虚拟仪器在机械工程测试技术中的应用研究
虚拟仪器在检测技术教学中的应用
局， 然后在 Ｄａｒ ｉ ａ ｇ ｍ窗 口将这些控件 、 工具按设计 的虚拟仪器所 需要 的逻辑关 系 ， 用连线 工具连接起 来 即
可 。
２ 虚拟仪器与传统仪器的比较
与传统仪器相比， 虚拟仪器最大的特点是其功能由软件定义 ， 可以由用户根据应用需 要进行调整 ， 用户
选择不同的应用软件就可以形成不同的虚拟仪器。而传统仪器的功能是由厂商事先定义好的 ， 其功能用户 无法变更。当虚拟仪器用户需要改 变仪器功能或需要构造新的仪器时 ， 可以由用户 自己改变应用软件来实
图 ２ 调幅原理图
信号调理中另外一个重要的调理环节是滤波 。当信号 中 昆 杂有干扰 噪声 时， 需要去掉噪声 ， 提高信 噪 比； 当我们只对信号中某一频段的内容感兴趣时 ， 可以通过滤波的方法去掉其它频段的内容 。如图 ３所示 ，
频率为 １Ｈ 的正弦信号叠加有白噪声信号 ， ０ｚ 通过滤波 的方法去掉 了频率高于 ２Ｈ 的 白噪声信号。这一过 ０ｚ 程 在滤 波前 后 的频谱 上也 能清 晰地看 到 。虚拟仪 器 明 了地将 滤波 的过程 表达 出来 。
关键 词 ： 虚拟仪 器 ； ａ Ｖ Ｅ ； 测技 术 Ｌｂ ＩＷ 检
中 图分类 号 ：Ｐ ９． Ｔ ３ １９
文 献标识 码 ： Ｂ
０ 引 言
检测技术是一门既需要具有较深的基础理论又要有较强的实践性的学科 ， 它综合应用高等数学 、 电子技 术 以及计算机知识 ， 解决工程测试中信号的获取 、 转换 、 录及处理分析等 问题 。理论 与实践相结合是这 门 记 课教学的必由之路 。将 虚拟仪器应用在教学实践中， 作为理论教学 的补充 ， 使学生在课余时间随时上机验证
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第１ ６卷
第 Байду номын сангаас期
基于PXT虚拟仪器的机械工程测试系统开发
基于PXT虚拟仪器的机械工程测试系统开发摘要：为了使机械设备适应越来越复杂测试系统，本文以pxt虚拟仪器为载体，按照机械工程测试系统的要求，充分利用已有的标准化系统资源，开发了便于更新、机动灵活、成本低廉、中文界面的机械工程测试系统，提高了测试的综合应用效率。
研究了虚拟仪器的组成及虚拟仪器平台的构建和机械工程测试系统的程序设计。
希望能给大家启迪。
关键词：虚拟仪器平台测试系统程序设计中图分类号：s611文献标识码： a 文章编号：我国虚拟仪器的起步比较晚，很多的新功能、新方法需要进一步完善。
为了使机械设备适应越来越复杂测试系统，本文以pxt虚拟仪器为载体，按照机械工程测试系统的要求，充分利用已有的标准化系统资源，开发了便于更新、机动灵活、成本低廉、中文界面的机械工程测试系统，提高了测试的综合应用效率。
研究了虚拟仪器的组成及虚拟仪器平台的构建和机械工程测试系统的程序设计。
希望能给大家启迪。
