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虛擬儀器在電子測量領(lǐng)域的應(yīng)用

發(fā)布時間:2020-10-23所屬分類:電工職稱論文瀏覽:1

摘 要: 摘要:在通訊技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)以及信息技術(shù)的共同作用下,電子測量技術(shù)發(fā)生了深刻變革。虛擬儀器的誕生標(biāo)志著以硬件為主的測量系統(tǒng)向以軟件為主的測量系統(tǒng)轉(zhuǎn)變,其代表著儀器技術(shù)以及測量技術(shù)的新發(fā)展。 關(guān)鍵詞:電子測量;虛擬儀器;測量技術(shù) 中圖分

  摘要:在通訊技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)以及信息技術(shù)的共同作用下,電子測量技術(shù)發(fā)生了深刻變革。虛擬儀器的誕生標(biāo)志著以硬件為主的測量系統(tǒng)向以軟件為主的測量系統(tǒng)轉(zhuǎn)變,其代表著儀器技術(shù)以及測量技術(shù)的新發(fā)展。

虛擬儀器在電子測量領(lǐng)域的應(yīng)用

  關(guān)鍵詞:電子測量;虛擬儀器;測量技術(shù)

  中圖分類號:TP391

  文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

  引言

  在信息技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)與通信技術(shù)迅猛發(fā)展的作用下,電子測量技術(shù)也隨之出現(xiàn)了天翻地覆的改變:儀器架構(gòu)逐漸由簡單化演變?yōu)閺?fù)雜化,虛擬儀器的功能也越來越多樣化,虛擬儀器的測量功能非常重要,其在測量領(lǐng)域中屬于十分重要的重點(diǎn)研究對象。虛擬儀器技術(shù)的誕生和發(fā)展,代表著21世紀(jì)的測量技術(shù)與儀器技術(shù)的發(fā)展正邁入一個全新的信息時代。虛擬儀器標(biāo)志著測量系統(tǒng)從傳統(tǒng)的以硬件為主到以軟件為中心的本質(zhì)上的轉(zhuǎn)變。因此,探究電子測量領(lǐng)域中虛擬儀器的使用狀態(tài)是當(dāng)前首要任務(wù)。

  1虛擬儀器對電子測量的影響

  基于虛擬儀器的本身優(yōu)勢,決定了其在測量范疇中得以推廣與應(yīng)用是必然的,在電子測量領(lǐng)域中存在著十分重要的影響,從其功能配置層面看,傳統(tǒng)儀器上只可以進(jìn)行單一測量的缺點(diǎn),可以通過虛擬儀器技術(shù)得到改變,讓傳統(tǒng)儀器可以向著集成化的方向推進(jìn),例如:信號的發(fā)出、顯示、測量功能同時的在同一臺儀器產(chǎn)生上;由于新技術(shù)的提出,許多的領(lǐng)域多電子測量技術(shù)的要求越來越高,目前的技術(shù)水平已經(jīng)不能滿足人們的需求,正如,在通訊領(lǐng)域中,其對信通道的測量,要求指標(biāo)分析應(yīng)當(dāng)在頻域內(nèi)實(shí)行,數(shù)據(jù)采集后,運(yùn)用軟件實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)數(shù)據(jù)的分析以及處理,這一項(xiàng)技術(shù)可以通過應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

  不僅是這樣,虛擬儀器應(yīng)用于電子測量,還可以使得測量的成本極大限度減少,促進(jìn)儀器使用比率有效提升,同時,還增加了儀器在維修與運(yùn)用上的便利度,正是這樣,虛擬儀器技術(shù)是當(dāng)代最突出、顯著測量技術(shù)之一,并且適用各個領(lǐng)域中。

