虛擬儀器技術(shù)在現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)中的應(yīng)用

《虛擬儀器技術(shù)在現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)中的應(yīng)用》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、虛擬儀器技術(shù)在現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)中的應(yīng)用伴隨著以信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的第四代科技浪潮的到來，電子測(cè)量儀器領(lǐng)域法身了一場革命性的變革，測(cè)試技術(shù)在全球化的驅(qū)動(dòng)下，正朝著保準(zhǔn)化、通用化、網(wǎng)絡(luò)化的方向邁進(jìn)。傳統(tǒng)的測(cè)試儀器逐步被與PC機(jī)相結(jié)合使用的模塊式儀器所取代，形成了所謂的“虛擬儀器”。虛擬儀器是用通用計(jì)算機(jī)硬件加上軟件來仿真歘弄測(cè)量儀器的設(shè)備，是以測(cè)量、分析、顯示為主，控制為輔的更加先進(jìn)的科學(xué)儀器，它為儀器的測(cè)量分析帶來了更加輝煌的未來。虛擬儀器技術(shù)是計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)的重要分支。1.虛擬儀器的基本結(jié)構(gòu)所有的惡虛擬儀器系統(tǒng)都是將儀器硬件搭載到各種計(jì)算機(jī)

2、平臺(tái)加上應(yīng)用軟件而構(gòu)成的。虛擬儀器的基本結(jié)構(gòu)由計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)、模塊化的I/O接口硬件和虛擬儀器軟件三部分構(gòu)成。1.1計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)可以使各種類型的計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)管理者虛擬儀器的硬件資源、是虛擬儀器的硬件基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)技術(shù)在現(xiàn)實(shí)、儲(chǔ)存能力、處理性能、網(wǎng)絡(luò)、總線標(biāo)準(zhǔn)等方面的發(fā)展，促使了虛擬儀器系統(tǒng)的快速發(fā)展。1.2模塊化的I/O接口硬件I/O接口硬件根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)接口總線轉(zhuǎn)換輸入或輸出信號(hào)，供其它系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上組成虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)。I/O硬件部分可有數(shù)據(jù)采集卡、GPIB幾口、串并口、VIX接口、LAN接口、現(xiàn)場總線接口等構(gòu)成，他們的主要功能是完

3、成對(duì)被測(cè)信號(hào)的采集、傳輸和現(xiàn)實(shí)測(cè)量的結(jié)果。1.3虛擬儀器軟件軟件是虛擬儀器技術(shù)中最重要的部分。使用正確的軟件工具并通過設(shè)計(jì)和調(diào)用特定的程序模塊，工程師和科學(xué)家們可以高效的穿件自己的應(yīng)用以及友好的人機(jī)交互界面。有了功能強(qiáng)大的軟件，用戶就可以在以其中創(chuàng)建智能性和決策功能，從而發(fā)揮虛擬儀器技術(shù)在測(cè)試應(yīng)用中的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。虛擬儀器的軟件是核心、關(guān)鍵部分，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)一起硬件通信和控制，對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，對(duì)結(jié)果表達(dá)和輸出。虛擬儀器實(shí)質(zhì)上是“軟硬結(jié)合”、“虛實(shí)結(jié)合”的產(chǎn)物，它充分利用最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展傳統(tǒng)儀器的功能。它強(qiáng)調(diào)軟件的應(yīng)用，提出“軟件就是儀器”的概念

4、，在虛擬儀器中，硬件僅僅解決信號(hào)的輸入輸出，軟件才是整個(gè)儀器系統(tǒng)的關(guān)鍵。用戶可以根據(jù)自己的需要通過編制不同的測(cè)試軟件來構(gòu)成各種功能的測(cè)試系統(tǒng)，其中許多硬件功能可直接由軟件實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)具有極強(qiáng)的通用性和多功能性。1.虛擬儀器的構(gòu)成方式虛擬儀器的硬件平臺(tái)由計(jì)算機(jī)和其I/O接口設(shè)備兩部分組成。I/O接口設(shè)備主要執(zhí)行信號(hào)的輸入、數(shù)據(jù)采集、放大、模/數(shù)轉(zhuǎn)換等任務(wù)。根據(jù)I/O接口設(shè)備總線類型的不同，虛擬儀器構(gòu)成方式主要有插卡式DAQ、GPIB、VXI、PXI、串口總線、現(xiàn)場總線六種標(biāo)準(zhǔn)硬件體系結(jié)構(gòu)，如圖1所示。圖1虛擬儀器的構(gòu)成方式2.1基于PC的插卡式虛擬儀器通過在

