插卡式編程

㈠ 可編程邏輯控制器的選型規則

在可編程邏輯控制器系統設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是可編程邏輯控制器工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據。可編程邏輯控制器及有關設備應是集成的、標準的，按照易於與工業控制系統形成一個整體，易於擴充其功能的原則選型所選用可編程邏輯控制器應是在相關工業領域有投運業績、成熟可靠的系統，可編程邏輯控制器的系統硬體、軟體配置及功能應與裝置規模和控制要求相適應。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關的編程語言有利於縮短編程時間，因此，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需的操作和動作，然後根據控制要求，估算輸入輸出點數、所需存儲器容量、確定可編程邏輯控制器的功能、外部設備特性等，最後選擇有較高性能價格比的可編程邏輯控制器和設計相應的控制系統。
一、輸入輸出（I/O）點數的估算
I/O點數估算時應考慮適當的餘量，通常根據統計的輸入輸出點數，再增加10%～20%的可擴展餘量後，作為輸入輸出點數估算數據。實際訂貨時，還需根據製造廠商可編程邏輯控制器的產品特點，對輸入輸出點數進行圓整。
二、存儲器容量的估算
存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬體存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小於存儲器容量。設計階段，由於用戶應用程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的，需在程序調試之後才知道。為了設計選型時能對程序容量有一定估算，通常採用存儲器容量的估算來替代。
存儲器內存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數字量I/O點數的10～15倍，加上模擬I/O點數的100倍，以此數為內存的總字數（16位為一個字），另外再按此數的25%考慮餘量。
三、控制功能的選擇
該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。
1、運算功能
簡單可編程邏輯控制器的運算功能包括邏輯運算、計時和計數功能；普通可編程邏輯控制器的運算功能還包括數據移位、比較等運算功能；較復雜運算功能有代數運算、數據傳送等；大型可編程邏輯控制器中還有模擬量的PID運算和其他高級運算功能。隨著開放系統的出現，在可編程邏輯控制器中都已具有通信功能，有些產品具有與下位機的通信，有些產品具有與同位機或上位機的通信，有些產品還具有與工廠或企業網進行數據通信的功能。設計選型時應從實際應用的要求出發，合理選用所需的運算功能。大多數應用場合，只需要邏輯運算和計時計數功能，有些應用需要數據傳送和比較，當用於模擬量檢測和控制時，才使用代數運算，數值轉換和PID運算等。要顯示數據時需要解碼和編碼等運算。
2、控制功能
控制功能包括PID控制運算、前饋補償控制運算、比值控制運算等，應根據控制要求確定。可編程邏輯控制器主要用於順序邏輯控制，因此，大多數場合常採用單迴路或多迴路控制器解決模擬量的控制，有時也採用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高可編程邏輯控制器的處理速度和節省存儲器容量。例如採用PID控制單元、高速計數器、帶速度補償的模擬單元、ASC碼轉換單元等。
3、通信功能
大中型可編程邏輯控制器系統應支持多種現場匯流排和標准通信協議（如TCP/IP），需要時應能與工廠管理網（TCP/IP）相連接。通信協議應符合ISO/IEEE通信標准，應是開放的通信網路。
可編程邏輯控制器系統的通信介面應包括串列和並行通信介面、RIO通信口、常用DCS介面等；大中型可編程邏輯控制器通信匯流排（含介面設備和電纜）應1：1冗餘配置，通信匯流排應符合國際標准，通信距離應滿足裝置實際要求。
可編程邏輯控制器系統的通信網路中，上級的網路通信速率應大於1Mbps，通信負荷不大於60%。可編程邏輯控制器系統的通信網路主要形式有下列幾種形式：
1）、PC為主站，多台同型號可編程邏輯控制器為從站，組成簡易可編程邏輯控制器網路；
2）、1台可編程邏輯控制器為主站，其他同型號可編程邏輯控制器為從站，構成主從式可編程邏輯控制器網路；
3）、可編程邏輯控制器網路通過特定網路介面連接到大型DCS中作為DCS的子網；
4）、專用可編程邏輯控制器網路（各廠商的專用可編程邏輯控制器通信網路）。
為減輕CPU通信任務，根據網路組成的實際需要，應選擇具有不同通信功能的（如點對點、現場匯流排、）通信處理器。
4、編程功能
