计算机技术的飞速发展使测量仪器发生了革命性的变化，产生了虚拟仪器，虚拟仪器技术的提出和发展代表了二十一世纪自动测试和电子测量仪器领域技术发展的一个重要发展方向。本文论述了虚拟仪器的出现、发展的历史、定义及特点，详细介绍了虚拟仪器系统的结构、组成、原理、功能及在多领域的应用，并对虚拟仪器的前景作了展望。在基于对虚拟仪器全面认识的基础上，对传统的YD200A型圆度仪进行了虚拟改造的可行性分析，给出了基于PCI总线插卡形式的虚拟仪器系统的软硬件构建方案。详细阐述了组成虚拟仪器硬件部分的各种模块的选择、组装及工作方式，阐述了组成虚拟仪器软件部分如：仪器操作面板，整个系统的数据采集，数据分析与处理，结果的可视化输出等设计。给出了评定圆度误差的基本原则，研究用计算机实现圆度误差评定的四种方法及相应的算法和程序；分析了形成系统误差的各种因素，指出了消除各种误差的方法。用本文设计的虚拟仪器对轴的圆度误差进行了实际测试，结果表明：与传统的仪器及其测量方法、数据处理方式相比，虚拟仪器不仅构建非常容易，而且实现了检测过程的自动化、数字化、智能化及可视化，大幅度提高了测试速度、数据处理速度及测试精度。