1.1 虛擬儀器的基本概念

虛擬儀器是指，在以通用計算機為核心的硬件平臺上，由用戶自己設計定義，具有虛擬的操作面板，測試功能由測試軟件來實現的一種計算機儀器系統。虛擬儀器突破了傳統電子儀器以硬件為主體的模式。實際上，測量時使用者是在操作具有測試軟件的計算機，猶如操作一臺虛擬的電子儀器，虛擬儀器因此得名。“軟件即儀器”（Software is Instrument），最本質地刻畫出虛擬儀器的特征。它比傳統的電子儀器更為通用，更能適應迅猛發展的當代科學技術對測量儀器提出的不斷更新的要求，推動著傳統儀器朝著數字化、模塊化、虛擬化、網絡化的方向發展。

測試儀器的種類很多，功能各異。但無論何種測試儀器，其組成都可以概括為數據的采集與控制、數據的分析與處理、結果的輸出與顯示三大功能模塊，且都以硬件形式存在，所以開發、維護的費用高，技術更新周期長。即便是后來出現的數字化儀器、智能儀器，使傳統儀器的準確度提高、功能增強，但仍未改變傳統儀器那種獨立使用、手動操作、任務單一的模式。為此，總線式儀器和系統應運而生。人們研制出多種通信接口，用于將多臺智能儀器連在一起，構成功能更強、適應面更廣的測試系統，但這種總線式儀器中仍有許多重復的部件或功能單元。

虛擬儀器技術的出現，打破了傳統儀器由廠家定義功能、用戶無法改變的固定模式。虛擬儀器技術給了用戶一個充分發揮自己的才能和想象力的空間。用戶可以隨心所欲地根據自己的需求，設計自己的儀器系統，滿足多種多樣的應用需求。

虛擬儀器的概念是對傳統儀器概念的重大突破，是計算機系統與儀器系統相結合的產物。它利用計算機系統的強大功能，結合相應的硬件，大大突破了傳統儀器在數據采集、顯示、傳送、處理等方面的限制，使用戶可以方便地對虛擬儀器進行維護、擴展和升級等。

虛擬儀器中“虛擬”的含義表現在兩個方面。一方面是指虛擬儀器面板，虛擬儀器面板上的各種“控件”與傳統儀器面板上的各種“控件”所完成的功能是相同的，傳統儀器面板上的控件都是實物，并且是通過手動和觸摸進行操作的；而虛擬儀器面板上的控件是外形與實物相像的圖標，其操作對應著相應的軟件程序，使用鼠標或鍵盤操作虛擬儀器面板上的控件，就如使用一臺實際的儀器。另一方面是指虛擬儀器的測控功能是通過軟件編程來實現的；而傳統儀器，特別是早期的儀器，它們的功能是通過硬件來實現的。

需要指出的是，虛擬儀器實質上是一種創新的儀器，而非一種具體的儀器。換言之，虛擬儀器可以有各種各樣的形式，完全取決于實際的物理系統和構成儀器數據采集單元的硬件類型，但是有一點是相同的，那就是虛擬儀器離不開計算機控制，軟件是虛擬儀器設計中最重要、最關鍵的部分。