虛擬儀器技術在化工檢測中的應用

金萬福，許烈艷

（甘肅省化工研究院有限責任公司（甘肅創翼檢測科技有限公司），甘肅蘭州 730020）

隨著我國科學技術的快速發展，虛擬儀器技術由于具備豐富的內涵，廣泛應用在民用以及軍事領域。當前虛擬儀器技術應用在化工檢測中，也取得了很好的應用效果。需要全面分析化工檢測工作情況，并根據具體情況，制定完善的應用方案，使檢測工作更加靈活性以及充分發揮自身功能。

1 虛擬儀器具備的含義

在進行化工檢測過程中，采用傳統儀器不能實際負荷當前檢測對儀器標準要求，隨著我國信息化技術得到快速發展，計算機和測試技術的有效結合，產生虛擬儀器。隨著科學技術的快速發展，虛擬儀器作為當前普遍測試系統的發展趨勢，需要掌握軟件儀器的核心技術思想。通過構建完善的計算機模塊以及控制軟件，不斷優化界面虛擬儀器面板，用戶通過自己實際需求合理定義虛擬儀器的相關性能，完成化工檢測樣品生成數據、數學采集、分析判斷、樣品顯示以及打印等相關工作。

2 虛擬儀器的構成

2.1 設計硬件基本結構

在進行儀器測量過程中可以進行電信號的輸出工作。應用計算機合理的構成過程，在進行控制系統以及采集數據系統時，被控對象參數和外部信號采集的參數常常是模擬量。然而，計算機通常只能進行處理和接受數字量，需要及時轉為數字量，科學處理計算機接收工作。在控制住計算機主程序后，應送入到有關虛擬界面，生產數據信息內容，有利于之后在處理數據信息內容時提供了方便。在進行計算機處理過程中，很多被控的對象當中具體執行機構，無法直接對數字量信號信息內容進行接受，所以采用計算機軟件合理進行加工以后，才可以轉為模擬信號，有效地控制驅動執行機構，從而實現了控制目的[1]。

2.2 優化軟件整體結構

在應用虛擬儀器技術過程中，功能軟件作為非常重要的核心和基礎，由開發環境、儀器驅動軟件和測量驅動程序、數據信息管理工具以及高階測試相關工具共同組成。用戶在對集成式軟件進行應用過程中，需要控制和測量生成功能和自由地定義軟件系統。因此，虛擬儀器技術軟件的整體結構，由VPP 軟件系統所制定的I/O 有關規范總成以及接口軟件標準（如圖1所示）。

虛擬儀器技術結構圖采用自下而上的方式，構成完整的層狀結構，其中資源管理層作為最底層。用戶可以自行定義應用程序開發層，作為可變層的虛擬儀器結構，從而實現虛擬儀器結構整體的靈活性以及擴展性，針對用戶應用程序接口作為最頂層，虛擬儀器結構資源的程序應用可以得以實現。

圖1 虛擬儀器技術結構圖

3 虛擬儀器技術在化工檢測中的具體應用

當前虛擬儀器系統具備了靈活性以及開放性，虛擬儀器系統將計算機技術進行同步發展，在進行檢測應用過程中，能夠幫助用戶節省大量的開發時間，目前廣泛應用在檢測領域當中。虛擬儀器技術不斷發展時，沿著驅動程序標準化、硬件模塊即插即用以及編程平臺圖形化方向發展。采用模塊化儀器作為虛擬儀器基礎，構建完善且先進的化工檢測技術，提高檢測整體質量[2]。

