虚拟仪器技术在测控系统中的应用_电子机械论文_工学论文__4736
虚拟仪器技术在现代测控系统中的应用
试系统 由于 Ｐ 机 性能、 ｃ 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 目 前 测 试 系统 中最 常用 的 一种 方 案 。
基 金项 目 ：广 东韶 关 市科 技 局项 目 （ １ － ４ ３ ３ ３ ３ １０ ５ ）
作 者 筒介 ： 黄大 星 （１ ７ －） 男 ， 西永 丰人 ． ９９ ， 江 助教 ． 硬士 ， Ｅ ｍ ｉ ） （ － ａ ｌ
的功 能 。
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摘 要 ：随着计算 机技 术的发展 ，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 Ｌ ｂ Ｉ Ｗ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 ａＶＥ
虚拟仪器在测控技术与仪器专业教学中的应用
虚拟仪器在测控技术与仪器专业教学中的应用作者：刘娜来源：《电子世界》2012年第19期【摘要】本文在介绍虚拟仪器的概念及特点的基础上，指出测控专业应用虚拟仪器的必要性及其作用，并分析了虚拟在测控技术与仪器专业教学中的应用。
【关键词】虚拟仪器；测控技术；仪器；教学；应用相比传统仪器，虚拟仪器具有开放性、灵活性并可与计算机技术保持同步发展、能够实时升级、价格低、利用率高、维护成本低等优点，对教学尤其是实验教学有着传统仪器无法比拟的优势。
一、虚拟仪器简介20世纪80年代末期，美国成功研制出了虚拟仪器，其发展也标志着电子测量和自动检测仪器领域的革新。
虚拟仪器英文全称为Virtual Instrument，简称VI，指的是在计算机为核心的硬件平台上，通过用户定义、设计出的一种具有测试功能和虚拟版面的计算机仪器系统。
通过运用PC计算机的显示器的显示功能模拟传统仪器的控制面板，用其他方式代表输出的检测结果，从而完成各项检测功能的一种计算模拟仪器系统。
其中虚拟具体包括两层意思：第一层意思是指虚拟仪器的功能是由软件编程实现。
在硬件平台中，以计算机为核心组成的平台支持下，运用软件编程或软件的组合来实现虚拟仪器的功能，体现着计算机与测试技术深入的结合。
第二层意思是指虚拟仪器的面板是虚拟构成的。
与传统的虚拟仪器不同的是，其虚拟仪器的面板控件是实物和外形相似的图标，代表“放大”、“通”、“断”等等的图标相对应的软件程序。
使用者只要通过鼠标点击面板中的控件就能进行操作，而不是由“触摸”、“手动”来进行操作。
二、虚拟仪器应用于测控教学的必要性我国高等学校工科一般普遍开设例如《控制工程》、《工程测试技术》等专业基础课，这些课程综合和汲取了各学科的新发展、新成就，是一门综合性极强的学科，同时它对新发展的技术有较高的要求，敏锐度较高，这样以来对于学生的学习也就提出了一些新要求。
第一，学生应明确建立频谱的结构概念，掌握数字分析、频谱分析等相关概念与基本原理。
虚拟仪器及其在机械测试中的应用
虚拟仪器及其在机械测试中的应用虚拟仪器是指通过计算机软硬件技术模拟实现各种实际仪器的功能和性能，从而达到实验、测试和控制的目的。
虚拟仪器的应用已经广泛渗透到各个领域，其中在机械测试中的应用尤为突出。
虚拟仪器在机械测试中的应用主要体现在以下几个方面：一、虚拟仪器的优势相比传统的实体仪器，虚拟仪器具有诸多优势。
首先，虚拟仪器无需大量物理设备和实验空间，节省了成本和资源。
其次，虚拟仪器具备更高的灵活性和可扩展性，可以根据需要进行功能扩展和升级。
再次，虚拟仪器的测量和控制精度更高，能够实时采集和处理大量数据，提高测试效率和准确性。
