楊藤

（瀘州市計(jì)量測(cè)試所,四川瀘州，646000）

虛擬儀器在計(jì)量測(cè)試中的應(yīng)用

楊藤

（瀘州市計(jì)量測(cè)試所,四川瀘州，646000）

在高科技術(shù)的發(fā)展日新月異的今天，虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展仍然相對(duì)緩慢，可謂是一個(gè)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的重大難題。本文對(duì)虛擬儀器的進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，并根據(jù)它目前的發(fā)展?fàn)顩r，解析他在實(shí)際發(fā)展中存在的一些問(wèn)題，并結(jié)合研究實(shí)踐提出虛擬儀器運(yùn)用中的注意事項(xiàng)和問(wèn)題的解決對(duì)策。

虛擬儀器；計(jì)量測(cè)試；應(yīng)用

0 引言

虛擬儀器技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到國(guó)防建設(shè)、航空航天、通信、計(jì)量等多個(gè)領(lǐng)域。本文將內(nèi)容放在了介紹了虛擬儀器的概念,并結(jié)合它在測(cè)試領(lǐng)域中的應(yīng)用狀況，提出一些具有可行性的建議。

1 虛擬儀器的概述

虛擬儀器，也叫作計(jì)算機(jī)個(gè)人儀器，是指以計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)字化測(cè)量?jī)x器。與傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器相比，虛擬儀器是一種由儀器模塊、計(jì)算機(jī)和軟件三大部分組成的新儀器。它的設(shè)計(jì)是一種開(kāi)創(chuàng)性的思維，具體體現(xiàn)在：虛擬儀器用計(jì)算機(jī)技術(shù)把傳統(tǒng)儀器的測(cè)量功能進(jìn)行全盤(pán)或局部的軟件化，用計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、測(cè)量結(jié)果的輸出、顯示和記錄。

2 虛擬儀器的計(jì)量測(cè)試

2.1 計(jì)量測(cè)試的必要性

計(jì)量測(cè)試是一個(gè)具有驗(yàn)證性質(zhì)的測(cè)試過(guò)程，就是為了是檢驗(yàn)儀器是否具備能夠滿(mǎn)足測(cè)試的需求的準(zhǔn)確度和可靠性?？梢哉f(shuō)，計(jì)量測(cè)試是檢驗(yàn)測(cè)量?jī)x器是否合格的唯一方法。在面對(duì)一臺(tái)虛擬儀器相當(dāng)于多個(gè)傳統(tǒng)儀器進(jìn)行組合,或者具有不同于傳統(tǒng)儀器的全新功能的情況下，怎樣確保這些功能的準(zhǔn)確性、科學(xué)性，怎樣校準(zhǔn)這些功能，校準(zhǔn)的依靠的技術(shù)和理論依據(jù)是什么,毫無(wú)疑問(wèn)這些問(wèn)題都是虛擬儀器的開(kāi)發(fā)者、研究者和使用者都始終關(guān)注的核心問(wèn)題。所以，計(jì)量測(cè)試就是分析和解決這些問(wèn)題的必備過(guò)程。

2.2 虛擬儀器的計(jì)量測(cè)試內(nèi)容

虛擬儀器的計(jì)量測(cè)試內(nèi)容包括：針對(duì)功能模型的硬件測(cè)試，所用軟件平臺(tái)的性能和采用數(shù)字模型的穩(wěn)定性和使用邊界條件。其中，硬件作為虛擬技術(shù)存在的物質(zhì)基礎(chǔ)，對(duì)于硬件測(cè)試的內(nèi)容包括硬件的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性，硬件的抗干擾性、響應(yīng)特性等；軟件性能和智能體現(xiàn)著虛擬儀器的技術(shù)發(fā)展水平，對(duì)軟件的性能測(cè)試包括：軟件運(yùn)行速度、軟件的運(yùn)算誤差和軟件的容錯(cuò)性等；對(duì)于采用數(shù)字模型，主要是測(cè)量數(shù)字模型的穩(wěn)定性和使用邊界條件，主要是為了保證在使用數(shù)字模型不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)的誤差。

