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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(cè)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(cè)量系統(tǒng)向以軟件為主的測(cè)量系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，其代表著儀器技術(shù)以及測(cè)量技術(shù)的新發(fā)展。 關(guān)鍵詞：電子測(cè)量;虛擬儀器;測(cè)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(cè)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(cè)量系統(tǒng)向以軟件為主的測(cè)量系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，其代表著儀器技術(shù)以及測(cè)量技術(shù)的新發(fā)展。
關(guān)鍵詞：電子測(cè)量;虛擬儀器;測(cè)量技術(shù)
中圖分類(lèi)號(hào):TP391
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(cè)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(jiǎn)單化演變?yōu)閺?fù)雜化，虛擬儀器的功能也越來(lái)越多樣化，虛擬儀器的測(cè)量功能非常重要，其在測(cè)量領(lǐng)域中屬于十分重要的重點(diǎn)研究對(duì)象。虛擬儀器技術(shù)的誕生和發(fā)展，代表著21世紀(jì)的測(cè)量技術(shù)與儀器技術(shù)的發(fā)展正邁入一個(gè)全新的信息時(shí)代。虛擬儀器標(biāo)志著測(cè)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(cè)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(duì)電子測(cè)量的影響
基于虛擬儀器的本身優(yōu)勢(shì)，決定了其在測(cè)量范疇中得以推廣與應(yīng)用是必然的，在電子測(cè)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(cè)量的缺點(diǎn)，可以通過(guò)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(hào)的發(fā)出、顯示、測(cè)量功能同時(shí)的在同一臺(tái)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(cè)量技術(shù)的要求越來(lái)越高，目前的技術(shù)水平已經(jīng)不能滿(mǎn)足人們的需求，正如，在通訊領(lǐng)域中，其對(duì)信通道的測(cè)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(guò)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(cè)量，還可以使得測(cè)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(shí)，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(cè)量技術(shù)之一，并且適用各個(gè)領(lǐng)域中。
計(jì)算機(jī)是虛擬儀器的核心，主要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)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(jì)算機(jī)在線(xiàn)幫助功能以及強(qiáng)大的圖形環(huán)境支持下，用戶(hù)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(chǔ)等功能。通過(guò)這一方式能有效避免傳統(tǒng)測(cè)量的弊端，在提高測(cè)量效率的同時(shí)，降低測(cè)量成本。與此同時(shí)，在使用虛擬儀器技術(shù)時(shí)，用戶(hù)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(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)、工程設(shè)計(jì)以及電子測(cè)量等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
2虛擬儀器在電子測(cè)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(cè)驗(yàn)對(duì)象輸入一系列正弦符號(hào)，然后將反饋出來(lái)的信號(hào)輸入處理模塊之中，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整信號(hào)幅度，使信號(hào)保持在合理范疇之內(nèi)，進(jìn)而保障測(cè)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(cè)對(duì)象相位與信號(hào)幅度更加準(zhǔn)確。近年來(lái)，虛擬儀器技術(shù)在電子測(cè)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(cè)量從傳統(tǒng)的手工作業(yè)向自動(dòng)化、規(guī)模化方向邁進(jìn)，有效提升了測(cè)量精準(zhǔn)度和測(cè)量的有效性，這對(duì)信息化、現(xiàn)代化測(cè)量技術(shù)的實(shí)現(xiàn)有重要意義。與此同時(shí)，內(nèi)核技術(shù)在PXI總線(xiàn)技術(shù)中的應(yīng)用，有效促進(jìn)了測(cè)量工作向規(guī)范化方向邁進(jìn)，高速通訊總線(xiàn)測(cè)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(xiàn)的拓展性。
2.2在軟件模塊中的應(yīng)用
對(duì)于虛擬儀器來(lái)說(shuō)，軟件始終處于領(lǐng)導(dǎo)、核心地位，包括對(duì)各硬件模塊功能的控制、多功能儀器的測(cè)試等均需要借助軟件來(lái)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(kāi)發(fā)平臺(tái)功能強(qiáng)大，界面友好、生動(dòng)、直觀，能直接通過(guò)原碼模塊、調(diào)動(dòng)庫(kù)函數(shù)等實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集、處理、傳輸以及圖像生成等功能，操作十分簡(jiǎn)便。用戶(hù)可利用該軟件建立符合自身需求的測(cè)試方案，可通過(guò)相同硬件實(shí)現(xiàn)多種功能。數(shù)據(jù)采集對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高，Labview系統(tǒng)可采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)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(kāi)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(mǎn)足用戶(hù)需求。
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虛擬系統(tǒng)最底層的軟件是VISA庫(kù)，其位于儀器和驅(qū)動(dòng)程序之間，在本質(zhì)上屬于標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫(kù)及其相關(guān)規(guī)范的總稱(chēng)，能直接為儀器以及驅(qū)動(dòng)提供信息。虛擬系統(tǒng)的中間層軟件是儀器驅(qū)動(dòng)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(dòng)程序是連接VISA庫(kù)與應(yīng)用程序的平臺(tái)，是實(shí)現(xiàn)對(duì)某一儀器的控制和通信的軟件集合。驅(qū)動(dòng)軟件能及時(shí)調(diào)節(jié)各種儀器性能，發(fā)揮承上啟下的作用，以順利開(kāi)展電子測(cè)量工作。虛擬系統(tǒng)的最頂層軟件是應(yīng)用軟件，用戶(hù)可以直接編寫(xiě)應(yīng)用軟件，并通過(guò)其提供的操作界面完成數(shù)據(jù)分析、采集等自動(dòng)測(cè)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(cè)量技術(shù)上。虛擬儀器的系統(tǒng)上的靈活性、開(kāi)發(fā)性和依舊能夠保持與計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行同步，致使它能夠不斷地提高測(cè)量方面的基準(zhǔn)度，將測(cè)量成本最大限度地降低，并且能夠?qū)⒂脩?hù)的開(kāi)發(fā)時(shí)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(shí)進(jìn)行采集與將傳感器上傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、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(cè)與遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用上充分發(fā)揮其能動(dòng)作用。
③工程處理過(guò)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(wú)論是研發(fā)、設(shè)計(jì)還是到生產(chǎn)測(cè)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(bào)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(shí)，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(mén)逐漸開(kāi)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(lái)建設(shè)使用于其本身的教學(xué)系統(tǒng)，不但將開(kāi)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(shì)，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(bào)表技術(shù)的應(yīng)用。LabVIEW所產(chǎn)出的計(jì)量檢定和訪(fǎng)問(wèn)Access數(shù)據(jù)庫(kù)的出具反應(yīng)十分快捷且便利地完成以及鑒定報(bào)表的任務(wù)。讓技術(shù)的人員在輸出規(guī)定格式的某種報(bào)表的測(cè)試結(jié)果與信息的方便度，得到大大的加深。
結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，在科學(xué)信息技術(shù)日益發(fā)展與社會(huì)要求越來(lái)越高的當(dāng)下，虛擬儀器越來(lái)越具備綜合性與功能性，對(duì)電子測(cè)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(lái)，虛擬儀器技術(shù)是一場(chǎng)意義重大的技術(shù)革命，對(duì)社會(huì)許多領(lǐng)域存在著深刻的影響力。在電子測(cè)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(cè)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(duì)性，在電子測(cè)量應(yīng)用過(guò)程中最大化地將虛擬儀器的領(lǐng)先技術(shù)發(fā)揮出來(lái)。——論文作者：馮靜慧
