導(dǎo)語：測控系統(tǒng)虛擬儀器應(yīng)用論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:本文描述了基于虛擬儀器思想在實際測控系統(tǒng)中的應(yīng)用。通過選用多功能數(shù)據(jù)采集卡和信號調(diào)理電路組成自動測試系統(tǒng)，軟件開發(fā)以專業(yè)測控工具LabWindows/CVI為平臺，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、分析和處理。使整個測控系統(tǒng)既經(jīng)濟又便于操作，同時易于改進和功能擴展。同時，與基于傳統(tǒng)的開發(fā)平臺的測控系統(tǒng)進行了比較。

關(guān)鍵詞:虛擬儀器；Labwindows/CVI；數(shù)據(jù)采集

一、引言

虛擬儀器是以一種全新的理念來設(shè)計和發(fā)展的儀器，它是20世紀90年展起來的一項新技術(shù)。虛擬儀器技術(shù)就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來完成各種自動測試、過程控制、儀器設(shè)計、數(shù)據(jù)分析和自動化的應(yīng)用。靈活高效的軟件能幫助您創(chuàng)建完全自定義的用戶界面，其基本思想是在儀器設(shè)計或測試系統(tǒng)中盡可能用軟件代替硬件，即“軟件就是儀器”，它是在通用計算機平臺上，根據(jù)用戶需求來定義和設(shè)計儀器的測試功能，其實質(zhì)是充分利用計算機的最新技術(shù)來實現(xiàn)和擴展傳統(tǒng)儀器的功能，這種測試儀器的硬件功能軟件化，給測試儀器帶來了深刻的變化，因此虛擬儀器代表了當(dāng)前測試儀器發(fā)展的方向之一。

二、虛擬儀器的特點和構(gòu)成

2.1虛擬儀器的特點

與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器具有高效、開放、易用靈活、功能強大、性價比高、可操作性好等明顯優(yōu)點。

2.2虛擬儀器的構(gòu)成

虛擬儀器的構(gòu)建主要從硬件電路的設(shè)計、軟件開發(fā)與設(shè)計兩個方面考慮。

根據(jù)目前我們所完成的測試設(shè)備，硬件電路的設(shè)計一般是選擇現(xiàn)有的各種不同功能的板卡以及信號調(diào)理板來搭建。所選用板卡的功能包括:高速數(shù)據(jù)采集和信號轉(zhuǎn)換；信號輸出與控制；數(shù)據(jù)的A/D轉(zhuǎn)換。將具有一種或多種功能的板卡結(jié)合信號調(diào)理板組建起來，就能構(gòu)成任何一種虛擬儀器。例如使用高速數(shù)據(jù)采集板卡和高速實時數(shù)據(jù)處理就能構(gòu)成1臺示波器、1臺數(shù)字化儀或1臺頻譜分析儀；使用數(shù)字量信號輸入/輸出板卡和實時數(shù)據(jù)處理就能構(gòu)成1臺函數(shù)發(fā)生器、1臺信號源或1臺控制器。

三、虛擬儀器在實際測控系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1虛擬儀器在航空機載電子測控系統(tǒng)中的應(yīng)用

測控系統(tǒng)在航空機載成件中起著舉足輕重的作用，提高和完善測控系統(tǒng)的精度和測試能力對于整個飛機性能分析具有重要的意義。我們主要完成了基于虛擬儀器的各型繼電器盒、各型開關(guān)盒測控系統(tǒng)的測試。使用數(shù)字采集板及工控機并在LabWindows/CVI開發(fā)平臺中實現(xiàn)了對整個測試的電壓采集、對各型繼電器盒的邏輯狀態(tài)及延時時間進行輸出存儲和分析。

3.1.1測試系統(tǒng)組成

整個測控系統(tǒng)由美國NI公司的LabWindows/CVI8.0，研華的1塊PCI_175148路數(shù)字量輸入/輸出板，2塊PCI_175464路數(shù)字量輸入板、2塊PCLD_785B24通道繼電器輸出板、6塊PCLD_78224通道光電隔離數(shù)字量輸入板，1塊PCL_818L16通道A/D轉(zhuǎn)換板、若干信號調(diào)理板及工控機組成。

測控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和處理采用虛擬儀器測量平臺。測控部分主要作用是參與被測產(chǎn)品的控制、測試數(shù)據(jù)處理和量化，驅(qū)動測試數(shù)據(jù)顯示；工控機通過數(shù)字量輸出板，經(jīng)繼電器輸出板變換為被測產(chǎn)品的模擬控制信號；從被測產(chǎn)品采集來的電氣邏輯信號經(jīng)光電隔離數(shù)字量輸入板轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號，通過數(shù)字量輸入板輸至工控機；另外，利用A/D轉(zhuǎn)換板來顯示電壓；利用系統(tǒng)時鐘來完成被測產(chǎn)品的時間繼電器延時時間的測試。

