此外，如果需要的話，項目既可以與一個單一的應用程序結合，也可以運行在一個單一的M系列DAQ設備上。

虛擬儀器的硬件性能

虛擬儀器的重要概念就是驅使實際虛擬儀器軟件和硬件設備加速的策略。NI致力于適應或使用諸如Microsoft、Intel、Analog Devices、Xilinx及其他公司的高投入技術。


圖4：虛擬儀器硬件與傳統(tǒng)儀器的比較

基本上，虛擬儀器系統(tǒng)是基于軟件的，所以只要是可以數(shù)字化的東西，就可以對它進行測量。因此，測量硬件可以通過兩根坐標軸進行評估，即分辨率（位）和頻率。圖4是虛擬儀器硬件測量性能與傳統(tǒng)儀器的比較。NI的目標就是將曲線在頻率和分辨率上延伸并且在曲線內不斷進行推陳出新。

虛擬儀器和傳統(tǒng)儀器能否兼容

許多工程師和科學家都在實驗室里將虛擬儀器和傳統(tǒng)儀器結合使用。除此之外，一些傳統(tǒng)儀器提供了特定的測量，工程師和科學家寧愿廠商定義也不愿自己定義。這就引出了一個問題——虛擬儀器和傳統(tǒng)儀器能夠兼容嗎？

虛擬儀器可與傳統(tǒng)儀器完全兼容，無一例外。虛擬儀器軟件通常提供了與常用普通儀器總線 (如GPIB、串行總線和以太網(wǎng)) 相連接的函數(shù)庫。

除了提供庫之外，200多家儀器廠商也為NI儀器驅動庫提供了4000余種儀器驅動。儀器驅動提供了一套函數(shù)和儀器接口，每一個儀器驅動都專為儀器某一特定的模型而設計，從而為它獨特的性能提供接口。

虛擬儀器和綜合性儀器的區(qū)別

自動測試工業(yè)中一個基本的趨勢就是向基于軟件的測試系統(tǒng)的重大轉變。例如，美國國防部（DoD）是世界上最大的自動測試設備（ATE）客戶之一。為了降低測試系統(tǒng)的成本并提高重用率，DoD通過海軍的NxTest計劃已經(jīng)確定：將來的ATE要使用建立在模塊化硬件和可重復配置的軟件基礎上的體系結構，稱為綜合性儀器。采用綜合性儀器代表了將來軍用ATE系統(tǒng)標準和規(guī)范的重大發(fā)展，并且反映出可重復配置的軟件處于將來系統(tǒng)的核心地位這一基本轉變?；谲浖臏y試系統(tǒng)的成功應用，例如綜合性儀器，需要有對硬件平臺和市場上軟件工具的理解，以及對系統(tǒng)級體系結構和儀器級體系結構之間區(qū)別的理解。

綜合性儀器執(zhí)行團體將綜合性儀器定義為“一個可重復配置的系統(tǒng)，它通過標準化的接口連接一系列基本硬件和軟件組件，從而發(fā)生信號或者使用數(shù)值處理技術進行測量”。這與虛擬儀器的許多性質是相同的，虛擬儀器是“一個軟件定義的系統(tǒng)，其中基于用戶需要的軟件定義了通用測量硬件的功能”。兩種定義享有共同的性質，即運行于商用硬件之上的可自定義功能的儀器。通過將測量功能轉向用戶可接觸并可重復配置的硬件，那些采用這種體系結構的儀器從具有更大靈活性和可重復配置功能的系統(tǒng)中受益，而且這些系統(tǒng)反過來又提高了性能并降低了成本。