一、虚拟仪器的组成及虚拟仪器平台的构建1、虚拟仪器的组成主要有三大部件构成：(1)软件部分软件部分利用图形化的程序子vi，可以建立与传统的测试仪器逼真的前面板，并且可以编写程序对数据进行处理分析等。
(2)硬件部分硬件部分中，主要采用模块化的设计，这是区别于一般的测试系统硬件的主要特征。
并且厂家会提供标准的驱动程序，让用户的需求得到满足，也能对用户自己根据需要进行功能的扩展。
(3)虚拟仪器平台虚拟仪器的平台是计算机，它将虚拟仪器的软件和硬件集到一块，有机的连起来实现相应的功能，这主要是借助了计算机的一些特有的功能，像对数据的运算功能、对数据存放储存功能、还可以对储存的数据进行调用和重新显示，同时，还可以对数据进行管理，再者，网络的联通也是计算机的一个特有功能之一，都在虚拟仪器的构建组成中发挥极其重要的作用。
2、虚拟仪器的平台的构建组建虚拟仪器的平台主要是利用模块化的方法进行组建，这是由于虚拟仪器的模块化结构决定的。
其主要的部分为下面几项：(1)工作平台的建立。
虚拟仪器在测试实验中的应用
２． 谱 分析和 频 率混 淆 １
公 司开 发研 制 的 Ｌ ｂ Ｅ 美 国 Ｎ 公 司的 Ｄ Ｙ ａＶＩ Ｗ、 Ｉ ＡＳ
Ｌ ｂ和美 国 Ｈ ａ Ｐ公 司 的 ＶＥ 。现 以 Ｄ Ｓ ｌ Ｅ Ａ Ｙａ ｂ为 软
件开发平台， 编写简单 的虚拟仪器程序 ， 对测试信号
进行 基本 的时域 和频 域分 析 。
１ 时域 分析
ｌ 一 ２
作者 简介 ：韩伟娜 （９ ９一） ， １７ 女 助教 ， 河北石 家庄人 ， 主要从事 机械 电子工程 、 ＡＤ Ｃ Ｃ ／ ＡＭ方面的研究 。
—
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第 ５期
韩伟娜等 ： 虚拟仪器在测试实验 中的应用
２０ ０６年 ｌ ０月
为 ２０ Ｈ ， ００ ｚ重新运行程序 ， 结果如 图 ３ 所示 。可以 得出如下结论 ： 当增大采样频 率 （ 即减小采样 间隔
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第１ ６卷第 ５期 ２０ 年 １ ０６ ０月北华航天工业学 院学报
Ｊｕ ｎ ｌｏ ｒｈ Ｃ ｉａＩ ｓｉ ｔ ｆＡｅｏｐ ｃ ｎ ｉｅｒ ｏ ｒａ ｆＮｏ ｔ ｈｎ ｎ ｔ ｕｅｏ ｒｓａ ｅＥ ｇｎ ｅｉ ｔ
Ｖｏ ． ６ ＮＯ ５ １１ ． ０ｃ ． ０ ６ ｔ２ ０
收 稿 日期 ： ０ ６—０ —２ ２０ ３ ４
图 ２ 程序运行结果 １
３结果 分析 ）
观察程序 运行结果 ， 对于较小频 率 １Ｈ 的正 ０ｚ
弦信号 ， 通过采样得 到的波形 比较平 滑， 但是对 于 １０ ｚ ０ Ｈ 的信号， 结果不理想 ， 而且 幅值有误差 ， 与 这 采样定理和栅栏效应有关 。为此 ， 改变采样频率
虚拟仪器 的技术基础是计算机技术 ， 核心是计
虚拟仪器在自动测试领域中的应用
的新型仪器 ， 从使用 的角度来说 ， 虚拟仪器利用强 大的图形化开发环境 ， 建立直观、 灵活 、 快捷 的虚 拟仪器面板（ 软面板 ） 可 以有效 的提高仪器 的使 ，
