虛擬儀器技術(shù)論文精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的虛擬儀器技術(shù)論文主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：虛擬儀器技術(shù)論文范文

關(guān)鍵詞：虛擬儀器，動(dòng)態(tài)切削力，測(cè)量，應(yīng)用

 

引言

切削力是切削過程中的一個(gè)最基本的作用和現(xiàn)象，它不僅是描述切削過程的基本參數(shù)，而且也是設(shè)計(jì)和使用機(jī)床、夾具、刀具，制定工藝規(guī)程以及評(píng)定切削加工性不可缺少的數(shù)據(jù)。動(dòng)態(tài)切削力的變化規(guī)律是研究切削機(jī)理和機(jī)床動(dòng)剛度的重要依據(jù)。碩士論文，應(yīng)用。在現(xiàn)代制造工程中(包括柔性制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，無人化工廠等)，切削力是狀態(tài)監(jiān)測(cè)的重要參數(shù)。在機(jī)械加工領(lǐng)域的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究中，常常需要能夠?qū)η邢髁M(jìn)行測(cè)試的裝置，即各種類型的測(cè)力系統(tǒng).它不但是進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)研究的重要工具，而且已逐步發(fā)展成為切削加工工藝系統(tǒng)的一個(gè)組成環(huán)節(jié)。

虛擬儀器(VI: Virtual Instrument)的概念由美國(guó)國(guó)家儀器公司(NI: National Instrument)于20世紀(jì)80年代末期提出。虛擬儀器是計(jì)算機(jī)、測(cè)量和微電子等技術(shù)高速發(fā)展的產(chǎn)物，由計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件和儀器硬件組成。通過軟件將計(jì)算機(jī)硬件資源與儀器硬件有機(jī)地融合為一體，從而把計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算處理能力和儀器硬件的測(cè)量、控制能力結(jié)合在一起，大大縮小了儀器硬件的成本和體積，并通過軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的顯示、存儲(chǔ)以及分析處理。

本文主要研究利用虛擬儀器實(shí)現(xiàn)測(cè)力儀數(shù)據(jù)采集與處理，與虛擬儀器技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)出可以測(cè)量X,Y, Z三個(gè)方向的力。碩士論文，應(yīng)用。

1 硬件組成

由虛擬儀器構(gòu)建的測(cè)力系統(tǒng)與傳統(tǒng)電子儀器一樣，其功能由圖1所示的三大模塊成:信號(hào)采集與控制、信號(hào)分析與處理、信號(hào)顯示與輸出。

圖1 虛擬儀器構(gòu)建的測(cè)力系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

利用虛擬儀器實(shí)現(xiàn)測(cè)力儀數(shù)據(jù)采集與處理，它主要由以下幾部分組成：測(cè)力儀、應(yīng)變儀、數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)和系統(tǒng)軟件（如圖2）。

圖2 測(cè)力儀數(shù)據(jù)采集與處理系的功能圖

基于數(shù)據(jù)采集的虛擬儀器系統(tǒng)，通過A/D變換將模擬、數(shù)字信號(hào)采集入計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理顯示等，并可通過A/D變換實(shí)現(xiàn)反饋控制。根據(jù)需要還可加入信號(hào)調(diào)理和實(shí)時(shí)DSP等硬件模塊。利用儀器實(shí)現(xiàn)虛擬儀器系統(tǒng)，VXI總線為新型計(jì)算機(jī)查卡式儀器提供了標(biāo)準(zhǔn)。碩士論文，應(yīng)用。計(jì)算機(jī)完成對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)、打印、分析和處理等功能，提供給用戶一個(gè)簡(jiǎn)潔直觀的動(dòng)態(tài)切削力測(cè)量過程。

2 軟件組成

軟件結(jié)構(gòu)由三部分組成：I/O接口軟件、儀器驅(qū)動(dòng)程序和測(cè)力系統(tǒng)環(huán)境。碩士論文，應(yīng)用。

