测试仪器是进行科学研究的重要工具,任何一台仪器都由信号的采集与控制、信号的分析与处理、结果的表达与输出这三大功能组成.传统仪器的功能都是由硬件来实现,这就决定了传统仪器的功能和结构只能由仪器生产厂家来定义和制造,而用户无法改变.虽然传统仪器的精度、功能和性能随着微电子技术和大规模集成电路技术的发展而不断提高,但是对于复杂的测试参数较多的场合,使用起来很不方便,其局限性非常明显.随着计算机技术的发展,出现了虚拟仪器,在计算机上实现仪器的三大功能,把计算机技术和仪器技术完美结合起来,充分利用飞速发展的计算机技术来实现或增强传统仪器的功能.虚拟仪器开创了仪器使用者可以成为仪器设计者的新时代,代表了仪器发展的方向.该课题正是顺应仪器发展的趋势,采用先进的图形化编程语言LabVIEW,研制开发了虚拟信号发生器、虚拟数字示波器和虚拟信号分析仪,成功地将信号采集技术、数字信号处理技术、信号分析技术运用到系统软件中,实现了信号的自动采集、处理、分析的功能.虚拟信号发生器能够产生正弦波、余弦波、三角波、方波、锯齿波、上升斜波和下降斜波等标准信号,并且可以进行滤波和加窗函数处理,输出处理后的波形,同时还可以进行频谱分析和功率谱分析.虚拟数字示波器的主要功能包括双通道信号输入、触发控制、通道控制、时基控制、波形显示、参数自动测量、频谱分析、波形存储和回放等.虚拟信号分析仪主要功能包括信号采集、统计分析、奈奎斯特分析、自相关分析、互相关分析、频谱分析、自功率谱分析、互功率谱分析和倒频谱分析.LabVIEW开发平台是美国NI公司的产品,因此它的硬件驱动程序和用于数据采集的函数库只支持NI公司的数据采集卡.但是NI公司的数据采集卡价格昂贵,因此该课题除了开发采用NI公司PCI-1200数据采集卡的虚拟仪器外,还编写了采用普通的数据采集卡进行数据采集的函数库,在此基础上开发了采用普通的PCL-818L数据采集卡的虚拟仪器,以降低软件的成本.该课题开发的虚拟仪器参数的控制全部通过图形用户界面进行入机交互,面板设计形象,易于实际操作.经实际验证,与传统仪器相比,测试效率及测试精度高.用户还可以通过相应的编程对虚拟仪器进行移植、改进或功能扩展,可被广泛应用于工程信号分析、故障诊断等领域.