用效率 ， 虚拟仪器特点主要可以归纳为五个方面：
作 与运行 的命令 环境。虚拟仪器 有多种 分类方 法， 既可以按应用领域分 ， 也可以按测量功能分 ，
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第４第 期 ２ ２ 卷
囊 戴 ； 籀 邈 耋
ｌ ３
发展到 ３ ２位的 Ｐ Ｉ Ｃ 总线插卡， 为设计各种测试仪
器 提供 了更 好 的数 据 采 集 和 控 制 能 力 。Ｒ ２２ Ｓ３／
言 Ｖｓａ ｉ ｌ ｕ Ｃ＋＋、 ｉ ａ ａ ｃ Ｖｓ ｌ ｓ 等都可用做虚拟仪器 ｕＢ ｉ 软件开发环境 ， 但是虚拟仪器软 件开发环境主要
合的产物 ， 代表了现代测试技术和仪器技术发展 的方向， 虚拟仪器的概念是 由美国国家仪器公司 （ ａｏａ Ｉｓｕ ｅｔ， Ｎ ｔｎｌｎｔ ｍ ｎ 简称 Ｎ ） ｉ ｒ ｓ Ｉ最早提 出的 ， 所谓
虚拟仪器 （ ｉｕｌ ｎｔ ｍ ｎ， Ｖｒ ａ Ｉ ｒ ｅｔ简称 Ｖ ） ｔ ｓｕ Ｉ 是说使用
指 标和 应 用 实例 。
关 键词
虚拟仪 器 Ｉ ｈ ＩＷ Ｐ Ｉ ．ＶＥ ￣ Ｃ 总线
Ｐ ！ ４ ６ Ｐ Ｉ ５ １ Ｐ ！ ５ １ 前面板 Ｃ 一 ＯＯ Ｃ 一 １２ Ｃ 一 ４ １
框 图程序
１ 引 言
虚 拟仪 器技术 是 测试技 术 和计算 机技 术相 结
的某些硬件在虚拟仪器 中被软件所代替 ， 由于减 少了许多随时问可能漂移 ， 需要定期校准 的分立 式模拟硬件 ， 加上标准化总线的使用 ， 使仪器的测 量精度、 测量速度和可重 复性都 大大提高。３ 仪 ） 器由用户 自己定义 ， 虚拟仪器通过提供给用户组 建 自己仪器的可重用源代码库 ， 以很方便地修 可 改仪器功能和面板 。４ 开放 的工业标准 ， ） 虚拟仪 器硬件和软件都制定了开放 的工业标准 ， 因此用 户可 以将仪器 的设 计、 使用和管理统一到虚拟仪 器标准 ， 使资源的可重复利用率提高， 功能易于扩 展。５ 便于构成复杂的测试系统 ， ） 经济性好 。
虚拟技术在机械工程中应用现状与展望
虚 拟 技 术在 机 械 工 程 中应 用现 状 与展 望
王孚懋 曾齐 福 杨 龙
２ ６ ） ６５ ０ １ （ 山东科技大学机械 电子工程学院 ， 岛 青 摘
要 ： 文综述 了虚拟技术的分类与研究 内容 ， 本 着重探讨 了虚拟技术在机械工程的应用现状和发 虚拟技术 虚拟仪器 综述
ｈ ｐ ｌ ｔ ｎ ｐ ｅ ｅ ｔ ｓｔ ｔ ｎ ａ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｏ ｉ ｕ ｌ ｅ ｈ ｏｏ ｉ ｃ ａ ｃ ｅ ｇ ｉ ｅ ｒ ｇ ａ ｔ ｅ ａ ｐ ｉａ ｏ ｒ ｓ ｎ ｉ ａ ｏ ｄ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆ ｖ ｒ ａｌ ｔｃ ｎ ｌｇ ｎ ｔ ｅ ｍｅ ｈ ｉａ ｎ ｅｎ ｅ ｎ ｅ ｃｉ ｕｉ ｎ ｔ ｙ ｈ ｎ ｌ ｉ ｒ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｅ ｒｓ ａｃ ｏ ｔｎ ｄ ｔ ｅ ｃａ ｓ ｃ ｔ ｎ ｏ ｉ ｕ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｅ ｓ ｍｍａ ｉｅ ｎ ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ Ａｎ ｓ ｒ ｃ ： ｈ ｅ ｒｈ ｃ ｎ ｅ ｔａ ｌ ｆ ａｉ ｆ ｒ ａ ｔ ｎ ｌｇ ｒ ｕ ｅ ｎ ｈ ｓｉ ｏ ｖ ｔｌ ｅ ｃ ｒｚ ｄ ｉ ｓ ａ ｅ ． ｄ ｈ
ＷＡ ｕ ａ，Ｚ Ｎ ｔ ，Ｙ Ｎ ｏ ｇ ＮＧＦ ｍ ｏ Ｅ ＧＱｆ Ａ ＧＬｎ ｕ （ｏ ｅｅ ｆ ｃａ ｉ ｌ ｎ ｌ ｔ ｎｃ ｎ ｉ ｅｉｇ Ｃ Ｕ ｇ ｈｎｃ ｄ ｅ ｒ ｉ Ｅ ｇ ｅｒ ， ｏＭｅ ａａ Ｅ ｃ ｏ ｎ ｎ Ｓ ａｄ ｎ ｎｖｒｔ ｏ ｉ ｃ ｄ ｅｈ ｏ ｇ， ｉｇａ ６ ５ ０ ｈ ｏｇ ｉ ｓ ｙ ｆ ｃ ｎｅ ｃｎ ｂ ｙ Ｑｎ ｄｏ ６ ） ｎ Ｕ ｅ ｉ Ｓ ｅ ａ Ｔ ｎ ２ １
项目 组织起来同时工作 ， 而不是分开工作。它通过计
算 机的虚拟环境完成建模 、 试验 、 个性设计 、 分析等 工作 ， 不用按传统方式费时 、 费钱 、 费资源 的开展实 际设计 、制造及试验工作 ，从而极大提高 了工作效 率， 避免了资源的浪费 ， 优化 了开发的结果 。 ２３虚 拟生 产技 术 ．
虚拟仪器技术在专用测试设备上的应用
ｐ ｏ ｌｍｓｗｈ ｎ ｄ ｂ ｇ ｅ ｈ ｏ ｔ ｒ ｒ ｉ ｃ ｓ ｅ ｒ ｂ ｅ ｅ ｅ ｕ ｇ ｄ ｔ ｅｓ ｆｗａ ｅ ａ ｅ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ，ｅ ｐ ｃａ ｌ ，ｖ ｒｕ ｌ ｎ ｔｕ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ａ ｄ ｃ ｍｐ ｔ ｒｔ ｃ ｎ ｌｇ ｓ ｅｉｌ ｙ ｉ ａ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｏ ｔ ｉ ｔ ｕ ｅ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ
ａ ｉ ｔ ｏ ｆ ｌｉ ｉ ｄ ｆｔ ｓ ｕ ｃ ｉ ｎ ｕ ｃ ｌ ｎ ｃ ｕ ａ ｅｙ Ｔｈ ｅ ｉ ｎ ｍｅ ｈ ｄ ａ ｄ ｔ ｓｉ ｇ ｐ ｉ ｃ ｐ ｌｏ ｐ ｃａ ｅ ｔ ｂ ｌ ｙ ｔ ｕ ｆ ｌ ｎ ｓｏ ｅ ｔｆ ｎ ｔ ｓ ｑ ｉｋ ｙ ａ ｄ ａ ｃ ｒ ｔ ｌ． ｉ ｌｋ ｏ ｅ ｄ ｓｇ ｔ ｏ ｎ ｅ ｔ ｒｎ ｉ ａ ｆ ｓ ｅ ｉｌｔ ｓ ｎ