離線編程方式：可編程邏輯控制器和編程器公用一個CPU，編程器在編程模式時，CPU只為編程器提供服務，不對現場設備進行控制。完成編程後，編程器切換到運行模式，CPU對現場設備進行控制，不能進行編程。離線編程方式可降低系統成本，但使用和調試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機CPU負責現場控制，並在一個掃描周期內與編程器進行數據交換，編程器把在線編制的程序或數據發送到主機，下一掃描周期，主機就根據新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統調試和操作方便，在大中型可編程邏輯控制器中常採用。
五種標准化編程語言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語言和語句表（IL）、結構文本（ST）兩種文本語言。選用的編程語言應遵守其標准（IEC6113123），同時，還應支持多種語言編程形式，如C，Basic等，以滿足特殊控制場合的控制要求。
5、診斷功能
可編程邏輯控制器的診斷功能包括硬體和軟體的診斷。硬體診斷通過硬體的邏輯判斷確定硬體的故障位置，軟體診斷分內診斷和外診斷。通過軟體對PLC內部的性能和功能進行診斷是內診斷，通過軟體對可編程邏輯控制器的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷。
可編程邏輯控制器的診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護人員技術能力的要求，並影響平均維修時間。
6、處理速度
可編程邏輯控制器採用掃描方式工作。從實時性要求來看，處理速度應越快越好，如果信號持續時間小於掃描時間，則可編程邏輯控制器將掃描不到該信號，造成信號數據的丟失。
處理速度與用戶程序的長度、CPU處理速度、軟體質量等有關。可編程邏輯控制器接點的響應快、速度高，每條二進制指令執行時間約0.2～0.4Ls，因此能適應控制要求高、相應要求快的應用需要。掃描周期（處理器掃描周期）應滿足：小型可編程邏輯控制器的掃描時間不大於0.5ms/K；大中型可編程邏輯控制器的掃描時間不大於0.2ms/K。
四、可編程邏輯控制器的類型
可編程邏輯控制器按結構分為整體型和模塊型兩類，按應用環境分為現場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應用角度出發，通常可按控制功能或輸入輸出點數選型。
整體型可編程邏輯控制器的I/O點數固定，因此用戶選擇的餘地較小，用於小型控制系統；模塊型可編程邏輯控制器提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統的I/O點數，功能擴展方便靈活，一般用於大中型控制系統。
五、PLC輸入/輸出類型
開關量
開關量主要指開入量和開出量，是指一個裝置所帶的輔助點，譬如變壓器的溫控器所帶的繼電器的輔助點（變壓器超溫後變位）、閥門凸輪開關所帶的輔助點（閥門開關後變位），接觸器所帶的輔助點（接觸器動作後變位）、熱繼電器（熱繼電器動作後變位），這些點一般都傳給PLC或綜保裝置，電源一般是由PLC或綜保裝置提供的，自己本身不帶電源，所以叫無源接點，也叫PLC或綜保裝置的開入量。
1、數字量
在時間上和數量上都是離散的物理量稱為數字量。把表示數字量的信號叫數字信號。把工作在數字信號下的電子電路叫數字電路。
例如：
用電子電路記錄從自動生產線上輸出的零件數目時，每送出一個零件便給電子電路一個信號，使之記1，而平時沒有零件送出時加給電子電路的信號是0，所在為記數。可見，零件數目這個信號無論在時間上還是在數量上都是不連續的，因此他是一個數字信號。最小的數量單位就是1個。
2、模擬量
在時間上或數值上都是連續的物理量稱為模擬量。把表示模擬量的信號叫模擬信號。把工作在模擬信號下的電子電路叫模擬電路。
例如：
熱電偶在工作時輸出的電壓信號就屬於模擬信號，因為在任何情況下被測溫度都不可能發生突跳，所以測得的電壓信號無論在時間上還是在數量上都是連續的。而且，這個電壓信號在連續變化過程中的任何一個取值都是具體的物理意義，即表示一個相應的溫度。
六 轉換原理
1. 數模轉換器是將數字信號轉換為模擬信號的系統，一般用低通濾波即可以實現。數字信號先進行解碼，即把數字碼轉換成與之對應的電平，形成階梯狀信號，然後進行低通濾波。
根據信號與系統的理論，數字階梯狀信號可以看作理想沖激采樣信號和矩形脈沖信號的卷積，那麼由卷積定理，數字信號的頻譜就是沖激采樣信號的頻譜與矩形脈沖頻譜（即Sa函數）的乘積。這樣，用Sa函數的倒數作為頻譜特性補償，由數字信號便可恢復為采樣信號。由采樣定理，采樣信號的頻譜經理想低通濾波便得到原來模擬信號的頻譜。
一般實現時，不是直接依據這些原理，因為尖銳的采樣信號很難獲得，因此，這兩次濾波（Sa函數和理想低通）可以合並（級聯），並且由於這各系統的濾波特性是物理不可實現的，所以在真實的系統中只能近似完成。
2. 模數轉換器是將模擬信號轉換成數字信號的系統，是一個濾波、采樣保持和編碼的過程。
模擬信號經帶限濾波，采樣保持電路，變為階梯形狀信號，然後通過編碼器， 使得階梯狀信號中的各個電平變為二進制碼。