  計算機(jī)是虛擬儀器的核心,主要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,計算機(jī)與硬件接口電路共同組成了虛擬儀器的硬件,后者主要完成信息數(shù)據(jù)采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換等任務(wù);軟件技術(shù)是虛擬儀器的關(guān)鍵技術(shù),在軟件技術(shù)的支持下才能實(shí)現(xiàn)設(shè)備的各種功能。在計算機(jī)在線幫助功能以及強(qiáng)大的圖形環(huán)境支持下,用戶能直接建立虛擬儀器軟面板,從而實(shí)現(xiàn)儀器控制、數(shù)據(jù)收集與分析、輸出與存儲等功能。通過這一方式能有效避免傳統(tǒng)測量的弊端,在提高測量效率的同時,降低測量成本。與此同時,在使用虛擬儀器技術(shù)時,用戶還能結(jié)合自己的需求自定義軟件功能,與以微處理器為核心的智能儀器相比,虛擬儀器功能更為強(qiáng)大。現(xiàn)階段,虛擬技術(shù)在自動檢測系統(tǒng)、工程設(shè)計以及電子測量等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

  2虛擬儀器在電子測量領(lǐng)域的應(yīng)用要點(diǎn)

  2.1在硬件模塊中的應(yīng)用

  硬件模塊的主要功能是向被測驗(yàn)對象輸入一系列正弦符號,然后將反饋出來的信號輸入處理模塊之中,通過適當(dāng)調(diào)整信號幅度,使信號保持在合理范疇之內(nèi),進(jìn)而保障測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。若硬件模塊的運(yùn)行速度快且處理準(zhǔn)確,則獲得的檢測對象相位與信號幅度更加準(zhǔn)確。近年來,虛擬儀器技術(shù)在電子測量領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,該技術(shù)的應(yīng)用促使電子測量從傳統(tǒng)的手工作業(yè)向自動化、規(guī)模化方向邁進(jìn),有效提升了測量精準(zhǔn)度和測量的有效性,這對信息化、現(xiàn)代化測量技術(shù)的實(shí)現(xiàn)有重要意義。與此同時,內(nèi)核技術(shù)在PXI總線技術(shù)中的應(yīng)用,有效促進(jìn)了測量工作向規(guī)范化方向邁進(jìn),高速通訊總線測量技術(shù)與內(nèi)核技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用,大幅度提升了PXI總線的拓展性。

  2.2在軟件模塊中的應(yīng)用

  對于虛擬儀器來說,軟件始終處于領(lǐng)導(dǎo)、核心地位,包括對各硬件模塊功能的控制、多功能儀器的測試等均需要借助軟件來完成。軟件能充分發(fā)揮虛擬儀器的功能化特點(diǎn),進(jìn)而最大限度減少系統(tǒng)成本,提升系統(tǒng)使用的靈活性,改善儀器使用性能。Labview系統(tǒng)是虛擬儀器最主要的軟件產(chǎn)品,其圖形化開發(fā)平臺功能強(qiáng)大,界面友好、生動、直觀,能直接通過原碼模塊、調(diào)動庫函數(shù)等實(shí)現(xiàn)信號采集、處理、傳輸以及圖像生成等功能,操作十分簡便。用戶可利用該軟件建立符合自身需求的測試方案,可通過相同硬件實(shí)現(xiàn)多種功能。數(shù)據(jù)采集對實(shí)時性要求較高,Labview系統(tǒng)可采用匯編語言編寫數(shù)據(jù)采集以及轉(zhuǎn)化程序,在其控制面板中設(shè)有各種按鈕、通用開關(guān),且菜單、波形顯示、數(shù)據(jù)顯示等都向傳統(tǒng)儀器靠攏,在虛擬面板上還有自定義參數(shù)設(shè)置,能夠很好地滿足用戶需求。

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  虛擬系統(tǒng)最底層的軟件是VISA庫,其位于儀器和驅(qū)動程序之間,在本質(zhì)上屬于標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫及其相關(guān)規(guī)范的總稱,能直接為儀器以及驅(qū)動提供信息。虛擬系統(tǒng)的中間層軟件是儀器驅(qū)動程序,其不僅涉及數(shù)據(jù)采集還可進(jìn)行硬件操作。驅(qū)動程序是連接VISA庫與應(yīng)用程序的平臺,是實(shí)現(xiàn)對某一儀器的控制和通信的軟件集合。驅(qū)動軟件能及時調(diào)節(jié)各種儀器性能,發(fā)揮承上啟下的作用,以順利開展電子測量工作。虛擬系統(tǒng)的最頂層軟件是應(yīng)用軟件,用戶可以直接編寫應(yīng)用軟件,并通過其提供的操作界面完成數(shù)據(jù)分析、采集等自動測控任務(wù)。

