王娜

（江蘇金陵機械制造總廠，江蘇 南京 211100）

虛擬儀器技術(shù)在計量中的應(yīng)用

王娜

（江蘇金陵機械制造總廠，江蘇 南京 211100）

隨著科技的高速發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中越來越多的儀器被使用，但其準(zhǔn)確度還較低。分析了虛擬儀器計量技術(shù)在儀器測量和檢定過程中的應(yīng)用，使得儀器的測量準(zhǔn)確性進(jìn)一步提升。

虛擬儀器；計量應(yīng)用；計算機；社會技術(shù)

虛擬儀器是在計算機上加軟件和（或）硬件，使得使用者在操作這臺計算機時，就像是操作一臺他自己設(shè)計的專用的傳統(tǒng)電子儀器。基于虛擬儀器的特點，我們需要在計量檢定工作中利用虛擬儀器技術(shù)提高計量檢定的工作效率，甚至取代一些傳統(tǒng)的計量檢定儀器，方便、高效地開展計量檢定工作。

在監(jiān)測系統(tǒng)中，監(jiān)測業(yè)務(wù)需要和信號識別的接口相對接，系統(tǒng)接口較多時，項目的數(shù)據(jù)需求就會提升，因此，偏差可能出現(xiàn)的情況也較多，需要提升儀器的精確性，使得其能夠科學(xué)地反映出被監(jiān)測的信號運動狀態(tài)。虛擬儀器系統(tǒng)集成了計算機、自動化等方面的重要知識，同時，也可以將其利用于計算機技術(shù)、通信技術(shù)等。它是一門交叉學(xué)科，從社會技術(shù)的角度看，虛擬儀器系統(tǒng)與計算機的硬件結(jié)構(gòu)之間有著相互影響的關(guān)系，可能會導(dǎo)致整個組織架構(gòu)發(fā)生一定的變化，而目前的組織結(jié)構(gòu)也會對虛擬儀器系統(tǒng)的設(shè)計造成一定的影響，因此，他們的影響是相互聯(lián)系的。在設(shè)計虛擬儀器系統(tǒng)時，主要保證技術(shù)上可行，同時，經(jīng)濟(jì)成本不能過高。在我們的科技高速發(fā)展的同時，市場上的高新技術(shù)越來越多，因此，應(yīng)當(dāng)在滿足要求的情況下，盡量選用可以長期使用的設(shè)備，同時能夠盡量配合周圍設(shè)備，具有較高的兼容性，并在此基礎(chǔ)上建立較好的整體化系統(tǒng)設(shè)計方案，滿足國家相關(guān)部門的要求。

1 虛擬儀器技術(shù)分析

1.1 軟件開發(fā)技術(shù)

由于世界軟件業(yè)的迅速發(fā)展，各種具有測試分析儀器功能的功能軟件已出現(xiàn)，比如美國國家儀器（NI）公司的LabVIEW、美國惠普（HP）公司的HPVEE，以及中國東方振動和噪聲技術(shù)研究所（COINV）的DASP，都已在這個領(lǐng)域開始了各自的發(fā)展之路，能滿足計量檢定工作的需要。在軟件系統(tǒng)中，測量業(yè)務(wù)需要與系統(tǒng)的接口相對接，系統(tǒng)接口較多時，項目的數(shù)據(jù)需求就會提升，因此，風(fēng)險可能出現(xiàn)的情況也會較多。

1.2 數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換技術(shù)

由于被監(jiān)控的信號是模擬信號，這些信號并不能直接被處理器所分析與處理，因此，需要ADC將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，最終傳輸給處理器。A/D轉(zhuǎn)換器是數(shù)據(jù)采集的最為關(guān)鍵的一環(huán)，轉(zhuǎn)化速度的快慢與精度直接影響到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的質(zhì)量。A/D轉(zhuǎn)換器具有很多類型，一般采用逐次逼近型的A/D轉(zhuǎn)換器。在信號轉(zhuǎn)換時，多路模擬信號已經(jīng)同時開始采集狀態(tài)。但如果在電平變化之后，信號還沒有完成整個轉(zhuǎn)換過程，則采集的信號就可能會出現(xiàn)邊偏差。為了使采集的信號是準(zhǔn)確的，不出現(xiàn)時間上的偏差，就需要采用保持電路來使采樣的信號能夠保持一段時間，從而使最后所采到的信號數(shù)據(jù)完整，不出現(xiàn)嚴(yán)重的偏差。為了使得整個系統(tǒng)的測量是準(zhǔn)確的，電路的采樣時間應(yīng)較短，保持時間較長。

