虛擬儀器技術在計量中的應用

王娜

（江蘇金陵機械制造總廠，江蘇 南京 211100）

虛擬儀器技術在計量中的應用

王娜

（江蘇金陵機械制造總廠，江蘇 南京 211100）

隨著科技的高速發展，在工業生產中越來越多的儀器被使用，但其準確度還較低。分析了虛擬儀器計量技術在儀器測量和檢定過程中的應用，使得儀器的測量準確性進一步提升。

虛擬儀器；計量應用；計算機；社會技術

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計的專用的傳統電子儀器。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提高計量檢定的工作效率，甚至取代一些傳統的計量檢定儀器，方便、高效地開展計量檢定工作。

在監測系統中，監測業務需要和信號識別的接口相對接，系統接口較多時，項目的數據需求就會提升，因此，偏差可能出現的情況也較多，需要提升儀器的精確性，使得其能夠科學地反映出被監測的信號運動狀態。虛擬儀器系統集成了計算機、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、通信技術等。它是一門交叉學科，從社會技術的角度看，虛擬儀器系統與計算機的硬件結構之間有著相互影響的關系，可能會導致整個組織架構發生一定的變化，而目前的組織結構也會對虛擬儀器系統的設計造成一定的影響，因此，他們的影響是相互聯系的。在設計虛擬儀器系統時，主要保證技術上可行，同時，經濟成本不能過高。在我們的科技高速發展的同時，市場上的高新技術越來越多，因此，應當在滿足要求的情況下，盡量選用可以長期使用的設備，同時能夠盡量配合周圍設備，具有較高的兼容性，并在此基礎上建立較好的整體化系統設計方案，滿足國家相關部門的要求。

1 虛擬儀器技術分析

1.1 軟件開發技術

由于世界軟件業的迅速發展，各種具有測試分析儀器功能的功能軟件已出現，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研究所（COINV）的DASP，都已在這個領域開始了各自的發展之路，能滿足計量檢定工作的需要。在軟件系統中，測量業務需要與系統的接口相對接，系統接口較多時，項目的數據需求就會提升，因此，風險可能出現的情況也會較多。

1.2 數據采集轉換技術

由于被監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將模擬信號轉換為數字信號，最終傳輸給處理器。A/D轉換器是數據采集的最為關鍵的一環，轉化速度的快慢與精度直接影響到數據采集系統的質量。A/D轉換器具有很多類型，一般采用逐次逼近型的A/D轉換器。在信號轉換時，多路模擬信號已經同時開始采集狀態。但如果在電平變化之后，信號還沒有完成整個轉換過程，則采集的信號就可能會出現邊偏差。為了使采集的信號是準確的，不出現時間上的偏差，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據完整，不出現嚴重的偏差。為了使得整個系統的測量是準確的，電路的采樣時間應較短，保持時間較長。

1.3 通信技術

虛擬儀器端口擴充了大量的通信環節與功能，這樣有利于實現信號的高速傳輸，RFID稱為無線射頻識別技術，可以在非接觸的環境下實現數據的讀取。RFID技術是一種比較新的通訊方案，主要是通過脈沖來進行檢測帶寬，這樣就可以在很多地方解決無線技術的傳播困難問題，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，該技術在短距離的虛擬儀器信號傳輸當中有著極為重要的意義；同時，其損耗比較小，可以使檢測設備極為精確，不易受其他信號的干擾。

1.4 數據存儲管理系統

數據庫也是一個重要的管理系統，可以對測量后的數據進行存儲與分析，數據庫的結構與存儲情況對于整個系統的效率而言起著極為重要的作用。對數據庫進行高效設計，讓數據庫的完整性提升，加強其一致性，可以有效實現整個系統的高效運轉。因此，我們應當加強對數據庫的管理，數據庫的數據是以表的形式存儲的，表中的信息應少、精確，這樣就可以讓表的關聯減少，讓用戶的使用更加方便。

2 虛擬儀器技術在計量和檢定中的應用

一般情況下，互感器檢定需要1臺互感器校驗儀和1臺標準互感器，標準互感器的準確度要比被測互感器高2個等級。1臺基于虛擬儀器技術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行操作的，該界面類似于傳統儀器的操作面板，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優化要求更高，對于系統設計的結構性要求也較高，因此，其可以方便工作人員使用，符合他們的思維習慣，強調了自頂而下的設計，能夠實現高效率運轉；在系統上是獨立的，無法進行管理控制，但可以將數據庫與檢測管理的模型進行結合，為使用者提供一定的檢定方案、問題優化方案，使虛擬儀器的處理系統能夠不斷自我完善，提升檢測精度。檢測中還應當注意，由于客戶的需求可能會出現改變，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一定的需求風險。這就要求設計者在設計時有一定的前瞻性，能夠對將來可能出現的問題進行預測，使設計不會因為時間的推移而出現嚴重的問題。

3 結束語

隨著計算速度和準確率的提升，虛擬儀器計量技術處理的應用越來越普遍，推動了自動化技術的發展，雖然其還有很多無法消除的缺點，但這一重要科技的發展也在一步一步推動各行業的蓬勃發展，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，提升了儀器的準確性，智能控制是重要的技術基礎，它在工業生產領域有著深遠的影響。

［1］紀明霞，唐婷，吳娜娜.虛擬儀器技術在機載ATE計量中的應用［J］.科技創新導報，2010（03）.

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

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

〔編輯：張思楠〕

TP274

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.24.150

2095-6835（2017）24-0150-02