虚拟仪器在计量测试中的应用-论文

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【 摘
要】 计算机技 术、电子信息技术 、软件技 术和测量技术
的发展 融合 ，推动产 生了一个新的科技成果——虚拟仪 器。虚拟仪 器自１ ９ ８ ６ 年 有 ＮＩ 公 司提 出至今 ，由于其各种 强大的优 势 ， 被 广泛 在 各行 各业的计量测试 工作 中 使 用。机 遇期发展 势头之迅猛 ，本文 就 简要 对虚拟仪器在计量 测试中的应用做一些探讨 ，希望能对广大 读 者 了解这 门技术提供些许 帮助 。 【 关 键词 】 虚拟仪器 ；计量测试 ；应 用 进 入信息化时代 以来 ，各种各 样的技术得到充分发展 ，如计算 机 技术、电子技术 、软件技术等。由此催生 的虚拟仪器 ，自 １ ９ ８ ６年 诞 生以来，更是发展迅速 ，从而为计量测试领域 带来了巨大的影响， 产 生了一系列新的测量理论 、应 用 以及成果 。下文就这 一现象 谈谈 虚 拟仪器在计量测试 中的应用和存在 的问题 。 １何为虚拟仪器 那 么，什么叫做 “ 虚拟 仪器 ” ？它 由哪些部分组成 ？各组 成部 分有什 么作用 ？了解这些是对于虚拟仪器最基本 的需 要。 虚 拟仪器 ，又可 以称之 为计 算机个人仪器 。它是指在 以计算机 为核心的硬件平 台上 ，有用 户设计定义的具有虚拟面板 ，其测试功 能 由 测 试 软 件 来 实 现 的～ 种 计 算 机 系 统 。 由此 可 以看 出 虚 拟 仪 器 由 三个 部分组成 ：计算机硬件 、虚 拟面板 以及测试软件 。它有 五种类 型，分 别是：Ｐ ｃ总线一 插卡型、并行 口式、Ｂ Ｐ Ｉ Ｂ总线方式、Ｖ Ｘ Ｉ总 线方式、Ｐ Ｘ Ｉ总线方式。其 中软件部分 是虚拟 仪器能够实现的核心 ， 再通过计算机硬件这个平 台，将所需具备某个或某些 功能的虚拟仪 器 在虚拟面板上显示 出来 ，从而进行形影计量 的测试 。 Ｎ Ｉ公司对于其所提 出的虚拟软件这一理念 的核 心思想是 “ 软件 即是仪器 ” 。虚拟 仪器是计算机技术和测量技术 的结合产物 。用户可 以对 自己所需用到 的虚拟 仪器的各种功能进行 自主定义，不论是一 种 功能还是多种功 能并行 发挥，只需通过相应设计语 言的修改便能 方便的在生成 的虚拟 仪器 中得到体现 。这相对于传 统测量仪器功能 单 一 、 价 格 昂贵 的 特 点 ，具 有 无 可 比拟 的 优 势 。 ２虚拟仪器在计量 中应用的优势 与传统计量仪器不 同， 虚 拟 仪器 更像 是 对 传 统 仪 器 的 改 进 产 品 ， 是 智 能 化 了 的传 统 计 量 仪 器 。它 是 通 过 计 算 机 将 传 统 计 量 仪 器 的 全 部或者部分功 能复制 过来，根据 自己的需要来进 行数据的获取 。因 此，在生产 生活中，虚拟仪器的诸 多优势让它 自诞生之 日起一直保 持着一个长足 的发展 势头，应用到各个领域 的计量工作中 ，凭借其 不可 比拟 的优势 ，甚至在许多时候能取传统测 量器具而代之 。以下 列举 的是虚拟仪器所 具备 的几个 主要优 点： ２ ． １具 有 高 度 灵 活性 和 开放 性 虚 拟 仪 器 并 没 有 真 正 的 实 物 形 态 ，它 只 是 通 过 相 应 的 计 算 机 技 术结合计量原 理而 设计出的具有计量作用 的软 件。因此，它不受传 统显示计量器 具功能单一的现实 的束缚 ，只要用户有需求 ，就可 以 根据情况 自行 设计 拥有一个或多个用途 的虚拟 仪器 ，而不用再受 厂 商生产 的局 限。 ２ ． ２具有极高 的性价 比 传统 的计 量工具，如频谱分析仪 、数 字存 储示波器等 ，不仅仅 功能 固定单一，价格 昂贵 ，并且操 作起 来十分繁复 ，相 比之下 的虚 拟仪器 ，可以根据需要 ，在使用 图像化 语言编程技术 的基础 上， 自 行增减某些 功能的软件 ，从而使仪器达 到测量需求 。并且 ，由于 是 在计算机 网络中搭建 的工具 ，出现 问题 之后维护起来也十分方便 ， 且不需耗 费大量成 本 。 ２ ． ３使 测量数据更准确 、更稳定 虚拟仪器 是在某些方面 可以说 是传 统仪器的一个进化 。在实 际 计量测试 中，不论传统仪器制造得 多么精确，使用环境 多么标准 ， 都无法 完全 避免一个缺 陷——误 差。因为实际操作 时，不 可能存 在
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［ ２ ］ 黄吉涛， 周伦彬 ， 马博群 ． 等． 虚 拟仪 器在 计量测试 中的应 用Ⅱ ］ ． 中国