测 试 软件 ， 软 件 调 试 过 程 存 在 的 问题 进 行 了讨 论 ， 别 是 虚 拟 仪 器 技 术 和 计 算 机 技 术 的 应 用 极 大 的 提 高 了检 测 效 对 特 率 。工 程 应 用 证 明 ， 设 备 工 作 稳 定 可 靠 ， 作 简 便 ， 有 较 高 的 工 程 应 用 价 值 。 该 操 具 关 键 词 ：虚 拟 仪 器 ； ａＶＩ Ｗ ； Ｌ ｂ Ｅ 电缆 自动 检 测 中图 分 类 号 ：Ｔ ６ ０ ６ Ｔ ３ Ｊ ３ ． Ｐ ９ 文 献标 识 码 ：Ａ
Ａｐｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｉ ｔ ａ ｎ ｔ ｕ ｅ ｔ ｔ ｃ ｏ ｏ ｙ ｔ ｐｅ ｉ ｌｔ ｓ ｑｕ ｐ ｅ ｔ ｌｃ ｔｏ ｆ ｖ ｒ ｕ ｌｉ ｓ ｒ ｍ ｎ ｅ ｈｎ ｌ ｇ ｏ ｓ ｃ ａ ｅ ｔｅ ｉ ｍ ｎ
Ｌｉ ａ ｏｎ Ｙａ ｏ ｉ ｕ Ｘｉｏｄ ｇ ｎｇ Ｂａ ｍ ｎ （ ｔｏ ａ ｙＬａ ｏ ａ ｏ ｙｆ ｒＵ ｎ ｅｗａ ｅ ｎ ｏｍ ａｉｎ Ｐｒ ｃ ｓ Ｎａ ｉｎ ｌＫｅ ｂ ｒ ｔｒ ｏ ｄ ｒ ｔｒＩ ｆ ｒ ｔ ｏ ｅ ｓ＆ Ｃｏ ｔｏ ．Ｘｉａ １ ０ ５） ｏ ｎｒ１ ’ｎ７０ ７
虚拟仪器在测试技术教学实验中的应用
据采 集 卡组成 了虚 拟仪 器 的基 本硬 件 系 统，在 Ｌｂ ＩＷ 环境下编写 了应用程序，通过 ＣＮ节点 ａＶＥ Ｉ 调用 Ｃ语言代码驱动数据采集卡 ，实现 了测试信 号的分析与处理 ，并且通过一个仿真实例来体现其
在测试 技术 实验 中的应 用 。
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈ ｓｐ ｐ ｒｉｔｏ ｕ ｅ ｅ ａ ｐ ｉａ ｉｎ ｏ ｉ ｕ ｌｉｓｒ ｍｅ ｔ ｉ ｅ ｅ ｐ ｒ ｎ ｆ ａ ｕ ｉ ｇ ｔｃ ｎ ｑ ｅ ｈ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｉ ａ ｅ ｒｄ ｃ ｓｔ ｐ ｌ ｔ ｆ ｒ ａ ｎ ｔｕ ｎ ｎ ｔ ｘ ｉ ｎ ｈ ｃ ｏ ｖｔ ｓ ｈ ｅ ｍｅ ｔ ｓ ｒｎ ｅ ｈ ｉ ｕ ．Ｔ ｅ ｏ ｍｅ ｈ ｒ ｗａ ｅ ｓ ｓｅ ｏ ｒ ａ ｓｒ ｍｅ ｔｉ ｂ ｉ ｉ ｏ ａ ｄ ｒ ｙ ｔ ｍ ｆｖｔ ｌ ｉ ｔｕ ｎ ｓ ｕ ｌ ｗ ｔ ｃ ｍｍｏ ａａａ ｑ ｉ ｔ ｎ ｂ ａｄ ｉ ａ ＶＩ Ｗ ．Ｔ ｅ ｄ ｉ ｅ ｆ ｏ ｉ ｕ ｎ ｔ ｈ ｎ ｄ ｔ ｃ ｕ ｓｉ ｏ ｒ Ｌ ｂ Ｅ ｉｏ ｎ ｈ ｒ ｒｏ ｍｍｏ ａａ ｖ ｃ ｎ ｄ ｔ ａ ｑ ｉｉ ｏ ｏ ｒ ａ ｅ ｎ ｄ ｖ ｌｐ ｄ ｗ ｔ ｏ ｅ Ｉ ｔ ｒ ｃ ｄ ｆＬ ｂ ＥＷ ．Ｔ ｅ ｗ ０ｅ ｐ ｏ ｒ ｍ ｏ ｅ ｉ ｒｖ ｄ ｄ ｃ ｕ ｓｔ ｎ ｂ ａ ｄ ｈ ｂ ｅ ｅ ｅｏ ｈ Ｃ ｄ ｎ ｅｆ ｅ Ｎｏ ｅ ｏ ａ ＶＩ ｉ ｓ ｅ ｉ ａ ｈ ｈ １ ｒｇ ａ ｃ ｄ ｓ ｐ ｏ ｉ ｅ ．