2.3 虛擬儀器的計(jì)量測(cè)試特點(diǎn)

虛擬儀器無(wú)法使用不確定度評(píng)估。在傳統(tǒng)儀器的計(jì)量測(cè)試中，儀器的準(zhǔn)確度或不確定度可以通過(guò)周期檢定測(cè)量出來(lái),并對(duì)各類(lèi)誤差源對(duì)不確定度的影響大小進(jìn)行分析和評(píng)估。但是，虛擬儀器的智能化、自動(dòng)化很高，對(duì)于儀器模型中的如傳感器之類(lèi)的硬件來(lái)說(shuō)，采集測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性很高，對(duì)于虛擬系統(tǒng)的軟件中來(lái)說(shuō)，軟件算法與傳統(tǒng)的儀器相比，準(zhǔn)確性更高，因此，很難按照傳統(tǒng)的測(cè)量辦法分析出誤差源的影響，也就無(wú)法使用不確定度評(píng)估。缺乏法制計(jì)量管理是當(dāng)前虛擬儀器計(jì)量測(cè)試應(yīng)用中的最主要特點(diǎn)，也是面臨的最大問(wèn)題。

3 保證虛擬儀器計(jì)量測(cè)試的穩(wěn)定

在虛擬儀器涉及到計(jì)量領(lǐng)域時(shí)，就是一次填補(bǔ)計(jì)量領(lǐng)域空白點(diǎn)的過(guò)程，為了保證虛擬儀器計(jì)量測(cè)試的穩(wěn)定可靠，我們需要從以下方面著手采取一定的措施。

3.1 虛擬儀器的計(jì)量測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

制定出一個(gè)科學(xué)、合理、細(xì)化的虛擬儀器計(jì)量測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)虛擬儀器進(jìn)行計(jì)量測(cè)試的重要前提。虛擬儀器技術(shù)在測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用可以說(shuō)是在測(cè)量領(lǐng)域中翻開(kāi)了嶄新的一頁(yè)，同時(shí)由于不同的虛擬儀器具有多種多樣且并不固定的功能，因此，對(duì)于虛擬的計(jì)量測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)還沒(méi)有定論。在實(shí)際的測(cè)量中，為了解決這樣的問(wèn)題，一般遵循著以下幾種原則：①功能掛靠，是指測(cè)量功能為導(dǎo)向，虛擬儀器的測(cè)量本就重結(jié)果輕形式，將測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性作為判斷依據(jù)。②有據(jù)依據(jù)，如果虛擬儀器的測(cè)量功能和傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器有重合，那么就可以將傳統(tǒng)儀器的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)作為虛擬儀器的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。③無(wú)據(jù)參考，如果虛擬儀器沒(méi)有可以參考的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，那就需要依靠虛擬儀器的生產(chǎn)制造廠(chǎng)商的說(shuō)明書(shū)中提供的參數(shù)，來(lái)對(duì)虛擬儀器進(jìn)行測(cè)量。

3.2 虛擬儀器的計(jì)量測(cè)試方案

制定一個(gè)科學(xué)合理、可行性高的虛擬儀器計(jì)量方案，是保證計(jì)量結(jié)果準(zhǔn)確穩(wěn)定的重要途徑。通常情況下，虛擬儀器的計(jì)量測(cè)試方案有兩種：一種情況是，將虛擬儀器和傳統(tǒng)儀器一樣，在同一時(shí)間內(nèi)和標(biāo)準(zhǔn)儀器一起進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比對(duì)；第二種方案是與標(biāo)準(zhǔn)儀器的獨(dú)立接口連接后，讓虛擬儀器自檢。其中，需要注意的是，采用第二種方案時(shí)，仍然有三種選擇，一種是虛擬儀器本身的自檢系統(tǒng)，第二種是運(yùn)用高性能虛擬儀器進(jìn)行對(duì)比檢測(cè)，第三種方法是前兩種相結(jié)合，既有虛擬儀器本身自檢又有高級(jí)虛擬儀器的結(jié)果驗(yàn)證，雙重保證虛擬儀器的測(cè)量精準(zhǔn)度。