此外，虚拟仪器还具有更好的可重复性和稳定性，能够长时间运行而不会出现疲劳和损坏。
二、虚拟仪器在机械测试中的应用1. 力学性能测试虚拟仪器在机械测试中的一个重要应用是力学性能测试。
通过虚拟仪器，可以对材料的力学性能进行全面、精确的测试，如材料的强度、韧性、硬度等。
虚拟仪器可以模拟不同试验条件下的加载和变形过程，通过采集和分析数据，得到材料的力学性能指标。
2. 振动测试虚拟仪器在机械测试中的另一个应用是振动测试。
机械系统的振动性能对于其稳定性和工作效率至关重要。
虚拟仪器可以模拟不同的振动条件，并通过采集和分析振动数据，评估机械系统的振动特性。
这对于机械系统的设计和改进具有重要意义。
3. 声学测试虚拟仪器还可以应用于机械系统的声学测试。
机械系统在工作时会产生噪声，而虚拟仪器可以模拟不同工况下的噪声产生机理，并通过采集和分析声音数据，评估机械系统的噪声水平。
这对于改进机械系统的工作环境和降低噪声水平具有重要意义。
4. 温度和湿度测试虚拟仪器在机械测试中还可以应用于温度和湿度测试。
温度和湿度是机械系统正常运行的重要参数，对于机械系统的性能和寿命有着重要影响。
通过虚拟仪器可以模拟不同的温湿度条件，并通过采集和分析数据，评估机械系统在不同环境下的工作性能。
三、虚拟仪器的发展趋势虚拟仪器在机械测试中的应用已经取得了很大的进展，但仍有待进一步完善和发展。
虚拟仪器技术在测控领域中的应用
! 摘 " 要" " 介绍了国内外虚拟 仪 器 技 术 的 发 展 趋 势 及 其 在 测 控 领 域 应 用 的 必 要 性 和 良 好 前 景 # 讨论了其在测控领域应用的几个技术关键 $ 针对具 体试 验设计 了硬 % 软件 的结构 框架 # 并指出在测控 领域中对网络化虚拟仪器是一个重要的发展趋势 $ 关键词 # 虚拟仪器技术 # 网络化 # 数据控制 # & ’ & ’ P & Q P ’ ( # < 5 9 2 = > ? 2 "* 0 12 1 3 1 4 5 7 1 8 8 1 2 1 @ :3 , 9 8 . D 4 , < 8 9 . 7 1 8 8 1 @ 0 5 4 5 < , 8 9 5 2 . @ 1 2 D 28 0 1 6 =5 > =, 1 @ 1 < < , 8 2> 5 5 26 9 5 < 1 @ 8 <5 :, 8D 4 , -7 1 D < . 9 1 7 1 8D 2@ 5 8 9 5 4D 9 1< 0 5 A -FG 88 0 1< D 7 1 =D 6 6 6 = >, # # 8 , 7 18 0 1B 1 8 1 @ 0 , . 1 < , 8 0 1 D 4 , @ D 8 , 5 -D 9 12 , < @ . < < 1 2 0 D 9 2 A D 9 1 D 2< 5 : 8 A D 9 1 D 9 12 1 < , 1 22 1 1 ? = C 6 6 > 6 # 2 , -8 0 1D @ 8 . D 4 1 / 1 9 , 7 1 8 FW 5 9 1 5 3 1 9 , 8 , < , 2 , @ D 8 1 28 0 D 8 8 0 11 8 A 5 9 B 1 23 , 9 8 . D 4 , < 8 9 . 7 1 8 , <D >5 6 , 7 5 9 8 D 8 8 1 2 1 @ , -8 0 1 : , 1 4 25 :7 1 D < . 9 1 7 1 8D 2@ 5 8 9 5 4 F 6 = ) # # & @ , A / = 6 9 3 , 9 8 . D 4 , < 8 9 . 7 1 8 8 1 @ 0 5 4 5 1 8 A 5 9 B# 2 D 8 D@ 5 8 9 5 4 ’ & ’ P & Q P > = 8
虚拟仪器技术在测控领域中的应用
