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电子测量技术的新发展——虚拟仪器

所属栏目:电子技术论文 发布日期:2021-11-08 09:28 热度:

   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。

电子测量技术的新发展——虚拟仪器

  1 虚拟仪器的总体概述

  1.1 虚拟仪器的定义

  计算机技术组织、管理仪器、计算机系统是构成虚拟仪器的基本思路, 把老式仪器硬件集成电路转换为通过软件来传达信息的形式, 一步步地把仪器的采集、分析以及储存等功能替换, 实现把传统的电子仪器彻底逃汰的最终目标, 将现代仪器技术更进一步推广。虚拟仪器的构成是通过电子测量技术与计算机技术集结合发展而来的, 其是两者集成发展的结晶品, 虚拟仪器标示了现代仪器与测试技术的最新发展时代, 是目前研究的新方向。仅仅从虚拟仪器方面看, 此技术主要功能为:虚拟仪器工具功能、由软件实现仪器的测量功能。

  相对于老式仪器, 虚拟仪器技术具备更好的功能, 主要表现在以下方面:一是, 功能性强、性价比高, 虚拟仪器可以基于原始仪器的功能对传统的仪器实现更进一步的丰富, 并增强其功能, 对用户的使用便于度大大加强, 并且对测试系统的构建十分有利, 对实现虚拟仪器的网络化发展具有促进作用;二是, 在操作方面, 在传统仪器技术上, 对其进行了革新, 用户在工作的过程中, 只需通过图形用户界就可以把工作顺利完成, 最大限度地提升了仪器的运行速度以及工作质量;其三, 硬件日趋模块化、系统化, 有助于运行过程中管理事项的顺利进行, 标准化测量技术。

  1.2 虚拟仪器与传统仪器比较

  传统仪器的属性是:从普遍定义上说一台单独存在的机械装备。观其表面, 其结构部件的配置, 基本由操作的界面、信号的输入处、运出测验结果等。操作版面的配件有:开关、按钮、旋钮等部件。数字、指针式表头、图像窗口、打印输出等属于运出测验结果的形式。分析其功能定义:搜罗与控制信号、拆分与管理信号、运出与传达结果等方面。传统仪器在性能上, 普遍经过固定性的软件得以表现出来。它的构成框架决定了传统仪器的生产模式:仪器厂家是唯一的生产方式, 并且它的性能与范畴属于固定的模式。

  现代社会化大生产改变了电子仪器需求条件, 其要求电子仪器在种类上, 品种更丰富化, 在功能上要求电子仪器更强大化、精确度更高, 对电子仪器在测验速率上更加快速, 时效性能强, 人机界面性能较好。虚拟仪器的配置都可以由用户按照自己的喜好进行组建, 把计算机系统、硬件、软件以及附件连接到一块, 组成符合自身要求的仪器装备。

  传统或者虚拟它们的类型也许存在差异性, 但是在功能上, 本质性能实际上是差不多的, 其所实现的操作, 同样是数据搜集、数据解析、显示测验结果。它们之间唯一存在的本质性区别则是运行时灵活度的差别。通常来讲, 性能通过生产工厂设定、性能不变的单独设备, 如:测距仪、万用表、电子尺等, 就不具备能够让用户进行自定义操作的灵活性功能。故虚拟仪器将传统仪器取代, 其结果存在着至关重要的受益作用。

  2 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。

  3 虚拟仪器不同领域的应用

  虚拟仪器在电子测量技术中的发展, 其运用的总线方式不一样, 功能以及性能在持续的提升, 虚拟仪器与相比传统仪器所具备的性能更先进、更实用。虚拟仪器被推广应用于许多领域中, 正如:在VXI总线的基础上的军工虚拟仪器与在虚拟仪器的边界基础上扫描测试系统等等。虚拟仪器的应用主要在以下几方面:

  (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。Lab V IEW所产出的计量检定和访问A ccess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。

  4 虚拟仪器应用于电子测量中

  4.1 虚拟仪器在硬件模块的应用

  硬件模块的运行原理主要的是对被测验的对象, 对其输入一串能控、频率简单的正弦信号展开测验工作, 同时做出的反应要与此相符。把反应出来的信号输出于信号处理模块当中, 对信号的篇幅进行整理, 使得信号处于合理的范围内, 凭借此项工作保证测量的准确性。运行速度快而准的处理模块化处理方式, 检测对象的网络输出信号幅度与相位的获得便更加精准有效。

  虚拟仪器技术出现与推广电子测量中, 促进了电子测量的工作从单独的手工操作向大规模、自动化的方向转变, 并且此项技术在测量中使用, 其能够有效的达成操控仪器的目的, 将测量的精准度提升, 还可以将手工化的操作取代, 对测量的有效性的提升起到十分重要的帮助, 促进现代化和信息化的测量系统的实现;除此之外, PXI总线技术中, 内核技术对测量工作的规范化在某程度上起到了促进的作用, 该项技术与高速通讯总线测量技术相辅相成, 并且PXI总线技术的自身优势---可拓展性及其良好的发展状况, 决定了虚拟仪器平台创设的基本依据是电子测量技术的发展方向。

  4.2 虚拟仪器在软件模块的应用

  软件在虚拟仪器系统中处于核心、领导地位, 其可以使功能化的特点发挥出来, 在最大程度上将系统的成本减少到最低, 并且将系统的性能与灵活度大大的提升。虚拟仪器系统中, 其软件最主要功能技术有:VISA库、驱动、应用程序三个方面。在真实的操作实际过程中, 用户把测量任务、目标相互统一, 更进一步研发使测量软件更具目的性, 从而使得复杂测量目标能够更顺利使用软件完成工作。虚拟仪器的软件技术本身具备了传统仪器所不具备的特有的优势, 其独具灵活性的优点, 决定了它可以在应用中替换传统仪器中某些的硬件, 并基于此特点最大程度上将本身功能的作用发挥出来, 尤为突出的是信号测量的形成与分析的过程中, 虚拟仪器测量技术能够直接的参与其中, 最大限的将软件和硬件之间相结合的能动性作用发挥出来。

  电子测量的工序类型属于综合型, 其在对数据的精准度上要求较为严格, 故软件与用户之间的协调工作显得尤为重要。在实践过程中, 用户和仪器之间的信息交流、传达通过控制界面程序将两者连接在一起, 让用户获得所需的数据信息, 提供了参考依据给下一个工作环节;与此同时, 对数据进行有效的分析与研究, 可以利用软件中的数据分析的性能, 依靠计算机自带的计算性能、函数库性能达成, 有助于虚拟仪器系统中的数据处理功能更进一步提升。驱动软件在虚拟软件中具备了对特定仪器进行调解的性能, 起到起承转合的效果, 协助电子测量的工作, 有助于测量的过程可以顺利的进行。

  5 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。

  参考文献

  [1]路亚峰,陈义军,温新岐,等。虚拟仪器技术研究现状与展望[J]国外电子测量技术, 2010, 29 (11) :35-37.

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  [3]王新。虚拟仪器的应用及发展前景[J]科技与企业, 2013 (13) :140.

  《电子测量技术的新发展——虚拟仪器》来源:《信息技术》,作者:徐进

文章标题:电子测量技术的新发展——虚拟仪器

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