1.3 通信技術(shù)

虛擬儀器端口擴充了大量的通信環(huán)節(jié)與功能，這樣有利于實現(xiàn)信號的高速傳輸，RFID稱為無線射頻識別技術(shù)，可以在非接觸的環(huán)境下實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取。RFID技術(shù)是一種比較新的通訊方案，主要是通過脈沖來進(jìn)行檢測帶寬，這樣就可以在很多地方解決無線技術(shù)的傳播困難問題，因為它具有較好的抗干擾能力，在信號的傳輸過程中損耗較小，最終完成識別，因此，該技術(shù)在短距離的虛擬儀器信號傳輸當(dāng)中有著極為重要的意義；同時，其損耗比較小，可以使檢測設(shè)備極為精確，不易受其他信號的干擾。

1.4 數(shù)據(jù)存儲管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫也是一個重要的管理系統(tǒng)，可以對測量后的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲與分析，數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)與存儲情況對于整個系統(tǒng)的效率而言起著極為重要的作用。對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行高效設(shè)計，讓數(shù)據(jù)庫的完整性提升，加強其一致性，可以有效實現(xiàn)整個系統(tǒng)的高效運轉(zhuǎn)。因此，我們應(yīng)當(dāng)加強對數(shù)據(jù)庫的管理，數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)是以表的形式存儲的，表中的信息應(yīng)少、精確，這樣就可以讓表的關(guān)聯(lián)減少，讓用戶的使用更加方便。

2 虛擬儀器技術(shù)在計量和檢定中的應(yīng)用

一般情況下，互感器檢定需要1臺互感器校驗儀和1臺標(biāo)準(zhǔn)互感器，標(biāo)準(zhǔn)互感器的準(zhǔn)確度要比被測互感器高2個等級。1臺基于虛擬儀器技術(shù)的互感器校驗儀是由檢定人員通過計算機屏幕上的軟件界面進(jìn)行操作的，該界面類似于傳統(tǒng)儀器的操作面板，可以實時查看二次電流波形和誤差電流波形，實時查看一次、二次和誤差電流有效值，顯示比差、角差曲線等。這對于虛擬儀器處理的系統(tǒng)優(yōu)化要求更高，對于系統(tǒng)設(shè)計的結(jié)構(gòu)性要求也較高，因此，其可以方便工作人員使用，符合他們的思維習(xí)慣，強調(diào)了自頂而下的設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率運轉(zhuǎn)；在系統(tǒng)上是獨立的，無法進(jìn)行管理控制，但可以將數(shù)據(jù)庫與檢測管理的模型進(jìn)行結(jié)合，為使用者提供一定的檢定方案、問題優(yōu)化方案，使虛擬儀器的處理系統(tǒng)能夠不斷自我完善，提升檢測精度。檢測中還應(yīng)當(dāng)注意，由于客戶的需求可能會出現(xiàn)改變，同時，需求也具有不確定的特點，因此，對于各個需求要進(jìn)行全面考慮。如果對于需求沒有全方位的考慮，就可能在實際使用中出現(xiàn)一定的需求風(fēng)險。這就要求設(shè)計者在設(shè)計時有一定的前瞻性，能夠?qū)砜赡艹霈F(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)測，使設(shè)計不會因為時間的推移而出現(xiàn)嚴(yán)重的問題。

3 結(jié)束語

隨著計算速度和準(zhǔn)確率的提升，虛擬儀器計量技術(shù)處理的應(yīng)用越來越普遍，推動了自動化技術(shù)的發(fā)展，雖然其還有很多無法消除的缺點，但這一重要科技的發(fā)展也在一步一步推動各行業(yè)的蓬勃發(fā)展，讓生活更加智能化。虛擬儀器的計量處理大大減少了人力成本，提升了儀器的準(zhǔn)確性，智能控制是重要的技術(shù)基礎(chǔ)，它在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域有著深遠(yuǎn)的影響。

［1］紀(jì)明霞，唐婷，吳娜娜.虛擬儀器技術(shù)在機載ATE計量中的應(yīng)用［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2010（03）.

［2］胡順杰.試論虛擬儀器技術(shù)在計量檢定領(lǐng)域的應(yīng)用［J］.中國計量，2008（03）.

［3］成永軍，李得天，郭美如，等.基于LabVIEW的虛擬儀器技術(shù)及其在真空計量中的應(yīng)用［J］.真空電子技術(shù)，2007（06）.

〔編輯：張思楠〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.24.150

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