虚拟仪器技术在测控领域中的应用本文首先从国内外虚拟仪器技术的发展趋势作为突破点进行详细的介绍，并结合现在社会发展的需要，对其在测控领域的发展前景以及应用的必要性进行展望，并从技术层面对其主要的几个问题进行讨论。
然后再以具体的实验作为了解的出发点，对软硬件的结构框架进行深入的探究，找到网络化虚拟仪器成为测控领域发展的必然趋势的原因所在。
标签：虚拟仪器技术；网络化；数据控制由于历史的原因，自建国以来的我国与西方国家科技之间的差距与日俱增，随着改革开放的进行，世界各大产品商家在自身利益的驱使下，纷纷向中国市场进军。
在商品进来的同时，国外虚拟仪器方面的上产科技也被引进。
本文就结合目前我国在虚拟仪器方面的发展状况，对其应用方面进行深入探讨。
1 国内虚拟仪器技术的发展趋势对于虚拟仪器的科学定义，指的是将传统的仪器与计算机进行科学的结合，开发实用仪器的其他。
一般上来说，这种结合主要有两者方式，是根据结合的主体不同进行分类的，一种是将仪器作为主体，在嵌入式的支持下，将计算机嵌入其中，现在大多数的智能化仪器都是以这种方式结合的。
第二种是以计算机为主题，借助计算机的硬件和操作系统，将各种仪器的功能附加到计算机上。
随着计算机技术的快速发展，这种仪器的功能也水涨船高，慢慢的走向高高端。
自虚拟仪器进入中国来的十几年间，虚拟技术对于各种软硬件的要求也渐渐的区域规范化，对于开发平台的更高级硬件模块、I/O接口总线等等渐渐的有了统一的规格，而且目前还在努力突破三个技术难关，其一是将I/O的标准化程度进一步提高，减少杜宇硬件的依赖，能够适用于任何语言环境；其二是规范仪器的驱动程序，将用户对于仪器功能的使用提高到源代码一级。
其三是实现在软面板上对系统操作的目标，并且将安装程序进一步规范化，实现安装程序的简单、易用。
虚拟仪器技术发展成熟的一个方向就是实现图形化的编程平台。
这不仅能够降低仪器的使用难度，实现用户进行少量学习甚至在不用学习的前提下就能够使用这种仪器。
虚拟仪器技术在测控系统中的应用(一)
虚拟仪器技术在测控系统中的应用(一)摘要:本文描述了基于虚拟仪器思想在实际测控系统中的应用。
通过选用多功能数据采集卡和信号调理电路组成自动测试系统,软件开发以专业测控工具LabWindows/CVI为平台,实现了数据采集、分析和处理。
使整个测控系统既经济又便于操作,同时易于改进和功能扩展。
同时,与基于传统的开发平台的测控系统进行了比较。
关键词:虚拟仪器;Labwindows/CVI;数据采集1、引言虚拟仪器是以一种全新的理念来设计和发展的仪器,它是20世纪90年代发展起来的一项新技术。
虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件,结合高效灵活的软件来完成各种自动测试、过程控制、仪器设计、数据分析和自动化的应用。
灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面,其基本思想是在仪器设计或测试系统中尽可能用软件代替硬件,即“软件就是仪器”,它是在通用计算机平台上,根据用户需求来定义和设计仪器的测试功能,其实质是充分利用计算机的最新技术来实现和扩展传统仪器的功能,这种测试仪器的硬件功能软件化,给测试仪器带来了深刻的变化,因此虚拟仪器代表了当前测试仪器发展的方向之一。
2、虚拟仪器的特点和构成2.1虚拟仪器的特点与传统仪器相比,虚拟仪器具有高效、开放、易用灵活、功能强大、性价比高、可操作性好等明显优点。
2.2虚拟仪器的构成虚拟仪器的构建主要从硬件电路的设计、软件开发与设计两个方面考虑。
根据目前我们所完成的测试设备,硬件电路的设计一般是选择现有的各种不同功能的板卡以及信号调理板来搭建。