Ｗ ｉ ｈ ｔ ｔ ｅ ｓ ｆ ｒ ｙ ｔｍ ｆｔ ｅｖ ｒ ａ ｎ ｔｕ ｎ ｒｔａ ｈ ｎ ｘ ｒ ｎ ｅ ｉｎ ｄ ｎ ｘ ｍｐ ｅ ｔｋ ｎ ｒ ｃｐ ｅｏ ｅｓ ｓｅ ｈ ｏ ｔ ｅ ｓ ｓｅ ｏ ｉ ｕ ｉ ｓｒ ｍｅ ｔ ｏ ｃ ｉｇ ｅ ｐ ｉ ｗａ ｈ ｔｌ ｆ ｅ ｅ ｍｅ ｔ ｓｇ ｅ ，ａ ｄ ａ ｅ ａ ｌ ｅ ｐ ｉ ｉｌ ｆｔ ｙ ｔｍ ｄ ｎ ａ ｎ ｈ ｓｒ ｃｕ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｉ ｌ ｍｅ ｔ ｇ ｍｅ ｈ ｆ ｅｓ ｓｅ ｆ ｎ ｔ ｎ ｆｅ ｉ ｕ ｔａｅ ，Ｒｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ａ ｔｅ ｔａ ｈ ｎ ｆ ｃ ｓｈ ｇ ｔｕ ｔ ｒ ｍｐ ｅ ｎ ｎ ｔ ｏ ｏ ｔ ｙ ｔｍ ｃｉ ｌ ｌ ｓｒ ｔ ｎ ｈ ｉ ｄ ｈ ｕ ｏ ｉ ｌ ｄ ｓ ｌ ｈ ｗ ｔ ｔ ｈ ｃ ｉ ｇ ｅ ｅ ｔｉ ｉ Ｍｙ ｓ ｈ ｅ ｅ ｉ ｅ ｔ ｅ ｈ ｉ ｕ ｎ ｔ ｍｅ ｔｉ ｖｄ ｎ ｗｈ ｎ ｔ ｅ ｖ ｒ ａ ｉ ｓ ｕ ｎ ｓ印 ｐ ｅ ｈ ｘ ｒ ｎ ｆ ａ ｕ ｉｇ ｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ｔｌ ｒ Ｕ ｔ ｔｅｅ ｐ ｉ ｄ ｏ ｅ ｍｅ ｔｏ ｓ ｒ ｅ ｈ ｉ ． ｍｅ ｎ ｕ
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。
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虚拟仪器在机械工程测试技术中的应用研究
摘要：随着计算机技术、软件技术和总线技术的快速发展，计算机和仪器的密
切结合成为了仪器发展的一个重要方向，这种计算机与仪器紧密结合的新型仪器
我们叫做虚拟仪器。
本文介绍了虚拟仪器测试系统的设计过程，包括数据库的信
息管理，并以电机测试系统为例研究了虚拟仪器如何在测试技术中的应用。
关键词：虚拟仪器；机械工程测试技术；应用
1虚拟仪器测试系统设计过程
（1）需求分析。
主要应根据所执行的任务确定设计输入，需求主要包括：在线监测、故障识别、参数检测等。
研究和分析被测量对象的特征参数，比如转速、温度、压力以及振动等，通过分析确定系统需求，比如应根据实际需要测量的物
理量确定模拟量和数字量的通道数量及波特率，这里包括输入的数量和输出的数量，是否具有振动及噪声快变信号采集需求以及通讯需求。
（2）系统平台搭建。
根据需求分析得到的结果，选用适合的系统硬件，虚拟仪器的特点是将计算机与仪器的密切结合，这里的计算机包括PC平台以及嵌入
式平台，PC平台通用性较强专用性较差，后期开发难度相对较小，嵌入式平台专用性较强通用性较差，后期开发难度相对较大。
可以根据实际情况，选择相应的
平台，如NI公司的LABview开发平台。
开发硬件平台确定后，确定硬件构成，一般应选择首选有成熟应用案例的板卡，这里还是要按照模拟量、数字量等实际需
求选用。
系统硬件确定后，进行软件开发。
