簡述虛擬儀器技術及LabVIEW編程課程的認識和理解

　　四、虛擬儀器相關技術

　　1、數(shù)值計算

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

　　※矩陣運算（加、減、乘、逆、轉置)

　　※特征值與特征向量計算

　　※矩陣分解

　　※一元、二元插值

　　※數(shù)值積分和微分

　　※線性代數(shù)方程求解

　　※非線性方程求解

　　※擬合與逼近

　　※特殊函數(shù)

　　※回歸與統(tǒng)計

　　2、數(shù)字信號處理

　　在復雜的儀器中，數(shù)字信號處理占有重要的地位，因而在虛擬儀器中集成各種數(shù)字信號處理方法十分必要，數(shù)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(jīng)典譜估計

　　※現(xiàn)代譜估計

　　※相關與卷積

　　※離散變換

　　※數(shù)字特征計算

　　※常用信號發(fā)生

　　※信號建模

　　※數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的直觀表示，例如靜態(tài)和動態(tài)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(shù)據(jù)轉換成人們易于理解的直觀表示；另外，數(shù)據(jù)及其分析結果人們也習慣于用曲線、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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的圖形、圖象表示在虛擬儀器中十分重要，然而由數(shù)據(jù)到圖形的映射并不是簡單的事情，這就是近年來發(fā)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(shù)值計算獲得的大量數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)有機的組織到一起，從而形象、生動地展示數(shù)據(jù)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(fā)現(xiàn)和認識規(guī)律，擺脫復雜大量抽象數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(huán)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(shù)，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(fā)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(chǎn)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于儀器，它大大縮短了新型儀器的開發(fā)周期，節(jié)省了儀器開發(fā)的費用，它不僅是開發(fā)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(chǎn)物，是集成化儀器的基礎，是儀器行業(yè)的一場革命，它的研制與開發(fā)具有深遠的意義。