所选用板卡的功能包括:高速数据采集和信号转换;信号输出与控制;数据的A/D转换。
将具有一种或多种功能的板卡结合信号调理板组建起来,就能构成任何一种虚拟仪器。
例如使用高速数据采集板卡和高速实时数据处理就能构成1台示波器、1台数字化仪或1台频谱分析仪;使用数字量信号输入/输出板卡和实时数据处理就能构成1台函数发生器、1台信号源或1台控制器。
虚拟仪器在测控技术与仪器专业教学中的应用探讨
关键词 ： 测控 技 术 与仪 器专业 ； 虚拟仪 器 ； 学应 用 教
作者简介 ： 牛群峰 （９４ ） 男 １７一 ， ，河南洛 阳人 ，河４．￣大学电气工程学院，副教授，工学博士，主要研究方向 ： ３－ Ｚ 虚拟仪器技术、
动态信号 测试 与分析。（ 河南 郑州 ４ ００） ５ ０７
数 量 的合 理 配 置 研 究 等。课 程 实践 设 计要 求 写 出 ： 题 、摘 要 、 标
里 之 外” 的魅 力 。
参考文献 ：
［韩 伯棠 管理运 筹 学【 ． 京： ｊ ］ Ｍ 北 高等教 育出 社 ，０ ５ 】 版 ２０
［］ ２薛伟霞 经管类运筹学教学中 “ 三位一体” 创新探讨【】 Ｊ． 现代
该专业旨在培养从事信息测量与控制工程电气工程粮食工程电子工程机械工程领域有关的信息处理工业检测智能仪器及传感技术机电一体化技术等方面的研究开发设计和制造的应用型工程技术人才主要学习测控仪器设计与制ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ工程所必需的基本理论知识信息的获取传输处理与控制知识电子设备计算机控制与信息技术等宽广的工程技术方面的知识
将 软件 的应 用 引 入 到 课 堂 教 学 ，理 论与 应 用 相 结 合， 丰 富教 学 注 重 培 养 分析 问题 与 解 决 问题 的 能 力 和 自主学 习能力 的教 学 模 运 内容 ，提高学习兴趣，使学生 能基本 掌握管理 ＷＩ ＱＳ Ｎ Ｂ软件 式 的 转 变 ，使 学 生 感 受 到 运 筹 学 “ 筹 于 帷 幄 之 中，决 胜 于 千 和 管 理 运筹 学 ２０ 件 常用 的命 令和 功 能 。 ．软 课 程实 践 设 计 要 求学 生收 集现 实 生 活 的资 料 或 根 据 提 供 的 选 题 建 议 ，理 论 联 系 实 际 ，提 出 问题 并 给 予 解 决 ，要 求 选 题 具 有 创新 性 ，尽量 具 有 可行 性 。一 般 给 出十几 个 选 题 ，让 学 生 从 中选 一 个 ，如 医 院护 士 （ 场 营 业员 、小 区保 安 、食 堂 服 务 员 ） 商
虚拟仪器及其在机械测试中的应用
虚拟仪器及其在机械测试中的应用
虚拟仪器是指利用计算机技术和软件实现的具备仪器功能的系统。
它通过将传感器、数据采集卡、信号处理器等硬件设备替换为软件模块，使得仪器的功能可以在计算机上进行模拟和实现。
在机械测试中，虚拟仪器可以应用于以下方面：
1. 数据采集与分析：虚拟仪器可以实时采集机械测试过程中的各种数据，如力、位移、应力、应变等，并通过软件进行数据分析和处理。
可以提供多种数据处理方法和算法，方便对测试结果进行有效分析和评估。
2. 信号处理：虚拟仪器可以对采集的信号进行实时处理，包括滤波、放大、变换等操作。
通过软件模块可以实现各种复杂的信号处理算法，如傅里叶变换、小波变换等，以提取信号中的有效信息。
3. 控制与调试：虚拟仪器可以通过软件控制机械测试设备的动作和参数设置。
通过编程和人机交互界面，可以实现自动化控制和远程操作。
同时，虚拟仪器还提供了调试功能，能够对测试设备进行诊断和故障排除。
4. 虚拟仿真：虚拟仪器可以在计算机上进行机械测试的虚拟仿真。
通过软件模拟测试过程和测试条件，可以预测并评估机械结构的性能和可靠性。