I/O接口軟件存在于儀器與儀器驅(qū)動(dòng)程序之間，是一個(gè)完成對(duì)儀器內(nèi)部寄存器單元進(jìn)行直接存取數(shù)據(jù)并為儀器與儀器驅(qū)動(dòng)程序提供信息傳遞的底層軟件層，是實(shí)現(xiàn)開放的、統(tǒng)一的虛擬儀器系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心。

儀器驅(qū)動(dòng)程序：主要是用于完成儀器硬件的通信及控制功能。碩士論文，應(yīng)用。當(dāng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)后，由軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析整理而實(shí)現(xiàn)測(cè)量功能，并求去測(cè)量結(jié)果。碩士論文，應(yīng)用。

測(cè)力系統(tǒng)環(huán)境：基于語言平臺(tái)，如C、Visual C＋＋、VB等；基于圖形化工程環(huán)境平臺(tái)，如LabVIEW等。

測(cè)力開始時(shí)先必須對(duì)測(cè)力儀加載以標(biāo)定（以X方向加載力為例）。作為一個(gè)非理想的多向測(cè)力系統(tǒng)，當(dāng)在X方向加載力時(shí)，Y方向、Z方向也會(huì)有不同程度的干擾輸出，本試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)如表1：

表1 X方向加載時(shí)數(shù)據(jù)表

第2篇：虛擬儀器技術(shù)論文范文

【關(guān)鍵詞】 虛擬儀器 模擬平臺(tái) 實(shí)驗(yàn)操作 發(fā)展趨勢(shì)

一、虛擬儀器的構(gòu)成、分類及特點(diǎn)

1.1虛擬儀器構(gòu)成

虛擬儀器主要由硬件和軟件構(gòu)成，其中硬件是虛擬儀器的基礎(chǔ)，主要由電路板和計(jì)算機(jī)兩部分組成；軟件是虛擬儀器的核心，在具體利用虛擬儀器進(jìn)行工作的過程中，主要是通過軟件完成基本操作的，進(jìn)而達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的，在一定程度上能提高實(shí)驗(yàn)效果，并最終完成實(shí)驗(yàn)。

1.2虛擬儀器分類

虛擬儀器在使用過程中，通常分為PCI總線--插片型虛擬儀器、并行口式虛擬儀器、GPIB總線方式虛擬儀器、VXI總線方式虛擬儀器和PXI總線方式虛擬儀器。每種類型的虛擬儀器都有自身的特點(diǎn)及功能，在實(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)選擇適宜的虛擬儀器。

1.3虛擬儀器特點(diǎn)

由于虛擬儀器在使用過程中具有以下主要特點(diǎn)：性能高、拓展性強(qiáng)、應(yīng)用性強(qiáng)、開發(fā)時(shí)間短等，虛擬儀器在使用過程中，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。無論是在企業(yè)還是高校的實(shí)際應(yīng)用中，在一定程度上可以解決硬件儀器不足的缺陷，解決一定的實(shí)際問題。各個(gè)行業(yè)應(yīng)用虛擬儀器解決實(shí)際問題，已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展需求。

二、虛擬儀器的現(xiàn)狀與發(fā)展

2.1虛擬儀器的現(xiàn)狀

虛擬儀器的硬件平臺(tái)、軟件技術(shù)在應(yīng)用過程中不斷地快速發(fā)展。目前的硬件技術(shù)主要包括：模擬儀器技術(shù)、數(shù)字化儀器技術(shù)、智能化儀器技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)。從發(fā)展路線來看，虛擬儀器有兩個(gè)發(fā)展方向：一個(gè)是高性能，低成本的發(fā)展方向，即PC插片并口式串口USB式；另一個(gè)是高精準(zhǔn)度、高速和大型自動(dòng)化的設(shè)備發(fā)展方向。

軟件技術(shù)是其核心，一般都是根據(jù)軟件需要，結(jié)合虛擬儀器方向，由軟件工程師利用程序設(shè)計(jì)語言進(jìn)行編寫程序進(jìn)而控制，操作人員只要知道具體操作步驟，把需要的連接線按要求進(jìn)行連接，最終利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行有效控制，就可經(jīng)達(dá)到實(shí)驗(yàn)的預(yù)期效果。

2.2虛擬儀器的發(fā)展趨勢(shì)

