亚太资源网：吴星华

    摘要:本文对虚拟仪器含义、特征、比较、应用等技术问题和发展作一介绍并以基于该图形化编程软件技术在呼吸监视系统中的应用方案为例深化虚拟仪器技术的入门。

    关键词：虚拟仪器　开发环境　图形化软件　模块化

    提起虚拟仪器人们己不陌生，因为它己开始涉足通信、电子电力、汽车、石油化工及工业自动化等各个应用领域，但由于虚拟仪器是一种革新型图形软件和模块化硬件技术相结合的计算机主流技术，因此从真正意义上即概念、特征、区别及应用等本质问题的理解或深化并不是人人都熟悉和认识。为此本文将对虚拟仪器技术上的基本理念和应用前景作一介绍并以在医疗测试设备应用方案－呼吸监视系统为例深化该技术的入门。

    1、什么是虚拟仪器？

    从20世纪八十年代开始，PC机应用的迅速普及促进了测试测量和自动化仪器系统的革新，其中最显著的一点就是虚拟仪器概念的出现与发展，为工程师们在提高生产率、测量精度及系统性能方面作更大贡献，又创建了一个新的平台。

    所谓虚拟仪器系统就是一台工业标准计算机或工作平台配上功能强大的应用软件和成本不高的硬件(例如插入式板卡)及驱动软件，并将它们组合在一起共同完成传统仪器的功能。

    虚拟仪器代表着从传统硬件为主的测量系统到以软件为中心的系统的更本性转变.而这更本性转变就是指以软件为主的测量系统充分利用了常用台式计算机和工作平台所具有的计算、显示和联网等诸多强大功能以用于提高工作效率。虽然PC机和集成电路技术在过去的20多年里有显著的发展和提高，但是，软件才是这功能强大的硬件基础上所创建虚拟仪器系统的真正关键所在。新的以软件为中心的虚拟仪器系统为用户提供了创新技术并大幅降低了生产成本。有了虚拟仪器，工程师们就可以完全根据自己的需求自己组建测量和自动化系统，而不用再受功能固定(完全由厂家提供)的传统仪器的限制。

    由此，本文应着重描述虚拟仪器系统中的必备组件：即功能强大的编程工具、灵活易用的数据采集硬件及个人电脑；以及这样的系统组合能带来的传统仪器所不能比拟的优势。而对虚拟仪器和传统仪器之比较作介绍又是必不可少。

    2、虚拟仪器和传统仪器之比较

    2.1先述独立的传统仪器的美中不足。

    众所周知，独立的传统仪器，例如示波器和波形发生器，价格昂贵，并又被厂家限定了功能，只能完成一件或几件具体的工作，因此，用户通常都不能够对其加以扩展或自定义其功能。仪器的旋钮和开关、内置电路及用户所能使用的功能对这台仪器来说都是独一无二的。更需指出的是，开发这些仪器还必须要用专门的技术和高成本的元部件，从而使它们身价颇高或望而生畏而且很不容易更新。

    2.2虚拟仪器的科技和性能优势

    基于PC机的虚拟仪器系统，生来就充分利用了现成即用的PC机所带来的最新科技。这些科技和性能上的优势迅速缩短了独立的传统仪器和PC机之间的距离，其科技和性能上的优势包括功能强大的处理器(如Pentium4)、操作系统等。除了融合诸多功能强大的特性外，这些平台还为用户提供了简单的联网工具。此外，传统仪器往往不便随身携带，而虚拟仪器可以在笔记本电脑上运行，充分体现了其便携特性。

    由于虚拟仪器有安装在PC机上的应用软件和一系列可选的插入式硬件，无需更换整套设备，即能完成新系统的开发。这对于需要经常变换应用项目和系统要求的工程师来说，可获得需要有非常灵活的开发平台大大便创建适合自己的解决方案。其具体的优势性能比较如下。

    2.21灵活性之比较

    除了专用的元件和电路，独立式传统仪器的基本框架其实类似于基于PC机的虚拟仪器。两者都需要一个或多个微处理器、通讯端口(如串口、GPIB接口)、显示功能及数据采集模块。

    其根本区别在于两者不同的灵活性，用户是否能够根据各自不同的要求对其进行修改和扩展。一台传统仪器可能包括一套集成电路用于实现特定的数据处理功能；而在虚拟仪器中，只需在PC处理器上运行软件程序即可实现这些功能，而且还可以简单地对这些功能加以扩展，只是会受软件功能大小的限制。

    2.22独道的插入式和网络化硬件

    创建虚拟仪器时，有各种各样的硬件共选择，从计算机插入式到互联网应有尽有。这些设备提供一系列的数据采集功能，其价格却比专用仪器设备低廉很多。随着集成电路技术的发展进