虚拟仪器在电子测量领域的应用

作者:查重猫     发表时间:2020-11-16 21:40:47   浏览次数:40



  摘要:在通讯技术、大规模集成电路技术以及信息技术的共同作用下,电子测量技术发生了深刻变革。虚拟仪器的诞生标志着以硬件为主的测量系统向以软件为主的测量系统转变,其代表着仪器技术以及测量技术的新发展。

  关键词:电子测量;虚拟仪器;测量技术

  中图分类号:TP391

  文献标识码:A

  引言

  在信息技术、大规模集成电路技术与通信技术迅猛发展的作用下,电子测量技术也随之出现了天翻地覆的改变:仪器架构逐渐由简单化演变为复杂化,虚拟仪器的功能也越来越多样化,虚拟仪器的测量功能非常重要,其在测量领域中属于十分重要的重点研究对象。虚拟仪器技术的诞生和发展,代表着21世纪的测量技术与仪器技术的发展正迈入一个全新的信息时代。虚拟仪器标志着测量系统从传统的以硬件为主到以软件为中心的本质上的转变。因此,探究电子测量领域中虚拟仪器的使用状态是当前首要任务。

  1虚拟仪器对电子测量的影响

  基于虚拟仪器的本身优势,决定了其在测量范畴中得以推广与应用是必然的,在电子测量领域中存在着十分重要的影响,从其功能配置层面看,传统仪器上只可以进行单一测量的缺点,可以通过虚拟仪器技术得到改变,让传统仪器可以向着集成化的方向推进,例如:信号的发出、显示、测量功能同时的在同一台仪器产生上;由于新技术的提出,许多的领域多电子测量技术的要求越来越高,目前的技术水平已经不能满足人们的需求,正如,在通讯领域中,其对信通道的测量,要求指标分析应当在频域内实行,数据采集后,运用软件实现多项数据的分析以及处理,这一项技术可以通过应用虚拟仪器技术实现。

  不仅是这样,虚拟仪器应用于电子测量,还可以使得测量的成本极大限度减少,促进仪器使用比率有效提升,同时,还增加了仪器在维修与运用上的便利度,正是这样,虚拟仪器技术是当代最突出、显著测量技术之一,并且适用各个领域中。

  计算机是虚拟仪器的核心,主要进行数据处理,计算机与硬件接口电路共同组成了虚拟仪器的硬件,后者主要完成信息数据采集、模数转换等任务;软件技术是虚拟仪器的关键技术,在软件技术的支持下才能实现设备的各种功能。在计算机在线帮助功能以及强大的图形环境支持下,用户能直接建立虚拟仪器软面板,从而实现仪器控制、数据收集与分析、输出与存储等功能。通过这一方式能有效避免传统测量的弊端,在提高测量效率的同时,降低测量成本。与此同时,在使用虚拟仪器技术时,用户还能结合自己的需求自定义软件功能,与以微处理器为核心的智能仪器相比,虚拟仪器功能更为强大。现阶段,虚拟技术在自动检测系统、工程设计以及电子测量等领域得到了广泛应用。

  2虚拟仪器在电子测量领域的应用要点

  2.1在硬件模块中的应用

  硬件模块的主要功能是向被测验对象输入一系列正弦符号,然后将反馈出来的信号输入处理模块之中,通过适当调整信号幅度,使信号保持在合理范畴之内,进而保障测量结果的准确性。若硬件模块的运行速度快且处理准确,则获得的检测对象相位与信号幅度更加准确。近年来,虚拟仪器技术在电子测量领域得到了广泛应用,该技术的应用促使电子测量从传统的手工作业向自动化、规模化方向迈进,有效提升了测量精准度和测量的有效性,这对信息化、现代化测量技术的实现有重要意义。与此同时,内核技术在PXI总线技术中的应用,有效促进了测量工作向规范化方向迈进,高速通讯总线测量技术与内核技术的联合应用,大幅度提升了PXI总线的拓展性。

