虛擬儀器系統的軟硬件結構

圖1虛擬儀器系統的層次結構

雖然軟件是虛擬儀器系統的主體，但硬件仍然是整個系統最基礎的部分。硬件主要負責將被測量物理信號轉換為二進制的數字信號數據，而軟件系統一方面負責控制硬件的工作，一方面又負責對采集到的數據進行分析處理、顯示和存儲。

設計虛擬儀器的硬件部分時需要考慮多種因素，以下列舉其中最主要的幾個：

l 被測量物理信號的特性。不同的物理信號需要使用不同類型的傳感器將其轉換為可供電腦分析的數字電信號，而不同的傳感器又需要配備不同的信號調理模塊。某些早期虛擬儀器系統直接通過GPIB等總線與傳統儀器相連，利用傳統儀器的硬件部分轉換和采集被測信號。

l 硬件技術指標。不同檔次的數據采集設備可以支持的采樣率、分辨率以及精度等都有差別。通常，一套系統會選取能夠滿足測量需要的最低級別硬件或是不超出資金預算的最高級別硬件。

l 滿足應用需求。根據虛擬儀器系統工作環境的不同，需要為系統選擇不同種類的運算、控制單元。比如，工作在惡劣環境下的虛擬儀器系統需要采用工業級別計算機作為載體；被放置在工業現場狹小空間內的虛擬儀器需要采用嵌入式系統；需要滿足多種測量功能的虛擬儀器系統可以選用PXI機箱作為載體。

設計虛擬儀器系統的軟件部分首先需要考慮的是使用何種開發平臺。開發平臺的選擇，一要考慮系統硬件的限制，二要考慮軟件開發的周期和成本。

某些硬件只支持特定的開發軟件，比如某些嵌入式系統必須使用Linux操作系統和C編程語言。一般來說基于臺式機的虛擬儀器系統對開發軟件的支持更全面，可以選擇Windows或其它操作系統，可以選擇LabVIEW、VB 、VC等各種常用編程語言。這其實也是在硬件設計時應當考慮的因素，選擇虛擬儀器硬件系統的結構時，應當盡量選擇有完善軟件支持的硬件設備。

各種開發軟件的適用場合、難易程度都不盡相同。選擇一種最為廣泛應用的開發語言，可以提高軟件開發效率，節省開發成本，保證系統質量。

根據TIOBE（www.tiobe.com）公司統計的各類編程語言的使用情況，近年來Java、C、C++始終是使用的最為廣泛的編程語言。但就測試測量領域來說，情況并非如此。在測控領域，使用最為廣泛的編程語言是LabVIEW（圖 2），它也是開發虛擬儀器系統的首選編程語言。

圖2 Reed機構2005年對測控領域常用軟件的統計結果