本文介绍如何使用 Python 的 PyVISA 库控制物理实验室中的测试测量仪器（如示波器、函数发生器）。内容包括环境配置（NI VISA）、设备连接与地址获取、基础通信命令（读写、查询）、二进制波形数据处理以及数据保存方法。旨在帮助科研人员实现自动化实验控制，提升效率。
物理及理工科实验中常涉及各类仪器，如函数发生器、示波器、台式万用表等。手动操作效率低且难以实现复杂控制。本文介绍如何通过 Python 编程控制实验室设备，以服务于科研或项目需求。
NI VISA（Virtual Instrument Software Architecture）是 National Instruments 开发的标准化仪器通信架构，为 GPIB、USB、以太网、串口等提供统一接口。NI MAX（Measurement & Automation Explorer）是其配套图形化管理工具，用于自动发现设备、查看 VISA 资源地址及配置通信参数。
在 Python 仪器控制中，NI VISA 作为底层引擎，PyVISA 库提供通信能力；NI MAX 用于前期配置，帮助用户找到仪器的 VISA 地址。
安装完成后，打开 NI VISA 获取设备通信地址。连接 USB 线后点击 Refresh，VISA 会显示新设备，红框内的字符串（如 USB0::0x1AB...）即为通信地址，需复制到 Python 代码中使用。
import pyvisa
import time
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import openpyxl
# --- 请根据实际情况修改这些地址 ---
dmm_address = 'USB0::0x1AB1::0x09C4::DM3R240300120::INSTR' # DMM 地址
func_gen_address = 'USB0::0x1AB1::0x0641::DG4E232700999::INSTR' # 函数发生器地址
# 建立 ResourceManager（与 VISA 后端连接）
rm = pyvisa.ResourceManager()
说明：
ResourceManager() 对接系统 VISA 库（NI-VISA / Keysight / pyvisa-py 等）。rm.list_resources() 列出当前设备。print("发现的 VISA 资源：")
for r in rm.list_resources():
print(" ", r)
说明：
list_resources() 发现附近仪器。inst = rm.open_resource(func_gen_address)
inst.timeout = 10000 # 毫秒级超时
idn = inst.query('*IDN?') # 返回厂商/型号/序列号
print("Instrument ID:", idn.strip())
说明：
.open_resource() 返回 instrument 对象，用于 write()（发送）和 query()（发送并读取）。query() 常用于 SCPI 命令立即返回的场景。timeout 避免无响应时挂起。# 写命令（无返回）
inst.write(':SOURce1:VOLTage 1.0') # 设置电压
# 读命令（返回字符串）
resp = inst.query(':MEASure:VOLTage:DC?')
val = float(resp) # 解析为浮点数
说明与建议：
.write()：发送无需返回的命令（如设置电压、开关输出）。.query()：发送后期望立即回复的命令（如测量）。.read_raw() 或 .read_bytes() 结合二进制解析。inst = None
try:
inst = rm.open_resource(dmm_address)
print(inst.query('*IDN?'))
finally:
if inst is not None:
try:
inst.close()
except Exception:
pass
try:
rm.close()
except Exception:
pass
说明：
close()），防止 USB 占用。try/finally 中或使用 context manager。示波器通常返回二进制块及 preamble（缩放信息）。转换公式：V = (sample - yref) * yinc + yorg。
# 假设 inst 已连接示波器
pre = inst.query(':WAV:PRE?') # 读取 preamble
parts = [p.strip().strip('"') for p in pre.split(',') if p.strip() != '']
points = int(parts[2])
yinc = float(parts[7])
yorg = float(parts[8])
yref = float(parts[9])
# 读取二进制数据
samples = inst.query_binary_values(':WAV:DATA?', datatype='h', container=np.array)
volts = (samples.astype(np.float64) - yref) * yinc + yorg
说明：
inst.query_binary_values() 直接转数组。import csv
# 保存 CSV
with open('data.csv', 'w', newline='') as f:
writer = csv.writer(f)
writer.writerow(['amp_vpp', 'measured_v'])
for a, v in zip(amp_points, measured_v):
writer.writerow([a, v])
# 写入 Excel
from openpyxl import Workbook
wb = Workbook()
ws = wb.active
ws.append(['amp_vpp', 'measured_v'])
for a, v in zip(amp_points, measured_v):
ws.append([a, v])
wb.save('data.xlsx')
说明：
rm.list_resources()。timeout，用 *IDN? 检查通信，确认本地/远程模式。:WAV:PRE? 确认参数，使用 query_binary_values()。sleep，合并查询。
微信公众号「极客日志」，在微信中扫描左侧二维码关注。展示文案：极客日志 zeeklog
使用加密算法（如AES、TripleDES、Rabbit或RC4）加密和解密文本明文。 在线工具，加密/解密文本在线工具，online
解析常见 curl 参数并生成 fetch、axios、PHP curl 或 Python requests 示例代码。 在线工具，curl 转代码在线工具，online
将字符串编码和解码为其 Base64 格式表示形式即可。 在线工具，Base64 字符串编码/解码在线工具，online
将字符串、文件或图像转换为其 Base64 表示形式。 在线工具，Base64 文件转换器在线工具，online
将 Markdown（GFM）转为 HTML 片段，浏览器内 marked 解析；与 HTML 转 Markdown 互为补充。 在线工具，Markdown 转 HTML在线工具，online
将 HTML 片段转为 GitHub Flavored Markdown，支持标题、列表、链接、代码块与表格等；浏览器内处理，可链接预填。 在线工具，HTML 转 Markdown在线工具，online