虛擬儀器是利用高性能的模塊化硬件，結合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化的應用。靈活高效的軟件能創(chuàng)建完全自定義的用戶界面，模塊化的硬件能方便地提供全方位的系統(tǒng)集成，標準的軟硬件平臺能滿足對同步和定時應用的需求。

虛擬儀器的本質是利用現(xiàn)有的計算機，加上特殊設計的儀器硬件和專用軟件形成既有普通儀器的基本功能又有一般儀器所沒有的特殊功能的高檔低價的新型儀器。它是利用計算機強大的圖形環(huán)境和在線幫助功能，建立虛擬儀器面板，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器完成對儀器的控制、數(shù)據(jù)分析和顯示功能。虛擬儀器的輸入輸出由數(shù)據(jù)采集卡、GPIB卡等硬件模塊完成，儀器的功能主要由軟件構成。

一套完整的虛擬儀器系統(tǒng)的結構一般來說分為四層：

1)測試管理層

用戶使用虛擬儀器生產(chǎn)廠商開發(fā)的應用程序，組成自己的一套測試儀器。這是虛擬儀器的優(yōu)點之一，它可以方便地使用戶根據(jù)自己的需要，自己的風格建立自己的測試儀器。

2)應用(程序)開發(fā)層

由生產(chǎn)商提供的軟件開發(fā)工具，如NI(NATIonAL INSTRUMENTS)公司的LabVIEW軟件，LabWindows/CVI軟件。用戶可以用這類軟件進行深層開發(fā)，以擴展儀器原有的功能。

3)儀器驅動層

由生產(chǎn)商開發(fā)，針對不同類型的儀器有不同的驅動程序接口。為給用戶提供方便、易用的儀器驅動程序，泰克公司、惠普公司和美商國家儀器公司等35家國際上最大的儀器公司成立了VXI plug & play系統(tǒng)聯(lián)盟，并于推出VISA(ViRTU-al Instrument Software Architecture)標準。

4)I/O總線驅動層

由生產(chǎn)商開發(fā)，用于將不同類型的實際儀器通過相同標準的總線連接起來形成一套完整的測試系統(tǒng)，如得到廣泛應用的VXI(開放式測量系統(tǒng))總線系統(tǒng)。