㈡ NI Libview 32位和64位有什麼區別

如果你的操作系統是32位就用Labview的32位版本，普通的操作系統都是32位的。Labview的不同模塊功能是不一樣的，不需要都下下來。

下面是網路里的介紹，如果想要了解更多，可以去NI公司的網站看看：http://www.ni.com/labview/whatis/zhs/
國內也有很多虛擬儀器的論壇。

LabVIEW是一種程序開發環境，由美國國家儀器（NI）公司研製開發的，類似於C和BASIC開發環境，但是LabVIEW與其他計算機語言的顯著區別是：其他計算機語言都是採用基於文本的語言產生代碼，而LabVIEW使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，產生的程序是框圖的形式。
與C和BASIC一樣，LabVIEW也是通用的編程系統，有一個完成任何編程任務的龐大函數庫。LabVIEW的函數庫包括數據採集、GPIB、串口控制、數據分析、數據顯示及數據存儲，等等。LabVIEW也有傳統的程序調試工具，如設置斷點、以動畫方式顯示數據及其子程序（子VI）的結果、單步執行等等，便於程序的調試。
虛擬儀器（virtual instrumention）是基於計算機的儀器。計算機和儀器的密切結合是目前儀器發展的一個重要方向。粗略地說這種結合有兩種方式，一種是將計算機裝入儀器，其典型的例子就是所謂智能化的儀器。隨著計算機功能的日益強大以及其體積的日趨縮小，這類儀器功能也越來越強大，目前已經出現含嵌入式系統的儀器。另一種方式是將儀器裝入計算機。以通用的計算機硬體及操作系統為依託，實現各種儀器功能。虛擬儀器主要是指這種方式。下面的框圖反映了常見的虛擬儀器方案。
虛擬儀器的主要特點有：
盡可能採用了通用的硬體，各種儀器的差異主要是軟體。
可充分發揮計算機的能力，有強大的數據處理功能，可以創造出功能更強的儀器。
用戶可以根據自己的需要定義和製造各種儀器。
虛擬儀器實際上是一個按照儀器需求組織的數據採集系統。虛擬儀器的研究中涉及的基礎理論主要有計算機數據採集和數字信號處理。目前在這一領域內，使用較為廣泛的計算機語言是美國NI公司的LabVIEW。
虛擬儀器的起源可以追溯到20世紀70年代，那時計算機測控系統在國防、航天等領域已經有了相當的發展。PC機出現以後，儀器級的計算機化成為可能，甚至在Microsoft公司的Windows誕生之前，NI公司已經在Macintosh計算機上推出了LabVIEW2.0以前的版本。對虛擬儀器和LabVIEW長期、系統、有效的研究開發使得該公司成為業界公認的權威。目前LabVIEW的最新版本為LabVIEW2009，LabVIEW 2009為多線程功能添加了更多特性，這種特性在1998年的版本5中被初次引入。使用LabVIEW軟體，用戶可以藉助於它提供的軟體環境，該環境由於其數據流編程特性、LabVIEW Real-Time工具對嵌入式平台開發的多核支持，以及自上而下的為多核而設計的軟體層次，是進行並行編程的首選。
普通的PC有一些不可避免的弱點。用它構建的虛擬儀器或計算機測試系統性能不可能太高。目前作為計算機化儀器的一個重要發展方向是制定了VXI標准，這是一種插卡式的儀器。每一種儀器是一個插卡，為了保證儀器的性能，又採用了較多的硬體，但這些卡式儀器本身都沒有面板，其面板仍然用虛擬的方式在計算機屏幕上出現。這些卡插入標準的VXI機箱，再與計算機相連，就組成了一個測試系統。VXI儀器價格昂貴，目前又推出了一種較為便宜的PXI標准儀器。
虛擬儀器研究的另一個問題是各種標准儀器的互連及與計算機的連接。目前使用較多的是IEEE 488或GPIB協議。未來的儀器也應當是網路化的。
LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench）是一種圖形化的編程語言的開發環境，它廣泛地被工業界、學術界和研究實驗室所接受，視為一個標準的數據採集和儀器控制軟體。LabVIEW集成了與滿足GPIB、VXI、RS-232和RS-485協議的硬體及數據採集卡通訊的全部功能。它還內置了便於應用TCP/IP、ActiveX等軟體標準的庫函數。這是一個功能強大且靈活的軟體。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過程都生動有趣。
圖形化的程序語言，又稱為「G」語言。使用這種語言編程時，基本上不寫程序代碼，取而代之的是流程圖或框圖。它盡可能利用了技術人員、科學家、工程師所熟悉的術語、圖標和概念，因此，LabVIEW是一個面向最終用戶的工具。它可以增強你構建自己的科學和工程系統的能力，提供了實現儀器編程和數據採集系統的便捷途徑。使用它進行原理研究、設計、測試並實現儀器系統時，可以大大提高工作效率。
利用LabVIEW，可產生獨立運行的可執行文件，它是一個真正的32位編譯器。像許多重要的軟體一樣，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多種版本。
它主要的方便就是，一個硬體的情況下，可以通過改變軟體，就可以實現不同的儀器儀表的功能，非常方便，是相當於軟體即硬體！現在的圖形化主要是上層的系統，國內現在已經開發出圖形化的單片機編程系統（支持32位的嵌入式系統，並且可以擴展的），不斷完善中(大家可以搜索CPUVIEW會有更詳細信息；）

