1.1 虚拟仪器的基本概念

虚拟仪器是指，在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户自己设计定义，具有虚拟的操作面板，测试功能由测试软件来实现的一种计算机仪器系统。虚拟仪器突破了传统电子仪器以硬件为主体的模式。实际上，测量时使用者是在操作具有测试软件的计算机，犹如操作一台虚拟的电子仪器，虚拟仪器因此得名。“软件即仪器”（Software is Instrument），最本质地刻画出虚拟仪器的特征。它比传统的电子仪器更为通用，更能适应迅猛发展的当代科学技术对测量仪器提出的不断更新的要求，推动着传统仪器朝着数字化、模块化、虚拟化、网络化的方向发展。

测试仪器的种类很多，功能各异。但无论何种测试仪器，其组成都可以概括为数据的采集与控制、数据的分析与处理、结果的输出与显示三大功能模块，且都以硬件形式存在，所以开发、维护的费用高，技术更新周期长。即便是后来出现的数字化仪器、智能仪器，使传统仪器的准确度提高、功能增强，但仍未改变传统仪器那种独立使用、手动操作、任务单一的模式。为此，总线式仪器和系统应运而生。人们研制出多种通信接口，用于将多台智能仪器连在一起，构成功能更强、适应面更广的测试系统，但这种总线式仪器中仍有许多重复的部件或功能单元。

虚拟仪器技术的出现，打破了传统仪器由厂家定义功能、用户无法改变的固定模式。虚拟仪器技术给了用户一个充分发挥自己的才能和想象力的空间。用户可以随心所欲地根据自己的需求，设计自己的仪器系统，满足多种多样的应用需求。

虚拟仪器的概念是对传统仪器概念的重大突破，是计算机系统与仪器系统相结合的产物。它利用计算机系统的强大功能，结合相应的硬件，大大突破了传统仪器在数据采集、显示、传送、处理等方面的限制，使用户可以方便地对虚拟仪器进行维护、扩展和升级等。

虚拟仪器中“虚拟”的含义表现在两个方面。一方面是指虚拟仪器面板，虚拟仪器面板上的各种“控件”与传统仪器面板上的各种“控件”所完成的功能是相同的，传统仪器面板上的控件都是实物，并且是通过手动和触摸进行操作的；而虚拟仪器面板上的控件是外形与实物相像的图标，其操作对应着相应的软件程序，使用鼠标或键盘操作虚拟仪器面板上的控件，就如使用一台实际的仪器。另一方面是指虚拟仪器的测控功能是通过软件编程来实现的；而传统仪器，特别是早期的仪器，它们的功能是通过硬件来实现的。

需要指出的是，虚拟仪器实质上是一种创新的仪器，而非一种具体的仪器。换言之，虚拟仪器可以有各种各样的形式，完全取决于实际的物理系统和构成仪器数据采集单元的硬件类型，但是有一点是相同的，那就是虚拟仪器离不开计算机控制，软件是虚拟仪器设计中最重要、最关键的部分。