虚拟仿真可以节约成本和时间，避免实际测试中可能存在的危险和问题。
总的来说，虚拟仪器在机械测试中的应用主要体现在数据采集与分析、信号处理、控制与调试以及虚拟仿真等方面。
通过虚拟仪器的应用，可以提高测试的效率和准确性，同时也为机械测试的研究和发展提供了新的手段和途径。
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虚拟仪器技术在测控系统中的应用_电子机械论文_工学论文_
摘要:本文描述了基于虚拟仪器思想在实际测控系统中的应用。
通过选用多功能数据采集卡和信号调理电路组成自动测试系统,软件开发以专业测控工具LabWindows/CVI为平台,实现了数据采集、分析和处理。
使整个测控系统既经济又便于操作,同时易于改进和功能扩展。
同时,与基于传统的开发平台的测控系统进行了比较。
关键词:虚拟仪器;Labwindows/CVI;数据采集1、引言虚拟仪器是以一种全新的理念来设计和发展的仪器,它是20世纪90年代发展起来的一项新技术。
虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件,结合高效灵活的软件来完成各种自动测试、过程控制、仪器设计、数据分析和自动化的应用。
灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面,其基本思想是在仪器设计或测试系统中尽可能用软件代替硬件,即“软件就是仪器”,它是在通用计算机平台上,根据用户需求来定义和设计仪器的测试功能,其实质是充分利用计算机的最新技术来实现和扩展传统仪器的功能,这种测试仪器的硬件功能软件化,给测试仪器带来了深刻的变化,因此虚拟仪器代表了当前测试仪器发展的方向之一。
2、虚拟仪器的特点和构成 2.1虚拟仪器的特点与传统仪器相比,虚拟仪器具有高效、开放、易用灵活、功能强大、性价比高、可操作性好等明显优点。
2.2虚拟仪器的构成虚拟仪器的构建主要从硬件电路的设计、软件开发与设计两个方面考虑。
根据目前我们所完成的测试设备,硬件电路的设计一般是选择现有的各种不同功能的板卡以及信号调理板来搭建。
所选用板卡的功能包括:高速数据采集和信号转换;信号输出与控制;数据的A/D转换。
将具有一种或多种功能的板卡结合信号调理板组建起来,就能构成任何一种虚拟仪器。
例如使用高速数据采集板卡和高速实时数据处理就能构成1台示波器、1台数字化仪或1台频谱分析仪;使用数字量信号输入/输出板卡和实时数据处理就能构成1台函数发生器、1台信号源或1台控制器。
3、虚拟仪器在实际测控系统中的应用 3.1虚拟仪器在航空机载电子测控系统中的应用测控系统在航空机载成件中起着举足轻重的作用,提高和完善测控系统的精度和测试能力对于整个飞机性能分析具有重要的意义。
我们主要完成了基于虚拟仪器的各型继电器盒、各型开关盒测控系统的测试。
使用数字采集板及工控机并在LabWindows/CVI开发平台中实现了对整个测试的电压采集、对各型继电器盒的逻辑状态及延时时间进行输出存储和分析。
http:// 3.1.1测试系统组成整个测控系统由美国NI公司的LabWindows/CVI8.0,研华的1块PCI_175148路数字量输入/输出板,2块PCI_175464路数字量输入板、2块PCLD_785B24通道继电器输出板、6块PCLD_78224通道光电隔离数字量输入板,1块PCL_818L16通道A/D转换板、若干信号调理板及工控机组成。
测控系统的数据采集和处理采用虚拟仪器测量平台。
测控部分主要作用是参与被测产品的控制、测试数据处理和量化,驱动测试数据显示;工控机通过数字量输出板,经继电器输出板变换为被测产品的模拟控制信号;从被测产品采集来的电气逻辑信号经光电隔离数字量输入板转换为数字量信号,通过数字量输入板输至工控机;另外,利用A/D转换板来显示电压;利用系统时钟来完成被测产品的时间继电器延时时间的测试。