㈢ SB6100編程器如何修改晶元緩沖區

CPU一，二，三級緩存是不能修改的，是製造CPU時封裝在CPU內的。
順便普及一下緩存的知識
緩存大小也是CPU的重要指標之一，而且緩存的結構和大小對CPU速度的影響非常大，CPU內緩存的運行頻率極高，一般是和處理器同頻運作，工作效率遠遠大於系統內存和硬碟。實際工作時，CPU往往需要重復讀取同樣的數據塊，而緩存容量的增大，可以大幅度提升CPU內部讀取數據的命中率，而不用再到內存或者硬碟上尋找，以此提高系統性能。但是從CPU晶元面積和成本的因素來考慮，緩存都很小。
L1 Cache(一級緩存)
L1 CPU緩存
Cache(一級緩存)是CPU第一層高速緩存，分為數據緩存和指令緩存。內置的L1高速緩存的容量和結構對CPU的性能影響較大，不過高速緩沖存儲器均由靜態RAM組成，結構較復雜，在CPU管芯面積不能太大的情況下，L1級高速緩存的容量不可能做得太大。一般伺服器CPU的L1緩存的容量通常在32—256KB。
L2 Cache(二級緩存)
L2 Cache(二級緩存)是CPU的第二層高速緩存，分內部和外部兩種晶元。內部的晶元二級緩存運行速度與主頻相同，而外部的二級緩存則只有主頻的一半。L2高速緩存容量也會影響CPU的性能，原則是越大越好，現在家庭用CPU容量最大的是4MB，而伺服器和工作站上用CPU的L2高速緩存更高達2MB—4MB，有的高達8MB或者19MB。
L3 Cache(三級緩存)
L3 C CPU緩存
ache(三級緩存)，分為兩種，早期的是外置，現在的都是內置的。而它的實際作用即是，L3緩存的應用可以進一步降低內存延遲，同時提升大數據量計算時處理器的性能。降低內存延遲和提升大數據量計算能力對游戲都很有幫助。而在伺服器領域增加L3緩存在性能方面仍然有顯著的提升。比方具有較大L3緩存的配置利用物理內存會更有效，故它比較慢的磁碟I/O子系統可以處理更多的數據請求。具有較大L3緩存的處理器提供更有效的文件系統緩存行為及較短消息和處理器隊列長度

