何利芬

（浙江康瑞檢測有限公司，浙江溫州 325200）

近年來經(jīng)濟(jì)科技的高速發(fā)展帶來了計(jì)算機(jī)行業(yè)的蓬勃興起，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)儀器的創(chuàng)新和發(fā)展也逐步推進(jìn)，同時(shí)，由于社會(huì)需要以及生產(chǎn)生活需要，人們對于計(jì)算機(jī)儀器以及虛擬儀器的功能精確度以及靈活性等都有了更高的要求，因此自虛擬儀器技術(shù)誕生之日起便不斷發(fā)展和完善這一功能，同時(shí)，隨著多年的研究，虛擬儀器技術(shù)內(nèi)部含義也越來越豐富，技術(shù)延伸也越來越廣泛，該技術(shù)也不斷應(yīng)用于各行各業(yè)當(dāng)中，為各行各業(yè)的發(fā)展提供有力推力，而虛擬儀器技術(shù)在化工檢測當(dāng)中所顯出的特殊應(yīng)用價(jià)值，是其他技術(shù)都無法替代的。相應(yīng)化工企業(yè)應(yīng)該重視虛擬機(jī)技術(shù)在化工檢驗(yàn)工作中的應(yīng)用，不僅要注意將技術(shù)結(jié)合在工作的各個(gè)環(huán)節(jié)中，同時(shí)還要注意對技術(shù)的不斷深入研究和發(fā)展，提高虛擬機(jī)技術(shù)在化工檢測工作中的運(yùn)用。

1 虛擬儀器技術(shù)概述

隨著信息技術(shù)發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)儀器技術(shù)在化工檢測中的運(yùn)用已不能完全滿足化工檢測工作要求，有時(shí)甚至?xí)@示出一定的滯后性，因此，為提高化工檢測工作質(zhì)量，不斷完善工作內(nèi)容，在進(jìn)行化工檢測工作時(shí)就應(yīng)注重對檢測工作中所運(yùn)用的技術(shù)進(jìn)行改革同時(shí)注意儀器的換代。虛擬儀器技術(shù)是在計(jì)算機(jī)技術(shù)蓬勃發(fā)展的條件下，擴(kuò)寬計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用范圍，同時(shí)，結(jié)合檢測技術(shù)最新的研究成果，同計(jì)算機(jī)技術(shù)相聯(lián)系，從而產(chǎn)生出的虛擬儀器技術(shù)，因此，虛擬儀器技術(shù)是檢測技術(shù)同最新的計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)相結(jié)合綜合運(yùn)用的產(chǎn)物，其技術(shù)的核心和關(guān)鍵是儀器的使用和發(fā)展。在構(gòu)成虛擬儀器的相關(guān)設(shè)備中，計(jì)算機(jī)硬件和軟件的配套使用是比較關(guān)鍵的，不僅包含了計(jì)算機(jī)設(shè)備必備的相關(guān)硬件設(shè)施，同時(shí)還包含了軟件控制設(shè)施，設(shè)計(jì)出了控制面板，方便用戶對虛擬儀器進(jìn)行調(diào)節(jié)，以用戶個(gè)性化需要也同時(shí)更好地服務(wù)于信息采集、數(shù)據(jù)分析以及相應(yīng)高科技高精度行業(yè)要求，使得數(shù)據(jù)在滿足工作需要的同時(shí)，不失數(shù)據(jù)靈活性，同時(shí)還具有儲(chǔ)存和生成等多種模式功能，使得虛擬機(jī)技術(shù)的受眾不僅局限于某個(gè)行業(yè)中，而是可以應(yīng)用于方方面面。因此，虛擬儀器技術(shù)運(yùn)用于化工產(chǎn)品檢驗(yàn)檢測工作中，不僅可以滿足檢驗(yàn)工作的工作精度需求，同時(shí)還可以使得整個(gè)檢驗(yàn)工作由軟件控制模擬行程，有效避免因人為原因和人工操作因素所導(dǎo)致的操作失誤和精度失誤，使得檢測結(jié)果更具有可靠性和科學(xué)性，同時(shí)自動(dòng)化檢測還大大降低了人工成本和勞動(dòng)成本，提高了勞動(dòng)效率，為工作快速推進(jìn)提供前提[1]。

