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虛擬儀器–新世代之量測儀器

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姚凱超｜國立彰化師範大學工業教育與技術學系

黃維澤｜國立彰化師範大學工業教育與技術學系

自從二次世界大戰後，大規模的技術革命帶來許多新興科技，例如：PC和網際網路是在1970年代開始發展，1980年代起，由於市場的需求與日俱增下，且傳統儀器無法快速更新技術、造價昂貴、體積龐大以及維修難度高，這些問題讓科學家、作業人員面臨莫大挑戰，因此，為了有效簡化這些儀器設備的設計成本與操作技術，進一步將傳統儀器開發為虛擬儀器，以收集更可靠的資料，提供高品質的產品與研究之用。虛擬儀器是在一般的電腦上加上一組硬體和軟體，硬體部分使用資料擷取介面及工作平台，另一部分則是軟體，使得使用者在操作這台電腦時，就像是在操作一台他自己設計的專用的傳統電子儀器，在軟體使用上，主要係以NI LabVIEW為主。

虛擬儀器技術的出現徹底打破了傳統儀器由廠家定義，使用者無法改變的模式。虛擬儀器給使用者一個充分發揮自己才能、想像力的空間。使用者可以根據自己的要求，設計自己的儀器系統，滿足多樣的應用需求。

在傳統儀器內，包含有數學模組、微處理器、儲存器、配線等，所有的電路都是固定不動的。當儀器把信號輸入後，通過內部的處理所得出之結果，提供技術人員作為參考。而虛擬儀器（Virtual Instrumentation）是把計算機技術和儀表儀器技術融為一體，也就是在電腦上增加相關軟體（如LabVIEW、Look-Out、LabWindows/CVI等）、模組化的I/O硬體（如USB、DAQ、PXI等）以及結合軟硬體的量測平台（如自動感測、生理訊號等）所組合之，因而具有視覺化、人性化的介面儀器來完成各種測試、測量和自動化的應用，附圖中列出虛擬儀器和傳統儀器之特性比較。

根據比較可發現，藉由虛擬儀器，使儀器設備變得越來越簡單、功能卻越來越強，因此，加強虛擬儀器的研發應用已經成為未來產業發展中不可忽視的趨勢。其次，虛擬儀器技術在可用性與擴充性方面仍在持續進展中，以期符合現代通訊科技之技術需求。（本文由科技部補助｢學習在雲端―揭開科學與科技的神秘面紗｣執行團隊撰稿）

責任編輯：盧妍竹
審校：張惠博

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