5、PC內(nèi)直接插入一塊內(nèi)插式多功能數(shù)據(jù)采集卡，將前端儀器傳來的模擬信號(hào)采集到計(jì)算機(jī)，直接經(jīng)過PCI總線，由CPU進(jìn)行分析、處理，再通過顯示器顯示。微處理器可以立即訪問這些數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由微處理器和數(shù)據(jù)采集板共享。它更加充分利用計(jì)算機(jī)的資源，大大怎家了測(cè)試系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性。一塊DAQ卡可以玩橫A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換，數(shù)字輸入輸出，計(jì)數(shù)器定時(shí)器等多種功能，再配以鄉(xiāng)音的信號(hào)調(diào)理電路組件，即可構(gòu)成各種虛擬儀器硬件平臺(tái)。這種儀器功能靈活，通用性強(qiáng)、可靠性高、性價(jià)比高，是一種非常實(shí)用的虛擬儀器結(jié)構(gòu)方案，應(yīng)用非常廣泛。2.2基于GPIB總線的虛擬儀器GPIB是計(jì)算機(jī)和儀器

6、間的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，也是最早的儀器總線。一個(gè)典型的GPIB測(cè)試系統(tǒng)包括一臺(tái)PC、一塊GPIB接口卡和若干臺(tái)GPIB儀器，每臺(tái)GPIB儀器有單獨(dú)的地址，有計(jì)算機(jī)控制操作。一塊GPIB接口卡最多可連接15臺(tái)GPIB儀器。GPIB接口板插入計(jì)算機(jī)的插槽中，建立起計(jì)算機(jī)與具有GPIB接口的儀器設(shè)備之間的通信橋梁。利用GPIB技術(shù)，可以用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的操作和控制，由此替代傳統(tǒng)的人工操作方式、排除人為因素造成的測(cè)量誤差。同時(shí)由于可以預(yù)先編制好測(cè)試程序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試，提高了測(cè)試的可靠性和效率。利用GPIB技術(shù)，可以翻邊的將多臺(tái)一起組合起來，形成較大的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。系

7、統(tǒng)中的儀器可以增加、減少或更換，只需對(duì)計(jì)算機(jī)的控制軟件做想應(yīng)該懂，就可高效、靈活的完成各種不同規(guī)模的測(cè)試任務(wù)。2.3基于VXI總顯得虛擬儀器VXI總線是一種高速計(jì)算機(jī)總線在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展。VXI總線是在VME總線、IEEE48等基礎(chǔ)上形成的一種開放型儀器總線標(biāo)準(zhǔn)。VXI系統(tǒng)由VXI標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱、零槽控制器、具有多種功能的模塊儀器和驅(qū)動(dòng)軟件、系統(tǒng)應(yīng)用軟件等組成。它最多可包含256個(gè)模塊，系統(tǒng)中各種功能模塊可隨意更換，即插即用組成新的系統(tǒng)。VXI總線標(biāo)準(zhǔn)具有標(biāo)準(zhǔn)開放，即插即用，結(jié)構(gòu)緊湊，數(shù)據(jù)吞吐能力強(qiáng)，定時(shí)與同步精確，模塊可重復(fù)使用，眾多儀器生產(chǎn)廠商支持等優(yōu)點(diǎn)，

8、應(yīng)用越來越廣。VXI規(guī)范使用得用戶在組建VXI系統(tǒng)時(shí)可不比局限于一家廠商的產(chǎn)品，