3.1 加強測量的準確性

在開展化工檢測過程中，合理應用虛擬儀器技術，可以根據機外和機內的基準自動開展自校工作、存儲系統誤差工作，在測量時需要針對測量結果扣除系統誤差，提升化工檢測測量整體精確度。工作人員在每次進行測試過程中，需要針對自校零點工作，輸入接地以后，需要將漂移電壓進行存儲，扣除測量數據信息內容。反復處理和分析化工檢測測量的相關數據信息內容，從而提高測量結果的精確性，避免出現誤差現象。在進行物理量檢測過程中，可以將制定函數和線性化關系內容進行轉換。在進行化學反應實驗時，根據化學儀器視角來看，對于實驗整體精確性進行不斷提升。當前應用普通儀器開展反應實驗工作能夠直接顯示實驗結果內容，然而在前面的反應條件以及處理過程并不是很清楚，可能直接影響化工檢測整體的穩定性。合理應用虛擬儀器技術，能夠對數據信息實驗內容結果進行測量，工作人員能夠清楚地了解反應條件以及處理過程。針對多相催化反應實驗工作，根據開始直到結束的實驗數據以及實驗條件等，在進行測量時需要具備連續性，將實驗數據信息的測量結果直接反映到PC機處理數據信息內容，能夠對數據信息內容進行判斷，是否具備可行性，有效地對控制參數進行調整。

3.2 在線、實時監測，加強靈活性

在進行化學反應過程中，需要科學處理分析虛擬儀器技術中反應系統當中動態信號以及相關信息內容，是監測狀態及診斷故障最重要的基礎工作內容。動態數據信號信息內容是合理運用測量傳感器時獲得壓力、流量、溫度、質量、液位等動態數據信息內容。對于虛擬儀器軟件在進行控制時，需要對化學數據信息內容進行及時轉換。合理運用設計軟件，工作人員結合不同功能和用途以及實際情況，合理對界面以及儀器具備的功能進行設計，不斷優化化學反應，構建完善的虛擬儀器技術。

如何采用短時間，降低能源成本，當前社會廣泛關注怎樣獲取高效率產物。在生產過程中需要有效的控制質量，通常情況在開始反應時，應根據時間間隔做好取樣、分離提純以及預處理等相關工作。工作人員在獲取樣品以后，需要分析定量以及定性工作，根據得到的反應物和產物的濃度隨著時間不斷變化，可以獲取最佳生產條件。采用該化工檢測的方式周期時間相對長一些，如果反應的過程比較快，不能及時獲取想要的數據信息內容，有可能延誤工作人員調整相關操作工作，沒有實現實時控制。針對有害、有毒化工生產環境背景，可能對工作人員的人身健康帶來很大的傷害。針對這種情況，例如高壓、高溫的狀態下，不能直接進行取樣檢測工作，采用在線測量工作，合理應用虛擬儀器系統，實現生成物和反應物濃度變化檢測工作，實現實時控制化工生產工作[3]。

3.3 設計仿真系統

具體化工和虛擬儀器進行有效結合，合理運用虛擬儀器，優化仿真系統。合理應用模型開展研究實驗過程，針對不同條件可以求解數學模型的整個過程，一般情況下，穩態模擬過程作為一系列非線性或者是線性方程的具體的求解過程。在進行化工實驗過程中，實際實驗設備組織實踐教學時，當高溫高壓條件下存在失誤操作情況，可能會出現惡性的事故現象。針對實驗條件，由于設備密封性能比較差，很容易存在著有毒氣體泄漏情況，導致出現污染環境和損壞健康等情況發生。然而，合理運用虛擬儀器技術，可以很好防止發生以上敘述的情況，合理運用人工智能和CAT 理論，可以使虛擬儀器技術有效的進行智能化判斷，提高檢測結果整體的準確性[4]。

4 結束語

綜上所述，在開展化工檢測過程中合理應用虛擬儀器技術，將開放式工程應用軟件和模塊化硬件組成構成，具備各種儀器功能以及成本相對低廉系統，確保硬設備可互換性以及軟硬件緊密整合，滿足實際測試系統相關需求。采用開放式測試平臺，能夠構建完整的共同系統。在化工檢測時，合理應用虛擬儀器技術，結合PC 技術以及商業科學技術，促進測量工作以及自動化技術可以不斷發展。能夠實現遠距離對儀器設備進行控制，不斷提高科學技術水平，從而提升檢測結果，使檢測工作更加便捷。