  2.2在软件模块中的应用

  对于虚拟仪器来说,软件始终处于领导、核心地位,包括对各硬件模块功能的控制、多功能仪器的测试等均需要借助软件来完成。软件能充分发挥虚拟仪器的功能化特点,进而最大限度减少系统成本,提升系统使用的灵活性,改善仪器使用性能。Labview系统是虚拟仪器最主要的软件产品,其图形化开发平台功能强大,界面友好、生动、直观,能直接通过原码模块、调动库函数等实现信号采集、处理、传输以及图像生成等功能,操作十分简便。用户可利用该软件建立符合自身需求的测试方案,可通过相同硬件实现多种功能。数据采集对实时性要求较高,Labview系统可采用汇编语言编写数据采集以及转化程序,在其控制面板中设有各种按钮、通用开关,且菜单、波形显示、数据显示等都向传统仪器靠拢,在虚拟面板上还有自定义参数设置,能够很好地满足用户需求。

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  虚拟系统最底层的软件是VISA库,其位于仪器和驱动程序之间,在本质上属于标准函数库及其相关规范的总称,能直接为仪器以及驱动提供信息。虚拟系统的中间层软件是仪器驱动程序,其不仅涉及数据采集还可进行硬件操作。驱动程序是连接VISA库与应用程序的平台,是实现对某一仪器的控制和通信的软件集合。驱动软件能及时调节各种仪器性能,发挥承上启下的作用,以顺利开展电子测量工作。虚拟系统的最顶层软件是应用软件,用户可以直接编写应用软件,并通过其提供的操作界面完成数据分析、采集等自动测控任务。

  2.3虚拟仪器不同领域的应用

  ①虚拟仪器应用与测量技术上。虚拟仪器的系统上的灵活性、开发性和依旧能够保持与计算机技术进行同步,致使它能够不断地提高测量方面的基准度,将测量成本最大限度地降低,并且能够将用户的开发时间大大的节省。

  ②将虚拟仪器结合与监控层面上。使用虚拟仪器在采集上能够及时进行采集与将传感器上传输过来的数据进行记录,并对数据进行统计、频域分析、数字滤波等技术处理,进而使得监控功能得以实现。例如:在水质监测与远程监测系统的应用上充分发挥其能动作用。

  ③工程处理过程中虚拟仪器使用状况。其应用于工程处理的不同阶段,都能够为其提供非常出的服务:无论是研发、设计还是到生产测试,都可以做出出色的服务。经典的例子是:在的基础上的虚拟仪器,其集中了报警管理、历史数据追踪、安全、网络、工业I/O、企业内部连网等众多功能于一身。这些功能在生产时,能够轻易地使工业配置相结合,并实行运用,将老式仪器设备的使用率大大降低。

  ④虚拟仪器与远程教育的应用。由于虚拟仪器的队伍不断壮大、完善,其在教育领域中也得到广泛的应用,教育部门逐渐开始将虚拟仪器应用于教学系统上,他们利用虚拟仪器来建设使用于其本身的教学系统,不但将开支节省,并且因为虚拟仪器的系统具备灵活性、可以重复利用的性较强的优势,致使教学的方式的灵活性大大加强。

  ⑤虚拟仪器产出信息报表技术的应用。LabVIEW所产出的计量检定和访问Access数据库的出具反应十分快捷且便利地完成以及鉴定报表的任务。让技术的人员在输出规定格式的某种报表的测试结果与信息的方便度,得到大大的加深。

  结束语

  综上所述,在科学信息技术日益发展与社会要求越来越高的当下,虚拟仪器越来越具备综合性与功能性,对电子测量精准度、可靠性的提升起到了主导性作用,从某层面上看来,虚拟仪器技术是一场意义重大的技术革命,对社会许多领域存在着深刻的影响力。在电子测量层面上,该领域的技术人员应当强化其技术上的研究,并有效的结合测量任务与目标,调整与优化软件的技术,强化技术的针对性,在电子测量应用过程中最大化地将虚拟仪器的领先技术发挥出来。——论文作者:冯静慧

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