测 试技 术 ， ２ ０ ０ ８ （ ３ ） ．
『 ３ ］ 李庆 芝． 分析虚拟仪器在计量测试 中的应 用卟 中国机 械， ２ ０ １ ４ （ １ １ ） ． ｆ ４ １ 高 晓康 ． 谈 理． 虚 拟 仪 器 在 计 量 测 试 中的 应 用 田． 上 海计 量 测
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虚拟仪 器在计 量测 试 中的应用
韩 宏 伟
（ 凤城 Leabharlann Baidu计 量测试所 ）
绝 对 理 想 的 计 量 环 境 。而 虚 拟 仪器 由于 全 程 都 在 虚 拟 环 境 中搭 建 ， 各 种 参 数 的设 定 也 可 完 全 符 合 要 求 ， 因 此 ，整 个 计 量 测 试 过 程 可 在 完 全符合要求的基础前提下进行 ，从而得出最为精准的测量结果 。 这也使得计量工作更加灵活 。 ３ 虚拟仪器的使用所存在 的问题 虚拟仪器是在近些年刚 刚兴起 的一门新的技术 ，它所具有 的高 灵活度、高性价 比和高适用 范围等优 点确实使得它 已经提 出便 以飞 快的速度获得发展 。但 随着 时间的推进和应用范 围及频率 的日益广 泛，这 门优秀 的新兴技术在使 用过 程中也渐渐显示 出一些 问题和 弊 端 ，这 需 要 引起 有 关人 员 足 够 的 注 意 ，以 下是 出现 的 几 个主 要 问题 ： ３ ． １ 量 值 溯 源 对于传统的测量仪器 ，由于其经 过了历史悠久 的发展 ，各种标 准和界定参照 已经十分完善 ，因此在 日常计量工作 中都能做到有 章 可循。但虚拟仪器作 为新近 发展的技术成果 ，目前还没有针对 它制 定相关的参照标准 ，虚拟仪 器的溯源工作显得 比较为难 。另外 一方 面，虚拟仪器能够得到长足发 展很大一部分原因来 自于其 能够 实现 复杂多功能测量要求 的特性 ，但与此 同时 ，正因为其功 能的繁 复， 在对于计量结果进行 界定的同时，参照标准变得更 为复杂 ，这 就使 得 溯 源 工 作 的 困难 性 又 进 一 步 加 深 。 ３ ． ２ 测 量 结 果 的 不 确 定 性 在传统计量工作 中，每一 步的计量工作都是分离 的、规矩 的、 可 视 的 ， 因此 若 对 于 产 生 的 计 量 结 果 存 在 怀 疑 ，最 多也 只 需 重 复 ～ 遍检定周期 ，便很容 易能找出 问题的症结 ，从而进行修 改。而使用 虚拟仪器进行的计量工作 ， 虚拟仪器 的测 量系 统具有 高度的集成化， 这就使计量结果具有极 大的不确定性 。同时 ，虚拟仪器 的核心便是 具有各个不 同功 能要求 的计 算机软件 ，而软件程序在编 写的过程中 也具有极高 的一体化 ，哪怕是程序 中一小句语言 的偏差，也有可能 会导致最终结果 的千差 万别，而这种细微 的语言 的差错 ，在检 定过 程 中几 乎 不 可 能 被 查 出来 ，测 量 结 果 的不 确 定性 可 想而 知 。 ３ ． ３ 虚 拟 仪 器 的法 制 管 理 虚 拟 仪 器 的 出现 是 计 算 机 技 术 发 展 壮 大 的标 志 ， 因 此 在 设 计 使 用过程 中难免会承受各 种来 自网络的风险 。在数据 的传 输交换过程 中 ，很容 易遭到计算机 病毒的侵袭 。一旦虚拟仪器 收到计算机病毒 或人为 的攻击 ，而是关键的数据遭到破坏 ，就将 使测量结果出现偏 差 ，甚 至 是不 可 更 改 的 错 误 。 因此 尽 快 制 定 出相 关 的 法 律 法 规 ，对 于破坏行为进行法律上 的惩罚， 保护数据和设备的安全性十分必要 ； 另一方面 ，计量 人员也要注意加强监督管理 ，利 用计算机网络管理 工具 ，做好数据 和仪器的保护和保密 工作 ，也是法制管理的重要工 作之一 。 ４ 结 束 语 虚 拟 仪 器 的 产 生 和 发 展 标 志 着 科 技 水 平 的成 熟 ， 在 对 虚 拟 仪 器 的使用过 程中，要注意扬长避短 ，它将计 算机的软硬件资源有 了高 度集合 化的使 用， 使测量结果的精确度和准确性得到 了大幅 的提 高， 也 为计 量过程提供 了更 多的便利 。只要注 意妥善解决使用过程 中出 现 的问题 ，在 不久的将来 ，虚拟仪器 或将 取代传统计量工具成 为计 量 工作 的 未来 。 参 考文献 ： ［ １ 】 于梅 ． 虚 拟仪 器技 术在 计 量测 试技 术领 域应 用 的展望 ［ ｎ ． 中 国计