㈣ 簡述虛擬儀器技術及LabVIEW編程課程的認識和理解

虛擬儀器--軟體就是儀器
虛擬儀器, 虛擬示波器, 虛擬儀器技術, 虛擬儀器軟體, 虛擬儀器開發, 虛擬儀器組成
一、引言
當前多媒體計算機、信息高速公路和計算機網路是計算機信息科學的三個重要發展方向。它們相互聯系、相互促進、共同發展，已經滲透到人們日常工作、生活、學習、娛樂的各個方面，逐步地由辦公室、實驗室走向家庭。
虛擬現實是多媒體計算機的一個重要應用領域，多媒體技術是虛擬現實的技術基礎。虛擬現實（Virtual Reality）是利用多媒體計算機技術生成的一個具有逼真的視覺、聽覺、觸覺及嗅覺的模擬現實環境。用戶可以用人的自然技能對這一虛擬的現實進行交互體驗，而用戶體驗到的結果－－該虛擬現實的反應與用戶在相應的真實現實中的體驗結果相似或完全相同。虛擬現實的概念包括如下三個層次的含義：
1、虛擬現實是利用計算機技術而生成的逼真的實體，人們對該實體具有真實的三維視覺、立體聽覺、質感的觸覺和嗅覺。
2、人們可以通過自然技能與虛擬現實進行對話，即人的頭、眼、四肢等的各種動作在虛擬現實中的反應具有真實感。
3、虛擬現實技術往往要藉助一些三維感測設備來完成交互動作，如頭盔式立體顯示器、數據手套、數據衣服、三維操縱器等。
虛擬現實技術雖然現在還處於初級階段，但已在科學可視化、CAD、飛行器／汽車／外科手術、虛擬儀器等的操作模擬等方面得到了應用。已經在航空航天、國防軍事、生物醫學、教育培訓、娛樂游戲、旅遊等領域顯示出廣闊的應用前景。
虛擬儀器(Virtual Instrument--VI)是虛擬現實在儀器儀表領域中的一個重要應用，目前已在國際上悄然興起。虛擬儀器是以多媒體計算機作為基礎，使用圖形界面編程技術，模擬實際儀器的面板、功能和操作，從而生成完成各種任務的專用儀器。

由於科學技術的高度發展，導致了各種功能強大、越來越復雜的儀器不斷涌現，其中很多儀器都以計算機作為基礎，出現了儀器計算機化的趨勢，其主要表現為：

1、硬體與計算機的介面標准化
2、硬體軟體化
3、軟體模塊化
4、模塊控制項化
5、系統集成化
6、程序設計圖形化
7、科學計算可視化
8、硬體介面軟體驅動化

由於計算機軟、硬體技術的不斷發展，加之實際應用的需要，使人們對虛擬儀器的興趣越來越濃厚，研製虛擬儀器也成為了現實的可能。研製虛擬儀器主要源於以下目的：

1、節省儀器開發的時間和經費
2、充分利用計算機數據處理和分析的功能
3、統一儀器的用戶界面
4、增強儀器的功能和適用范圍
5、集成儀器的需要
6、使儀器容易擴展