仍然围绕系统需求，制定软件构架，软件
构架制定的好坏，决定了未来软件的可靠性、安全性、可伸缩性、可定制化、可
扩展化、可维护性、客户体验等一系列特性。
然后才是算法和数据结构，也就是
程序的制定和实现。
现代虚拟仪器往往配备高度图形化的编程环境，封装大量的
成熟的算法可以直接使用，从而保证了信号处理的正确性，比如FFT算法等，往
往不需要重新编写底层算法，只需要合理调用即可，程序需要仿真运行，以确保
需求得以可靠实现。
充分考虑了系统的可维护性，软硬件均采用模块化设计，以使每个模块都具
有良好的可复用性和维护性。
硬件系统的传感器、调理电路、A/D转换及数据采
集均为独立模块，便于维护保养并具有良好的通用性，比如采集卡为USB接口，
更是充分利用了其即插即用和热插拔特性，以使其跨平台使用时具有便捷、快速。
在系统需要修改或升级时，只需改变升级相应模块或组件即可。
有些系统需求中包含对数据库的要求。
便于系统进行学习、查阅和检索。
同
时对结果进行储存与管理，以便于信息的查询和调用。
这里一个值得重视的环节
是存储机制的选择，使得有效的数据得以记录，但不至于占用过多的系统资源。
（3）调试。
完成平台搭建不等于完成整个开发工作，调试工作是完成和实现系统需求的重要环节，通过调试可以进行纠错，发现设计输入的错误和软件开发
的错误，通过调试可以发现设计输入中隐性的需求，而在软件开发过程中没有得
到体现的部分。
总之，通过调试，实现传感器、下位机和上位机的协调统一，确
保需求的实现。
调试完成后进行系统封装。
2虚拟仪器数据库
在虚拟仪器系统的开发过程中，一般的做法是利用虚拟仪器本身提供的数据
存储功能。
然而，如果虚拟仪器本身提供的存储容量比较有限，就需要用到专业
的数据库来进行数据的管理，采用mySQL或LabSQL，第三方开发数据库工具包。
也是一种基于ADO(ActiveXDataObject)技术的数据库访问方式，这也是基于模块化设计的思想。
表1 系统需求示例
图1 系统平台硬件框架
图2 系统平台软件流程
3虚拟仪器测试系统示例
本文下面以电机测试系统为例，说明虚拟仪器测试系统的设计过程。
（1）系统需求
电机测试平台，其目的是通过电机的运行，测量空载、负载以及超载时的电机性能及内部参数。
电机性能包括电流、出力、温升等。
测试结果需要与远程计算机通讯，实现实时通讯，通讯类型为RS485。
（2）系统平台搭建
根据系统需求，搭建如下硬件框架和软件流程。
总之，研制基于虚拟仪器系统的工程机械测试系统，是新的技术背景和应用需求的前提下研制的符合仪器系统的智能化、集成化、积木化的发展趋势，便于系统的维护和功能扩展，具有一定的工程意义。
参考文献：
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[2]张文苑，秦志英.虚拟式振动测试系统的研发和应用[J]. 现代制造工程，2003（8）：6870.
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