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1、第24卷第2期南京理工大学学报Vol.24No.22000年4月JournalofNanjingUniversityofScienceandTechnologyApr.2000*虚拟仪器在自动测试中的应用**卜雄洙朱明武(南京理工大学机械学院,南京210094)摘要介绍了Labview图形化软件设计的虚拟仪器在静态标定自动测试中的应用。该仪器具有采集、预处理、实验轮次的组合、按通道分解数据和数据处理等功能。对每一功能的原理及实现方法做了较详细的叙述。该虚拟仪器应用于压力测试系统静态标定中,在标定完毕后,能马上给出测量系统静态特性曲线、
2、工作直线以及静态特性指标。省去了繁杂的记录数据、输入数据等中间过程,特别是传感器多(同时标定),标定点多,且需要重复标定时,更能体现该虚拟仪器的优越性。关键词虚拟存储器,虚拟技术,数据处理,标定分类号TH89PC机的广泛应用不仅改变了传统的计算方式,也对自动测试系统领域带来了革命性的变化。随着计算机技术的飞速发展,基于PC机的测试系统正向高速、高效、智能化、多功能化,多样化发展。虚拟仪器技术就是当今最新计算机技术和最新仪器技术相结合的产物。虚拟仪器是具有虚拟仪器面板的个人计算机测试仪器。它由通用微型计算机(PC机),模块化功能硬件和控
3、制软件组成。操作人员通过显示屏上的虚拟仪器面板,来控制测试仪器的工作,完成对各种被测信号的采集与控制、分析与处理、显示与输出。由于它的运行主要依赖软件,所以修改或增加功能,改善性能都非常灵活,也便于利用PC机的软硬件资源和直接使用PC机的外设和网络功能。虚拟仪器不但造价低,而且通过修改软件可增加它的适应性,延长其生命周期,是一种具有很好发展的仪器。1静态标定作用及要求标定的作用是赋予仪器或测量系统分度值,确定仪器或测量系统的静态特性指标;消除系统误差,改善仪器或测量系统的准确度。在科学测量中,标定是一个不容忽视的重要步骤。对测量系统进
4、行标定时,一般应在全量程范围内均匀地取定若干个标定点(包括零点),从零点开始,由低至高,逐次输入预定的标定值,然后再倒序由高至低依次输入预定的标定值,直至返回零点,并按要求将以上操作重复若干次,人工记录相应的输出-输入关系。标定完毕后,再利用记录下来的数据求解测量系统的工作直线和相应的静态特性指标。为省*收稿日期:1999-04-13**卜雄洙男33岁副教授110南京理工大学学报第24卷第2期去人工记录数据,以及在求解工作直线及静态特性指标时,输入记录数据等环节,使人员的介入减小到最低的限度,故采用Labview软件设计虚拟仪器,具有
5、采集数据、自动记录数据、预处理、组合、分解和数据处理等功能。标定完毕后,即刻给出工作直线和相应的特性指标。2测试系统的组成标定对象是高压压电测量系统。其标定系统的组成见图1,虚拟仪器基本框图如图2所示。压力标定机y压电测压传感器(4路)y电荷放大器(4路)y虚拟仪器图1标定系统Fig.1Calibrationsystem数据采集系统(DAS)使基于PC机PC机测量对象yNI公司的数据采集卡yLabview平台自动测试系统能更加充分利用PC机的图2虚拟仪器基本框图资源,并大大增加了测试系统的灵活性Fig.2Basicsketchofvi
6、rtualinstrument和扩展性。目前插入式数据采集卡(DAQ)发展迅速,随着A/D,D/A转换技术,仪器放大器,抗混叠滤波器和信号波形处理技术的不断改进,DAQ采样速率达到1GB/s,精度高达24位,通道数高达64个,并能任意结合数字I/O,模拟输出和计数器/定时器。采用的插入式数据采集卡是美国NI公司PCI-MIO-16E-1产品。该产品具有12位模拟输入、16SE/8DI,2路12位模拟输出,2个24位定时器计数器,8条数字I/O信号线,0.5到100的可编程增益等特点。Labview是美国NI公司推出的图形化软件编程平台
7、。它把复杂、烦琐、费时的语言编程简化成用菜单或图标提示的方法选择功能(图形),并用线条把各种功能(图形)连接起来的简单图形编程方式。Labview中集成了大量的生成图形界面的模块,丰富实用的数值分析,数字信号处理功能,以及多种硬件设备驱动功能(包括RS232,GPIB,VXI,数据采集板卡、网络等),为用户开发仪器控制系统时节省大量的编程时间。3虚拟仪器设计虚拟仪器的关键技术是软件设计,它需要图形化编程环境。采用Labview软件设计应用于测量系统静态标定的虚拟仪器。软件设计采用了模块化编程技术。(1)模块1。输入跟标定过程有关的参数
8、。(2)模块2。在做实验时,由于出现意外的现象,如在高压情况下,传感器和标定机的连接处会出现漏油现象,则这一轮实验无效。重新安装或拧紧传感器后,继续做标定实验。因此有2种情况:(a)从头开始,根据模块1输入的参数,自动计
