简论测控现代测控系统进展对虚拟仪器技术中运用

论文导读：采集板）及丰富的计算机软件相结合，迅速改变着传统的仪器系统。在现代测试测量与控制领域中，对测试方法和测试设备的技术要求越来越高，同时也要求测试系统有更短的开发周期、更低的成本和更高的质量。因此，在自动化领域中提出了“虚拟仪器”（VI，VirtualInstruments）的概念。而虚拟仪器技术正在成为当今世界流行的仪器构成方案
摘要：当前，随着计算机技术的快速发展，虚拟仪器技术正成为测试测量与控制领域中的重要应用工具。为此，介绍了虚拟仪器的概念、结构和以LabVIEW为代表的开发工具，并通过国内外测量控制领域的应用实例，指出虚拟仪器技术在测试测量与控制研究领域有着广阔的应用前景。
关键词：计算机应用 虚拟仪器技术 综述 测试控制 LabVIEW
目前，快速发展的标准计算机平台（PC/IPC、Macintosh、工作站等）与趋于模块化的硬件结构（如VXI仪器、插入式数据/图像采集板）及丰富的计算机软件相结合，迅速改变着传统的仪器系统。在现代测试测量与控制领域中，对测试方法和测试设备的技术要求越来越高，同时也要求测试系统有更短的开发周期、更低的成本和更高的质量。因此，在自动化领域中提出了“虚拟仪器”（VI，VirtualInstruments）的概念。而虚拟仪器技术正在成为当今世界流行的仪器构成方案。

一、虚拟仪器VI的概念

VI通过应用程序将通用计算机与仪器硬件结合起来，用户可以通过友好的图形界面（通常称虚拟前面板）操作计算机，就像在操作自己定义、设计的一台单个传统仪器一样。VI以透明的方式把计算机资源（如微处理器、内存等）和仪器硬件（数字I/O、定时器等）的测量、控制能力结合在一起，通过软件实现对数据的分析处理、表达以及图形化用户接口的功能。应用程序将可选硬件（如GPIB、VXl、RS-232、DAQ等）和可重复使用源码库函数等软件结合起来实现模块间的通信、定时与触发，源码库函数为用户构造自己的VI系统提供了基本的软件模块。由于VI的模块化、开放性和灵活性，以及软件是关键的特点，当用户的测试要求变化时，可以方便地由用户自己来增减软件模块，或重新配置现有系统，以满足新的测试要求。这样，当用户从一个项目转向另一个项目时，就能简单地构造出新的VI系统，而不丢弃已有的硬件和软件资源。

二、虚拟仪器的结构

虚拟仪器技术是计算机资源、仪器测控硬件和用户数据分析、过程通讯以及界面软件之间的有效结合。虚拟仪器系统是由计算机、应用软件、硬件接口和测控仪器等组成的。

(一)硬件构成

计算机数据采集（PC—DAQ）测试系统，是以GPIB、VXl、串行总线和现场总线等标准总线仪器为硬件方式组成的GPIB系统、VXl系统、串行总线系统和现场总线系统等。其中，基于PC-DAQ的虚拟测试系统由于Pc机性能、操作系统性能和应用软件性能，以及数据采集板的速度、精度和可靠性等性能的不断提高，以其较高的性价比、灵活性，成为摘自：毕业论文格式字体www.7ctime.com
目前测试系统中最常用的一种方案。

(二)软件开发平台

在计算机的配置与仪器硬件确定后，软件成为构造和使用虚拟仪器的关键。美国著名的NI（National Instruments）公司提出“软件就是仪器”，由此可见应用软件的重要性。虚拟仪器的主要开发环境有Basic，C/C++，VB，VC，LabVIEW，Ladows/CVI和HPVEE等。其中，BasiC和C/C++等都是基于文本的传统编程语言，而NI公司的LabVIEW是目前国际唯一基于数据流的编译型图形编程环境。由于流程图式的程序设计与工程人员比较熟悉的数据流和方块图是一致的，加之流程图与传统程序设计语言的语法细节无关，因此使用流程图方法构建和测试程序，可节约80%的程序开发时间，而速度几乎不受影响。这是目前最流行的虚拟仪器开发环境。

三、虚拟仪器在测控系统中的应用

(一)虚拟仪器在监测方面的应用

美国维吉尼亚州技术公司应用虚拟仪器技术开发了一种光学测微计，用来测量MEMS设备中硅晶片的厚度，分辨率可达到微米级。与基于Visual C++的系统相比，使用基于LabVIEW的系统，该公司的开发时间和费用减少了近50%。密歇根州大学开发了一种微电子气敏传感器，研究人员使用一个基于计算机的带有数据采集板的系统，其中数据采集板由LabVIEW控制，它可以精确地控制传感器的温度，同时通过监测电阻值来测量气相环境的微小变化。LabVIEW的灵活性使得数据采集软件和控制软件的扩展变得容来。

(二)虚拟仪器在检测方面的应用

笔者利用虚拟仪器技术开发了机动车辆综合性能自动检测系统，其主要论文导读：在软件设计上成功引入虚拟仪器技术，并利用LabVIEW开发工具进行编程，实现了信号采集、数据分析、曲线拟合和结果判定等功能。四、结语虚拟仪器技术已成为现代测控领域的一个基本方法，是技术进步的必然结果。目前，其应用已遍及各行各业。使用虚拟仪器进行研究、设计和测试，用户可缩短系统的开发时间，节省开支。可以预见
组成部分如图2所示。系统工作原理：由传感器测量并转换为微弱电信号，经信号调理端子板放大、隔离、滤波后，输入到插在PC机上的数据采集卡，最后通过计算机系统软件进行分析和处理。该系统在软件设计上成功引入虚拟仪器技术，并利用LabVIEW开发工具进行编程，实现了信号采集、数据分析、曲线拟合和结果判定等功能。
四、结语
虚拟仪器技术已成为现代测控领域的一个基本方法，是技术进步的必然结果。目前，其应用已遍及各行各业。使用虚拟仪器进行研究、设计和测试，用户可缩短系统的开发时间，节省开支。可以预见，随着计算机技术的快速发展，虚拟仪器必将在更多、更广的领域得到应用和普及。
参考文献：
杨乐平.LabVIEW程序设计与应用[M].北京：电子工业出版社.2001.
林正盛.虚拟仪器技术及其应用[J].电子技术应用.1997（3）：24—26.
[3]陈明.基于虚拟仪器的自动测试系统的研究[D].西安：西北工业大学.2001.
作者简介：徐凯（1990.09—），男，山东潍坊人，曲阜师范大学电气信息与自动化学院测控技术与仪器专业2009级本科生。