2 虛擬儀器技術(shù)構(gòu)成

2.1 硬件基本結(jié)構(gòu)

虛擬儀器設(shè)備硬件結(jié)構(gòu)設(shè)施主要是負(fù)責(zé)在儀器檢測和相應(yīng)測量工作過程中進(jìn)行相應(yīng)電信號的輸出工作。在將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相應(yīng)硬件設(shè)施合理利用至虛擬儀器技術(shù)設(shè)備中時(shí)，相應(yīng)被監(jiān)測對象的相關(guān)參數(shù)以及外部環(huán)境參數(shù)的采集，常常都是使用計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備進(jìn)行的，而硬件設(shè)備通常只能夠處理和輸出模擬信號和數(shù)字量，因此需要對相應(yīng)采集對象的相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可識別的符號，進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)處理，同時(shí)方便計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)備份保障信息完整性。在相應(yīng)控制面板進(jìn)行計(jì)算機(jī)主程序設(shè)定后，應(yīng)及時(shí)將相關(guān)數(shù)據(jù)運(yùn)送至虛擬數(shù)據(jù)界面以及生成計(jì)算機(jī)可讀取的數(shù)據(jù)內(nèi)容，此過程的及時(shí)轉(zhuǎn)換，不僅有利于后續(xù)信息的及時(shí)處理，同時(shí)還有利于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和計(jì)算的精確度，保證數(shù)據(jù)可靠。在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理完畢，準(zhǔn)備將數(shù)據(jù)打包發(fā)送至具體行為執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，相應(yīng)被檢測對象的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因設(shè)備要求限制和相關(guān)條件不具備無法讀取計(jì)算機(jī)直接發(fā)來的數(shù)字量模擬信號，此時(shí)便需要再次使用計(jì)算機(jī)軟件，對相應(yīng)數(shù)據(jù)信號進(jìn)行科學(xué)加工，轉(zhuǎn)換成執(zhí)行機(jī)構(gòu)可讀取的模擬信號，再進(jìn)行有效控制操作，從而方便相應(yīng)機(jī)構(gòu)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并及時(shí)利用相應(yīng)數(shù)據(jù)對工作進(jìn)行維護(hù)。

2.2 軟件基本結(jié)構(gòu)

在相應(yīng)虛擬儀器技術(shù)運(yùn)用過程中，軟件系統(tǒng)的合理使用，也對相應(yīng)儀器的功能發(fā)揮產(chǎn)生決定性的作用，在虛擬儀器設(shè)備中，軟件功能是虛擬器正常使用的基礎(chǔ)和核心。虛擬儀器設(shè)備的軟件系統(tǒng)主要由，儀器驅(qū)動(dòng)軟件測量驅(qū)動(dòng)程序數(shù)據(jù)信息管理工具以及開發(fā)環(huán)境和高階測試工具等共同組成。相應(yīng)執(zhí)行機(jī)關(guān)和用戶在對虛擬儀器技術(shù)進(jìn)行實(shí)際運(yùn)用時(shí)，需要控制集成軟件與驅(qū)動(dòng)儀器內(nèi)部硬件工作，同時(shí)，為方便一切更好地服務(wù)于工作，需要控制和測量軟件系統(tǒng)內(nèi)所生成的功能同時(shí)及時(shí)定義系統(tǒng)軟件，保證系統(tǒng)軟件符合相關(guān)工作要求，提高工作效率。虛擬儀器技術(shù)軟件的結(jié)構(gòu)模擬圖主要是使用從下而上層層遞進(jìn)方式進(jìn)行的，結(jié)構(gòu)整體呈層狀。其中，資源管理層作為底層基礎(chǔ)，出現(xiàn)在整個(gè)虛擬儀器技術(shù)結(jié)構(gòu)圖中，資源管理層上部便是IO資源層和儀器驅(qū)動(dòng)層，此時(shí)用戶可根據(jù)所制定的相關(guān)規(guī)范，對軟件接口處進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)定義，方便工作進(jìn)行，應(yīng)用程序開發(fā)層位于證屬第二層位置，此時(shí)用戶可以對應(yīng)用程序開發(fā)曾進(jìn)行需要定義，結(jié)合自身需要和工程需要，對此層虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整和改變，從而拓展儀器的使用范圍，增加儀器靈活性和精度，使得儀器使用更貼合本身工程需要。用戶應(yīng)用程序接口曾作為最頂層程序出現(xiàn)在整個(gè)結(jié)構(gòu)圖中，其主要功能是實(shí)現(xiàn)下部四層的功能定義，同時(shí)方便儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出和進(jìn)入，使得虛擬儀器結(jié)構(gòu)資源整體程序得以順利運(yùn)行[2]。

