虚拟仪器技术的优势

如题所述

虚拟仪器技术的四大优势： 阿尔卡特美国公司是全球领先的世界上电信设备制造商领导者之一。位于加州佩塔卢马的接入部，开发Litespan接入平台一种光纤数字环路载波（DLC）。DLC能够将电话公司中心机房普通铜线上的电话业务传递到更远的地方。通过LabVIEW，在相对短的时间内开发了一个全面测试方案。同时测试对每个信道单元的16个ANSI要求的环路和4条ISDN线路的一个信道单元进行测试时，每项测试所花费的时间为12分钟。由于一些信道单元需要测试某个温度范围内的状况，因而整个测试需要几天的时间。
Allen Klein美国阿尔卡特公司Litespan硬件质量部的一位工程师，在程序中增加了一项功能，使得测试可以全天进行，甚至在周末也行。这项功能极大地扩展丰富了测试平台，提高了测试效率。
虚拟仪器技术是测试技术和计算机技术相结合的产物，是两门学科最新技术的结晶，融合了测试理论、仪器原理和技术、计算机接口技术、高速总线技术以及图形软件编程技术于一体。
虚拟仪器是由计算机硬件资源和用于数字分析与处理、过程通讯以及图形界面的软件组成的测控系统，它把仪器生产厂家定义仪器功能的方式转变为由用户自己定义仪器功能，也就是说传统测试中使用厂家生产的仪器，仪器的性能及功能在出厂时已被厂家定义，用户只能根据自己的要求和需要选择和使用；而虚拟仪器是在一定的硬件基础上，用户可根据测试的需求，编写软件定义自己的仪器功能。同样的硬件配置可开发出不同的仪器，例如在仪器面板上显示采集信号在时域的波形，那么该仪器为虚拟示波器；如果在程序中对采集信号进行FFT变换，那么该仪器就是虚拟频谱分析仪。笔者则用LabWindows/CVI来开发虚拟经纱张力测试仪，用来测试织机在工作时经纱张力的变化情况。 系统结构
虚拟经纱张力测试仪的测试系统由传感器、数据采集卡、接口总线、硬件驱动程序和开发的测试软件构成，数据采集卡采用6024E，LabWindows/CVI平台开发测试软件，在Windows98操作系统下运行。
信号采集
由于要测出经纱张力与主轴转角的关系，所以用了3个传感器。传感器1是经纱张力传感器，把经纱张力物理信号转化为电信号；传感器2是光电脉冲传感器，用来测量主轴转角；传感器3是霍尔传感器，将霍尔电压作为测量触发信号。各个传感器输出的信号都要经过一个信号调理电路对信号进行处理(如滤波、放大等)，从混合信号中取出待测的有用信号，送人数据采集卡，并要适合数据采集卡的电压范围，通过总线结构送进计算机进行处理。
数据采集借助软件来控制整个DAQ系统，包括采集原始数据、分析数据等，调理后的信号经多路开关在软件设定采样率的控制下，巡回采集并放大，再经采样与保持及A/D转换器单元被量化成数字信号，成为计算机可以处理的信号，由虚拟仪器软件对测试信号进行计算、分析、显示，并储存结果。 经纱张力测试仪的面板结构
虚拟经纱张力测试仪的面板右边的七个文本框输入内容，是用户根据实际测量的需求以及与采集卡的连接通道在开始测试前设定的。测量时，打开测试仪器开关，仪器就可以工作；按下采集数据，稍等几秒，面板上就会显示出经纱张力的波形图。保存数据就是对测量的原始数据、信号处理后的数据以及需要提供给用户的数据存取；读数据是读取事先已经测量的数据，然后在仪器面板上绘出曲线，这有利于事后分析；关闭仪器则退出测试状态。
虚拟经纱张力测试仪的软件
面板上的数据采集、关闭仪器、保存数据等命令按钮通过回调函数来实现各自的功能，整个源代码中数据采集的回调函数caiji是程序的关键。 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测试、测量和自动化的应用。目前虚拟仪器技术已经普遍被应用于测试行业，甚至自动化、石油钻探和提炼、生产中的机器控制等领域。
传统仪器在测量测试领域发挥着重要作用，但是同时也存在着诸多问题，如灵活性不够，精度不够高。而虚拟仪器解决了这些问题，更具有灵活性，同时性能和精度进一步提升，而甚至解决了传统仪器无法实现的测量，其可扩展性和低成本让厂商对虚拟仪器越来越重视。使用基于软件配置的模块化仪器很好的解决了资源配置和重复等问题，是未来仪器发展的主流方向。
虚拟仪器技术利用了快速发展的PC架构，高性能的半导体数据转换器，以及引入了系统设计软件，使得在提升了技术能力的同时降低了成本。尤其是随着PC性能的不断提升，使得虚拟仪器技术也快速发展起来，并实现了更多的新应用。
高性能、低成本的A/D和D/A转换器的出现和发展，也推动了虚拟仪器技术的发展。虚拟仪器技术硬件可以利用大量生产的芯片作为测量的前端组件。系统设计软件也成为虚拟仪器技术发展的一大动力，而采用图形化的数据流语言的LabVIEW目前也被广泛应用其中。
目前虚拟仪器技术的扩展功能越来越强大，能够在PC上开发测试程序，在嵌入式处理器和FPGA(现场可编程门阵列)上设计硬件等。这些为用户设计测试系统，定义硬件功能等提供了一个独立环境。因此虚拟仪器以其众多优势逐渐取代传统仪器发挥着重要作用，其应用领域将会越来越广泛。 虚拟仪器是今后仪器仪表、测试控制研究与发展的方向，用NI公司的LabWindows/CVI作为软件开发平台，比常用的面向对象软件编程难度大大降低，使得软件开发效率高，界面友好，功能强大，且扩展性好，对采集到的数据可用于高级分析库进行信号处理，也可以为了使所得测试曲线符合实际情况，进行拟合处理。总之，虚拟仪器有强大的功能，它强调“软件就是仪器”，用软件代替硬件，易开发、易调试，可有效节约资金。