虛擬儀器主要由以下幾部分組成：

1、界面控制項庫
2、數據輸入、輸出
3、數據處理方法庫
4、數據表示庫
5、數據存儲與管理
6、任意信號發生
7、圖形界面編程環境

界面控制項庫中包括一些常用儀器的面板部件，如指示器、計量表、發光二極體、按鈕、轉盤、刻度盤、滑動條等，每個控制項都帶有可編程的函數與屬性。
數據輸入與輸出是指從外部設備獲取數據進入計算機或從計算機輸出數據去控制外部設備，需要建立與數據採集板、串並口、以及其他標准化介面（IEEE-488、GPIB、RS-232、RS-422、SCSI、VXI等）通信的驅動軟體，從而擴展儀器的適用
范圍與應用領域。
數據處理方法庫中集中了許多數據處理方法，如FFT計算、濾波、建模、參數估計等，並提供這些處理方法的編程介面，只需把這些方法簡單的組合即可完成各種復雜的任務。
數據表示是指用一定的方式來顯示數據和處理結果，其中包括數字顯示、曲線顯示、直方圖、散點圖、二維圖形、三維網格圖形、三維填充圖形、四維圖形、圖象乃至動態圖形或圖象等，使得數據表示十分直觀，易於理解。
數據存儲與管理主要是指提供數據存儲的格式、數據查詢方法、數據瀏覽方法等。
信號產生是指根據需要產生任意信號，其中一些標准信號可以用於儀器測試和自檢之用。
圖形編程環境是指用戶可以任意組合控制項與方法，將其聯接成一個整體，形成專用儀器的工具。利用虛擬儀器用戶可以象搭積木一樣很快生成所需要的各種儀器。

二、現有虛擬儀器與集成環境舉例

1、MATLAB：高性能數值計算和數據分析軟體

MATLAB是由美國Mathworks公司研製的高性能數值計算和數據分析軟體。它已經成為工程和科學研究的工業標准，它具有獨特的用戶交互界面、復雜的數值計算、強大的數據分析、靈活的科學圖形、快速的計算、方便的擴展等特點，是高產和創造性科學研究的首選軟體。
MATLAB的基本功能有：
※ 矩陣運算
※ 矩陣分解
※ 矩陣特徵值與特徵向量計算
※ 信號卷積
※ 譜估計
※ 復數運算
※ 一維和二維FFT
※ 濾波器設計與濾波
※ 曲線擬合
※ 三次樣條擬合
※ 貝賽爾函數
※ 非線性優化
※ 線性方程組求解
※ 微分方程

MATLAB包括的工具箱有：

※ 數字信號處理工具箱
※ 控制系統設計工具箱
※ 系統辨識工具箱
※ 自擴展工具箱

MATLAB包括的繪圖函數：

※ 直方圖
※ 散點圖
※ 曲線圖
※ 三維網格圖
※ 三維填充圖
※ 等值線圖
※ 極坐標圖形
※ X－Y繪圖
※ 圖象顯示

2、DADiSP：科學家和工程師的數據分析與圖形軟體

DADiSP軟體由美國DSP Development Corporation公司研製，主要作為科學家和工程師用於數據分析和圖形顯示工具。它包括以下功能：

※ 矩陣運算
※ 特徵向量與特徵值計算
※ 一維、二維FFT與卷積
※ 二維、三維、四維圖形顯示
※ 醫學圖象處理
※ 衛星遙感圖象處理
※ 地震信號處理
※ 統計分析與處理
※ 實驗設計
※ 假設檢驗
※ 濾波器設計
※ 聲納雷達信號處理
※ 語音與通信信號處理
※ 振動分析

3、MP100：醫學信號採集與處理系統

MP100是由美國BIOPAC System公司研製的醫學信號採集與處理系統，它與AcqKnowledge軟體一起運行，提供靈活的、易於使用的模塊化系統，使您能隨心所欲的完成數據採集和分析任務。AcqKnowledge是一個功能強大、十分靈活的軟體包，它使用下拉式菜單和對話框，無需學習另外的編程語言，就可以設計出復雜的數據採集、模擬、觸發和分析系統。主要包括實時數據記錄、分析和濾波，離線數據分析與處理，數據的各種圖形表示等功能。該系統可以與虛擬儀器LabVIEW聯接，提供可視化圖形編程環境。它的主要應用領域有：

※ 運動生理學
※ 肌電信號記錄
※ 心信電記錄與分析
※ 腦電記錄與分析
※ 誘發電位記錄與分析
※ 眼震電圖和眼球運動分析
※ 神經傳導分析
※ 精神生理學
※ 葯理學
※ 遙測監護