3 虛擬儀器技術(shù)在化工檢測中的應(yīng)用

3.1 提高工作精度

將虛擬機(jī)技術(shù)運(yùn)用于化工檢測作業(yè)中，可以大程度提高檢測作業(yè)精度，避免人工干擾和環(huán)境影響所造成的誤差，提高工作效率。在實(shí)際運(yùn)用虛擬機(jī)技術(shù)時(shí)，相關(guān)儀器可以隨時(shí)根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行情況和環(huán)境情況的改變隨時(shí)進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)和調(diào)節(jié)，同時(shí)將自身儀器和環(huán)境所產(chǎn)生的誤差進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，在測量過程中及時(shí)將影響誤差扣除，避免誤差對后續(xù)工作的影響，同時(shí)提高工作精度。同時(shí)在每次檢測工作開始前，儀器可以根據(jù)自身設(shè)定的程序，先一步進(jìn)行自我校準(zhǔn)和調(diào)節(jié)，即在數(shù)據(jù)輸入以及測量工作開始前，儀器根據(jù)自身設(shè)定程序和相應(yīng)工作標(biāo)準(zhǔn)，先將漂移電壓數(shù)據(jù)誤差進(jìn)行儲(chǔ)存和記錄，在測量工作完成后，記錄數(shù)據(jù)時(shí)及時(shí)將儀器誤差進(jìn)行扣除，避免誤差對后續(xù)測量工作和實(shí)驗(yàn)的影響，將儀器本身誤差降低值最小。同時(shí)去儀器可以對所測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析處理，同時(shí)，對多組測量數(shù)據(jù)進(jìn)行比對和誤差分析，相互校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，減少隨機(jī)因素，對測量結(jié)果的影響，同時(shí)還可以將檢測物理單位進(jìn)行及時(shí)轉(zhuǎn)化，保證數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性和完整性，同時(shí)方便后續(xù)數(shù)據(jù)處理和函數(shù)結(jié)果的得出。

在進(jìn)行化工檢測化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)過程中，可以運(yùn)用化學(xué)儀器，從化學(xué)實(shí)驗(yàn)角度來進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)精確度?，F(xiàn)階段進(jìn)行催化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，往往是應(yīng)用普通儀器進(jìn)行直接測量得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而前面的條件控制和數(shù)據(jù)處理則并不能完整清晰地表達(dá)出來，此時(shí)便導(dǎo)致工作模糊而出現(xiàn)相應(yīng)誤差，當(dāng)問題出現(xiàn)時(shí)，由于前期條件模糊，相關(guān)工作人員無法對工作過程進(jìn)行切實(shí)分析，無法切實(shí)知道影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的原因具體是哪一步驟造成的，因此只能大量重復(fù)實(shí)驗(yàn)來確定造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)的原因具體出在哪一步驟，這不僅耗費(fèi)了大量的財(cái)力和人力，同時(shí)還影響了工作效率，降低了工作準(zhǔn)確度，對后續(xù)檢測工作帶來十分嚴(yán)重的影響。而采用虛擬儀器技術(shù)來對實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行控制，不僅能同時(shí)輸入大量實(shí)驗(yàn)?zāi)M條件和結(jié)果，同時(shí)，在進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)處理和分析時(shí)，能夠清晰地看到前期工作過程記錄，從而對過程進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以便進(jìn)一步了解前期工作過程中的問題，從而在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行改進(jìn)，提高工作效率。而在多項(xiàng)催化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，利用虛擬儀器技術(shù)對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行監(jiān)測，不僅可以避免長時(shí)間實(shí)驗(yàn)對人帶來的傷害，同時(shí)還可以不間斷連續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，從而在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)，可以使用完整有效的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)控制，保證數(shù)據(jù)科學(xué)性，提高數(shù)據(jù)可行性[3]。