3.1.2基于虛擬儀器的航空機載電子系統(tǒng)測控平臺

該平臺整體系統(tǒng)采用美國國家儀器公司的虛擬儀器專用開發(fā)平臺LabWindows/CVI系統(tǒng)。由于CVI在標準C語言(AnsiC)的基礎(chǔ)上增加了儀器控制和工具函數(shù)庫的虛擬儀器開發(fā)軟件，它的集成化開發(fā)平臺、交互式編程方法、豐富的面板功能和庫函數(shù)使其自身功能更加強大，應(yīng)用更加方便，界面完全能夠虛擬真實實物進行設(shè)計，使得人機對話界面直觀、友好。

由于測試的產(chǎn)品種類多，歸屬性強，因此系統(tǒng)測控平臺的用戶界面采用下拉菜單式，所需測試的產(chǎn)品一目了然，選用方便。

3.2基于虛擬儀器的測控平臺在測控系統(tǒng)中的應(yīng)用所使用的幾個關(guān)鍵技術(shù)

3.2.1通過采用系統(tǒng)時鐘的方法提高軟件測時時間

在測試過程中要獲得延時繼電器的時間，一種方法是采用定時器/計數(shù)器板專門進行計數(shù)，另一種方法是采用系統(tǒng)時鐘進行計數(shù)。由于所需測試的時間為秒級，要求誤差為20%，采用后一種方法完全能達到，一是可以節(jié)約成本，二是選購的計算機可不必多配置一個插槽，節(jié)省了空間。在程序中使用了以下函數(shù)來獲取高精度時間，它的精度可以達到毫秒級。

3.2.2在測控系統(tǒng)中運用了數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)

由于LabWindows/CVI開發(fā)平臺能夠方便使用NI公司開發(fā)的SQL工具包，使得大量的測試數(shù)據(jù)能夠以數(shù)據(jù)庫的形式存儲、查詢。

在測控系統(tǒng)中，可以通過所設(shè)置的產(chǎn)品名稱、件號、時間、測試結(jié)果、溫濕度、試驗者、質(zhì)控者等字段來進行保存，完成了一套產(chǎn)品的履歷記錄，通過查詢產(chǎn)品的件號、時間等就可以調(diào)出每個產(chǎn)品的測試記錄，這樣就解脫了人工管理的諸多不便，提高了工作效率。

3.2.3調(diào)用ActiveX自動化編程技術(shù)并打印生成了Excel表格

ActiveX自動化是一種能將單個應(yīng)用程序和其他應(yīng)用程序結(jié)合在一起的方法。通過LabWindows/CVI提供的ActiveX控件可以直接調(diào)用Excel程序，并使用這些控件提供的函數(shù)對從Excel表格進行操作，從數(shù)據(jù)庫中讀取測試數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換并填入單元格，最后自動生成產(chǎn)品正式履歷表并進行打印。公務(wù)員之家

3.3基于虛擬儀器的測控平臺與一般測控平臺比較

采用LabWindows/CVI開發(fā)工具使得不同的信號可以統(tǒng)一在同一個程序里面實現(xiàn)方便的采集與保存。繼電器盒測試系統(tǒng)以前有一個運用VisualC++開發(fā)的測試平臺，和基于虛擬儀器的測控平臺相比，它們在本系統(tǒng)中功能的實現(xiàn)和維護都存在很大的差距。

首先運用VisualC++開發(fā)的測試平臺不如使用LabWindows/CVI開發(fā)的基于虛擬儀器的測控平臺簡單方便。由于LabWindows/CVI交互式開發(fā)平臺，使得開發(fā)人員很容易設(shè)計出實用直觀而且功能強大的測控程序。由于使用NI公司開發(fā)的SQL工具包，使用LabWindows/CVI開發(fā)的基于虛擬儀器的測控平臺可以大大節(jié)省開發(fā)時間，增強測試軟件的性能。由于使用LabWindows/CVI開發(fā)的基于虛擬儀器的測控平臺軟件代碼編制模塊化了，可以一種新的控制算法只需改變相應(yīng)算法模塊即可，大大提高了編程效率，縮短了開發(fā)時間。

四、結(jié)束語

采用虛擬儀器技術(shù)，可避開傳統(tǒng)儀器復(fù)雜的專用電路的設(shè)計，從而提高了儀器設(shè)計與使用的快速性和方便性。由于使用軟件來實現(xiàn)各種儀器功能，大大提高了儀器的靈活性，需要什么樣的功能只需修改相應(yīng)程序即可，節(jié)省了大量購買特定儀器的費用。LabWindows/CVI虛擬儀器技術(shù)在測控領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用前景，值得進一步研究和推廣。

參考文獻

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