3.1.2基于虚拟仪器的航空机载电子系统测控平台该平台整体系统采用美国国家仪器公司的虚拟仪器专用开发平台LabWindows/CVI系统。
由于CVI在标准C语言(AnsiC)的基础上增加了仪器控制和工具函数库的虚拟仪器开发软件,它的集成化开发平台、交互式编程方法、丰富的面板功能和库函数使其自身功能更加强大,应用更加方便,界面完全能够虚拟真实实物进行设计,使得人机对话界面直观、友好。
由于测试的产品种类多,归属性强,因此系统测控平台的用户界面采用下拉菜单式,所需测试的产品一目了然,选用方便。
3.2基于虚拟仪器的测控平台在测控系统中的应用所使用的几个关键技术 3.2.1通过采用系统时钟的方法提高软件测时时间在测试过程中要获得延时继电器的时间,一种方法是采用定时器/计数
器板专门进行计数,另一种方法是采用系统时钟进行计数。
由于所需测试的时间为秒级,要求误差为20%,采用后一种方法完全能达到,一是可以节约成本,二是选购的计算机可不必多配置一个插槽,节省了空间。
在程序中使用了以下函数来获取高精度时间,它的精度可以达到毫秒级。
3.2.2在测控系统中运用了数据库管理技术由于LabWindows/CVI开发平台能够方便使用NI公司开发的SQL工具包,使得大量的测试数据能够以数据库的形式存储、查询。
在测控系统中,可以通过所设置的产品名称、件号、时间、测试结果、温湿度、试验者、质控者等字段来进行保存,完成了一套产品的履历记录,通过查询产品的件号、时间等就可以调出每个产品的测试记录,这样就解脱了人工管理的诸多不便,提高了工作效率。
3.2.3调用ActiveX自动化编程技术并打印生成了Excel表格ActiveX自动化是一种能将单个应用程序和其他应用程序结合在一起的方法。
通过LabWindows/CVI提供的ActiveX控件可以直接调用Excel程序,并使用这些控件提供的函数对从Excel表格进行操作,从数据库中读取测试数据,转换并填入单元格,最后自动生成产品正式履历表并进行打印。
3.3基于虚拟仪器的测控平台与一般测控平台比较采用LabWindows/CVI开发工具使得不同的信号可以统一在同一个程序里面实现方便的采集与保存。
继电器盒测试系统以前有一个运用VisualC++开发的测试平台,和基于虚拟仪器的测控平台相比,它们在本系统中功能的实现和维护都存在很大的差距。
首先运用VisualC++开发的测试平台不如使用LabWindows/CVI 开发的基于虚拟仪器的测控平台简单方便。
由于LabWindows/CVI交互式开发平台,使得开发人员很容易设计出实用直观而且功能强大的测控程序。
由于使用NI公司开发的SQL工具包,使用LabWindows/CVI开发的基于虚拟仪器的测控平台可以大大节省开发时间,增强测试软件的性能。
由于使用LabWindows/CVI开发的基于虚拟仪器的测控平台软件代码编制模块化了,可以一种新的控制算法只需改变相应算法模块即可,大大提高了编程效率,缩短了开发时间。
4、结束语采用虚拟仪器技术,可避开传统仪器复杂的专用电路的设计,从而提高了仪器设计与使用的快速性和方便性。
由于使用软件来实现各种仪器功能,大大提高了仪器的灵活性,需要什么样的功能只需修改相应程序即可,节省了大量购买特定仪器的费用。
LabWindows/CVI虚拟仪器技术在测控领域中有着广泛的应用前景,值得进一步研究和推广。
参考文献[1]宋宇峰.LabWindows/CVI逐步深入与开发实例[M].北京:机械工业出版社,2003. [2]刘君华.虚拟仪器编程语言LabWindows/CVI教程[M].北京:电子工业出版社,2001.http://。