4、LabVIEW：圖形編程虛擬儀器

LabVIEW是美國National Instrument Corporation公司研製的圖形編程虛擬儀器系統。主要包括數據採集、控制、數據分、數據表示等功能，它提供一種新穎的編程方法，即以圖形方式組裝軟體模塊，生成專用儀器。LabVIEW由面板、流程方框圖、圖標/連接器組成，其中面板是用戶界面，流程方框圖是虛擬儀器源代碼，圖標/連接器是調用介面(Calling Interface)。流程方框圖包括輸入/輸出（I/O）部件、計算部件和子VI部件，它們用圖標和數據流的連線表示；I/O部件直接與數據採集板、GPIB板、或其他外部物理儀器通信；計算部件完成數學或其他運算與操作；子VI部件調用其他虛擬儀器。

5、LabWINDOWS/CVI：C語言編程的虛擬儀器

LabWINDOWS的功能與LabVIEW相似，且由同一家公司研製，不同之處是它可用C語言對虛擬儀器進行編程。

6、LabLinc V：模塊化的虛擬儀器系統

LabLinc V由美國COULBOURN INSTRUMENTS公司研製的模塊化虛擬儀器系統，它由基本單元、信號採集與處理、控制等模塊組成，主要應用於生理學、生物醫學和生物力學等領域中的數據採集、實時顯示和過程式控制制等。

7、HyperSignal：可視化信號處理系統設計

HyperSignal由美國Hyperception公司研製的可視化信號處理系統設計軟體，它使信號處理系統設計的過程可視化，同時使信號處理結果可視化。

8、Model900：靈活的數據採集與波形產生系統

Model900由美國Applied Signal Technology公司研製，提供高速大容量數據採集、波形產生等功能，使用虛擬儀器環境以節省開發時間和資金。

9、DASP：大容量數據自動採集與處理分析軟體

DASP由東方振動和雜訊技術研究所研製，主要用於科學實驗數據記錄與分析，多功能信號採集與分析，自動化數據採集、顯示、讀數、計算、分析、存儲、列印、繪圖等。

10、LabDoc：集成儀器軟體包

LabDoc由日本康泰克電子技術有限公司研製，它具有多種測量儀器功能，通過圖形用戶界面和在線幫助，能提供容易操作的儀器畫面。可以應用於實驗室、生產線檢查、教育與培訓等領域，主要測試功能有：

※ 數字濾波
※ 脈沖發生
※ 函數發生
※ 波形發生
※ 調諧信號發生
※ FFT分析
※ 頻率計

以上我們列舉了十種目前比較流行的虛擬儀器和集成環境系統，其中以美國在這方面的工作最為出色，而我國在這方面才剛剛起步，尚未見到完整的虛擬儀器系統。由以上列舉的例子可以看出，虛擬儀器具備如下特點：

※ 涉及較深奧的數值計算方法
※ 集成了信號處理與過程式控制制演算法
※ 軟、硬體模塊互相獨立
※ 具備二次開發的集成編程環境
※ 是多學科交叉、滲透的產物

三、虛擬醫學信號處理儀器

醫學信號范圍十分廣泛，其中常見的醫學信號有心電、腦電、誘發電位、肌電、眼電、胃電、神經脈沖電位、血壓、脈搏波、呼吸波、溫度等信號，它們特點各
不相同，有各自的頻帶、幅度范圍、干擾來源等，因而使得醫學信號處理變得十分復雜。
無論哪種醫學信號儀器，幾乎都涉及到信號放大、採集、分析、處理、濾波等共同的任務，同時不同的信號又具有各自特殊的處理方法，這些共同性和特異性的有機結合，形成集成環境是虛擬儀器的基礎。
由於多參數臨床監護和綜合診斷的需要，醫學信號的採集處理儀器呈現出集成化的趨勢，人們從研製單一功能的醫學信號儀器轉向研製多功能集成化儀器，然而這種集成化並非單功能儀的堆積組合，而是從不同單功能儀器中找出共同點和不同點，形成軟、硬體模塊，將醫學信號處理儀器計算機化，構成醫學信號處理儀器開發環境，即虛擬儀器。
虛擬醫學信號處理儀器是一個頗具具前景的領域，許多醫療儀器公司都看好這一市場前景，投入大量的人力、物力和財力來從事這方面的研究與開發，前面提到的MP100醫學數據採集系統和LabLinc V模塊化虛擬儀器就是其中的傑出代表。
虛擬醫學信號處理儀是開發生產各種醫學信號儀的工具。對於開發者而言，就可以象搭積木似的很快生成專用儀器，節省大量的開發時間和資金；對於用戶而言，可以少花錢，多買儀器。虛擬醫學信號處理儀器為集成化多功能儀器的開發奠定了基礎，而且可以把最新研究成果盡快的應用到儀器中來。另外，虛擬醫學信號處理儀器可以用於對未知信號和信號未知特性的研究，達到快出成果、多出成果的目的。實際上，虛擬醫學信號處理儀器也對當前遠程醫療、醫學電子圖書等熱門研究領域將起到推波助瀾的作用。