3.2 增強(qiáng)檢驗(yàn)靈活性

化工檢驗(yàn)工作是相關(guān)化工企業(yè)的重要工作內(nèi)容，它不僅影響了化工產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，同時(shí)還對企業(yè)后續(xù)發(fā)展造成嚴(yán)重影響，因此，只有不斷對化工檢測的精確度和靈活性進(jìn)行提高，保證化工檢驗(yàn)工作效率，才能在短時(shí)間內(nèi)最大限度地提高企業(yè)效益，同時(shí)節(jié)約成本，使得成本功能被充分發(fā)揮，獲得更高品質(zhì)的化工產(chǎn)品，因此，化工檢驗(yàn)工作對效率以及靈活性的要求十分高，企業(yè)在工作時(shí)不斷進(jìn)行技術(shù)改良和產(chǎn)品優(yōu)化，以提高檢驗(yàn)過程的靈活度和效率，保證化工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益增長的同時(shí)，提高產(chǎn)品質(zhì)量。但傳統(tǒng)化工檢驗(yàn)環(huán)節(jié)和傳統(tǒng)化工檢驗(yàn)方法不能很好地滿足這一條件，傳統(tǒng)化工檢驗(yàn)方法，從實(shí)驗(yàn)進(jìn)行開始一直到實(shí)驗(yàn)結(jié)束廢物回收利用環(huán)節(jié)中會(huì)同時(shí)進(jìn)行等時(shí)間樣的人工取樣分析，也就是說，進(jìn)行樣本檢測和一定時(shí)間段后的樣本分析工作前，需對相關(guān)樣本進(jìn)行預(yù)先處理和提純，以保證后續(xù)工作順利進(jìn)行，此時(shí)便耗費(fèi)了大量的時(shí)間和人力成本。而在取樣和預(yù)處理工作結(jié)束后，需根據(jù)相應(yīng)取樣分析結(jié)果，對后續(xù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行及時(shí)調(diào)節(jié)，對相關(guān)產(chǎn)品的濃度和方案進(jìn)行優(yōu)化，以保證檢測工作的順利進(jìn)行，因此步驟人工干預(yù)較多，不能避免會(huì)產(chǎn)生較大的人工誤差，因此傳統(tǒng)化工檢驗(yàn)工作是一個(gè)耗時(shí)長，復(fù)雜且結(jié)果可靠性低的困難工作，不僅提高了些成本，同時(shí)還不能對檢測結(jié)果進(jìn)行保證，使得檢測工作效率大大降低。而運(yùn)用虛擬機(jī)技術(shù)則很好地避免這一問題，在用儀器技術(shù)進(jìn)行具體檢測工作時(shí)，可以及時(shí)調(diào)節(jié)儀器來對相關(guān)條件進(jìn)行控制，避免人工操作帶來的誤差，同時(shí)儀器的不間斷跟蹤監(jiān)測、高精度、靈活度等特點(diǎn)不僅很好地提高了數(shù)據(jù)可靠性，避免相關(guān)誤差，同時(shí)提高工作效率，保證企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益[4]。

4 結(jié)束語

化工檢測工作是一項(xiàng)十分復(fù)雜而精確的工作，對于相關(guān)檢測方法和檢測結(jié)果的精度要求十分高，而現(xiàn)階段傳統(tǒng)化工檢測方法使用過程中影響因素較多，同時(shí)時(shí)間較長，在進(jìn)行檢測工作時(shí)，會(huì)給后續(xù)工作帶來十分嚴(yán)重的影響，不僅降低了檢測工作質(zhì)量，同時(shí)也對檢測效率有一定程度的影響，降低企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。因此，合理利用虛擬機(jī)技術(shù)對化工檢測工作進(jìn)行改革，不斷推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)革新，利用計(jì)算機(jī)軟件對誤差進(jìn)行避免，不僅可以提高檢測精度，增強(qiáng)檢驗(yàn)工作靈活性，同時(shí)還大大降低了人工操作的范圍，降低檢測工作時(shí)長，給行業(yè)發(fā)展和工作發(fā)展帶來良好影響。