3.3 加強(qiáng)虛擬儀器的軟件管理

虛擬儀器的軟件算法是保證虛擬儀器能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高效率的重要基礎(chǔ)，在保障硬件性能的同時(shí)，也需要加強(qiáng)對(duì)軟件的管理。

一方面，需要在日常的軟件管理中加強(qiáng)維護(hù)，在測(cè)量工作的前期，及時(shí)地對(duì)軟件算法進(jìn)行檢驗(yàn)，保證進(jìn)行計(jì)量測(cè)試時(shí)，保證軟件算法不被篡改，確保計(jì)量的準(zhǔn)確。同時(shí)需要做好數(shù)據(jù)的備份管理和權(quán)限設(shè)置，防止測(cè)量過(guò)程中出現(xiàn)人為修改，

另一方面，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)越來(lái)越發(fā)達(dá)，越來(lái)越開(kāi)放，網(wǎng)絡(luò)安全的隱患也越來(lái)越多，比如計(jì)算機(jī)病毒、黑客攻克等不安全的因素，都會(huì)對(duì)虛擬儀器的數(shù)據(jù)進(jìn)行破壞，因此，軟件的管理需要加入實(shí)時(shí)監(jiān)督管理系統(tǒng)，通過(guò)多種手段最大限度地加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理、避免相關(guān)數(shù)據(jù)和記錄被入侵或是更改，也要定期對(duì)軟件進(jìn)行殺毒和維護(hù)，及時(shí)更新病毒庫(kù)，及時(shí)清理可能造成威脅的病毒。

3.4 解決虛擬技術(shù)的問(wèn)題

僅針對(duì)計(jì)量領(lǐng)域而言，需要解決的虛擬技術(shù)問(wèn)題有：為了更好地體現(xiàn)虛擬儀器的完整性系統(tǒng)性，怎樣能夠地在不拆分部件的前提下對(duì)虛擬儀器進(jìn)行測(cè)量；如何在測(cè)量過(guò)程中避免參數(shù)和數(shù)據(jù)的重復(fù)測(cè)量，進(jìn)而提高虛擬儀器的測(cè)量效率等。

4 結(jié)束語(yǔ)

虛擬儀器是當(dāng)前多領(lǐng)域技術(shù)結(jié)合的一個(gè)成功應(yīng)用，保證虛擬儀器的計(jì)量測(cè)試準(zhǔn)確性是一個(gè)相關(guān)技術(shù)工作者必須重點(diǎn)關(guān)注、亟待解決的問(wèn)題。

[1]徐軍.虛擬儀器在計(jì)量測(cè)試中的應(yīng)用[J].信息系統(tǒng)工程,2013,01:98-99.

[2]黃吉濤,周倫彬,馬博群.虛擬儀器在計(jì)量測(cè)試中的應(yīng)用[J].中國(guó)測(cè)試技術(shù),2008,03:31-33.

[3]韓銳.虛擬儀器技術(shù)在計(jì)量測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用研究[J].科技信息(科學(xué)教研),2008,24:365.

The application of virtual instrument in the measurement test

Yang Teng
(While luzhou measurement test, Luzhou Sichuan,646000)

With the rapid development of high technology, the development of virtual instrument technology is still relatively slow, can be described as a major problem in the field of related technology.Based on virtual instrument is introduced, and according to its current state of development, some problems exist in the development of his analysis, and put forward the countermeasures to solve the virtual instrument using notes and problems in the combination of research and practice.

virtual instrument; measurement; application