  2.3虛擬儀器不同領(lǐng)域的應(yīng)用

  ①虛擬儀器應(yīng)用與測量技術(shù)上。虛擬儀器的系統(tǒng)上的靈活性、開發(fā)性和依舊能夠保持與計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行同步,致使它能夠不斷地提高測量方面的基準(zhǔn)度,將測量成本最大限度地降低,并且能夠?qū)⒂脩舻拈_發(fā)時間大大的節(jié)省。

  ②將虛擬儀器結(jié)合與監(jiān)控層面上。使用虛擬儀器在采集上能夠及時進(jìn)行采集與將傳感器上傳輸過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄,并對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計、頻域分析、數(shù)字濾波等技術(shù)處理,進(jìn)而使得監(jiān)控功能得以實(shí)現(xiàn)。例如:在水質(zhì)監(jiān)測與遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用上充分發(fā)揮其能動作用。

  ③工程處理過程中虛擬儀器使用狀況。其應(yīng)用于工程處理的不同階段,都能夠?yàn)槠涮峁┓浅3龅姆⻊?wù):無論是研發(fā)、設(shè)計還是到生產(chǎn)測試,都可以做出出色的服務(wù)。經(jīng)典的例子是:在的基礎(chǔ)上的虛擬儀器,其集中了報警管理、歷史數(shù)據(jù)追蹤、安全、網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)I/O、企業(yè)內(nèi)部連網(wǎng)等眾多功能于一身。這些功能在生產(chǎn)時,能夠輕易地使工業(yè)配置相結(jié)合,并實(shí)行運(yùn)用,將老式儀器設(shè)備的使用率大大降低。

  ④虛擬儀器與遠(yuǎn)程教育的應(yīng)用。由于虛擬儀器的隊(duì)伍不斷壯大、完善,其在教育領(lǐng)域中也得到廣泛的應(yīng)用,教育部門逐漸開始將虛擬儀器應(yīng)用于教學(xué)系統(tǒng)上,他們利用虛擬儀器來建設(shè)使用于其本身的教學(xué)系統(tǒng),不但將開支節(jié)省,并且因?yàn)樘摂M儀器的系統(tǒng)具備靈活性、可以重復(fù)利用的性較強(qiáng)的優(yōu)勢,致使教學(xué)的方式的靈活性大大加強(qiáng)。

  ⑤虛擬儀器產(chǎn)出信息報表技術(shù)的應(yīng)用。LabVIEW所產(chǎn)出的計量檢定和訪問Access數(shù)據(jù)庫的出具反應(yīng)十分快捷且便利地完成以及鑒定報表的任務(wù)。讓技術(shù)的人員在輸出規(guī)定格式的某種報表的測試結(jié)果與信息的方便度,得到大大的加深。

  結(jié)束語

  綜上所述,在科學(xué)信息技術(shù)日益發(fā)展與社會要求越來越高的當(dāng)下,虛擬儀器越來越具備綜合性與功能性,對電子測量精準(zhǔn)度、可靠性的提升起到了主導(dǎo)性作用,從某層面上看來,虛擬儀器技術(shù)是一場意義重大的技術(shù)革命,對社會許多領(lǐng)域存在著深刻的影響力。在電子測量層面上,該領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化其技術(shù)上的研究,并有效的結(jié)合測量任務(wù)與目標(biāo),調(diào)整與優(yōu)化軟件的技術(shù),強(qiáng)化技術(shù)的針對性,在電子測量應(yīng)用過程中最大化地將虛擬儀器的領(lǐng)先技術(shù)發(fā)揮出來。——論文作者:馮靜慧

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