四、虛擬儀器相關技術

1、數值計算

在虛擬儀器中，需要提供靈活的數據處理方法，這些方法可根據實際需要由用戶通過編程來實現，為了簡化編程的復雜程度和節省大量的開發時間，在虛擬儀器中應當盡可能多的提供各種數值計算程序，這些數值計算主要有以下幾大方面：

※ 矩陣運算（加、減、乘、逆、轉置)
※ 特徵值與特徵向量計算
※ 矩陣分解
※ 一元、二元插值
※ 數值積分和微分
※ 線性代數方程求解
※ 非線性方程求解
※ 擬合與逼近
※ 特殊函數
※ 回歸與統計

2、數字信號處理

在復雜的儀器中，數字信號處理佔有重要的地位，因而在虛擬儀器中集成各種數字信號處理方法十分必要，數字信號處理方法可分為幾大類：

※ 信號預處理
※ 濾波器設計與濾波
※ 經典譜估計
※ 現代譜估計
※ 相關與卷積
※ 離散變換
※ 數字特徵計算
※ 常用信號發生
※ 信號建模
※ 數據壓縮

3、計算機圖形、圖象學

圖形和圖象是復雜儀器中大量數據的直觀表示，例如靜態和動態腦電地形圖，物體表面溫度分布圖，電磁場分布圖等，它可把原本十分抽象的數據轉換成人們易於理解的直觀表示；另外，數據及其分析結果人們也習慣於用曲線、直方圖、三維圖形、等高線圖等來表示。所以在虛擬儀器中，建立這些數據的圖形、圖象表示模塊是十分必要的。

4、科學計算可視化

前面提到，復雜大量數據的圖形、圖象表示在虛擬儀器中十分重要，然而由數據到圖形的映射並不是簡單的事情，這就是近年來發展起來的科學計算可視化的研究課題。
科學計算可視化的根本目的是把由實驗或數值計算獲得的大量數據轉換成人的視覺可以感受到的計算機圖象。利用圖象把大量抽象的數據有機的組織到一起，從而形象、生動地展示數據所表示的內容以及它們之間的相互關系，幫助人們直接把握復雜的全局，更好地發現和認識規律，擺脫復雜大量抽象數據的困惑。虛擬儀器中科學計算可視化的引入，將給人們展示出儀器的無限魅力，使儀器具備處理和分析大量復雜數據的能力。

5、面向對象的可視化編程

虛擬儀器是一個集成編程環境，用它人們可以很快地生成自己所需要的復雜儀器。所以虛擬儀器既要可編程又要操作簡單，因而人們把面向對象的可視化圖形編程技術引入到虛擬儀器中來。在虛擬儀器中集成了許多功能強大的部件，這些部件用直觀的計算機圖形表示，每個部件都有相應的可控屬性、操作和函數，人們只需把這些部件在計算機屏幕上布置好，設置好相應的屬性，以及它與其他部件的連接關系，即可生成構成相應功能的儀器。

五、小結

虛擬儀器是當前國內外剛剛起步的研究領域，許多高技術公司和研究所都看好這一市場應用前景，紛紛投入大量的人力、物力和財力，加緊開發與研究。虛擬儀器是多媒體計算機的一個重要應用領域，是多學科交叉、滲透的產物，其中濃縮了許多高、精、尖的科學技術。虛擬儀器不是儀器卻高於儀器，它大大縮短了新型儀器的開發周期，節省了儀器開發的費用，它不僅是開發儀器的工具，而且也是進行科學研究的有力手段。虛擬儀器是儀器計算機化的產物，是集成化儀器的基礎，是儀器行業的一場革命，它的研製與開發具有深遠的意義。