虛擬儀器的發(fā)展依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、電子技術(shù)的發(fā)展。虛擬儀器的應(yīng)用領(lǐng)域比較廣泛，現(xiàn)在很多企業(yè)都在發(fā)展虛擬儀器，很多企業(yè)都在使用虛擬儀器。虛擬儀器主要應(yīng)用在監(jiān)控、遠(yuǎn)程教育、工業(yè)控制、電力系統(tǒng)、航空航天等領(lǐng)域。

另外，虛擬儀器在自動(dòng)化系統(tǒng)、石油化工等領(lǐng)域的應(yīng)用，促使了虛擬儀器的快速發(fā)展，虛擬儀器自動(dòng)化生產(chǎn)將成為重點(diǎn)研究領(lǐng)域，能為更多的企業(yè)進(jìn)行服務(wù)，提高企業(yè)工作效率，減少企業(yè)投資成本。

三、虛擬儀器在教學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用

虛擬系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域很廣，在虛擬儀器不斷發(fā)展過程中，虛擬儀器會(huì)在各個(gè)行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，取得一定效果。

虛擬系統(tǒng)在高校教學(xué)中的應(yīng)用，在一定程度上解決了高校硬件資源不足的問題，減少了高校對(duì)硬件的投資，提高了學(xué)生的實(shí)踐技能。例如，學(xué)生在電工電子基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)過程中，完全可以通過虛擬儀器，在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)步驟，在教師的指導(dǎo)下，可以順利完成實(shí)驗(yàn)，并且能取得與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相同的實(shí)驗(yàn)效果，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。但通過虛擬儀器完成的實(shí)驗(yàn)沒有真實(shí)感，學(xué)生沒有看到真實(shí)的元器件，學(xué)生在實(shí)際操作過程中，也會(huì)出現(xiàn)一定的問題?？紤]到這個(gè)問題，建議學(xué)生首先利用虛擬儀器完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)的過程有一定的基礎(chǔ)，進(jìn)而再進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)，這樣更有助于提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)效果，加深對(duì)理論知識(shí)的更深一層的了解，達(dá)到了理論與實(shí)踐相結(jié)合的要求，也符合現(xiàn)代高校發(fā)展的需要，也有利于高校的進(jìn)一步發(fā)展。

總之，虛擬儀器的應(yīng)用前景是廣泛的，其應(yīng)用領(lǐng)域也會(huì)越來越廣，在計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)的快速發(fā)展過程中，虛擬儀器的硬件技術(shù)會(huì)不斷更新與發(fā)展，軟件技術(shù)也會(huì)更加完善，虛擬儀器的智能性必將越來越高，其應(yīng)用前景是美好而廣闊的。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]基于虛擬儀器的網(wǎng)絡(luò)測(cè)控技術(shù)的分析[J]. 李小川. 化工管理. 2016（14）

[2]應(yīng)懷樵：做中國(guó)原創(chuàng)的“虛擬儀器”[J]. 何倩. 科學(xué)新聞. 2011（11）

[3]虛擬儀器在計(jì)量測(cè)試中的應(yīng)用[J]. 徐軍. 信息系統(tǒng)工程. 2013（01）

第3篇：虛擬儀器技術(shù)論文范文

為此，即使古稀之年，即便是曾歷經(jīng)磨難：“3次中風(fēng)、4次心梗”的生命挑戰(zhàn)，他依然以超人的毅力、堅(jiān)定的信念，戰(zhàn)勝病魔，執(zhí)著地用智慧向世界的科技界奮力地書寫著三個(gè)大字：中國(guó)人。

作為中國(guó)科學(xué)家的應(yīng)懷樵，沒有讓中國(guó)人失望，他數(shù)十年如一日，嘔心瀝血、將全部精力投入虛擬儀器（VI）科學(xué)研究之中，攻克一道道世界性難題并填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，特別是對(duì)“傳遞函數(shù)的測(cè)試及實(shí)時(shí)控制和反演關(guān)鍵技術(shù)”的成功突破，為提高虛擬儀器測(cè)量精度和范圍開創(chuàng)新途徑，被認(rèn)為“可與‘光纖之父’諾獎(jiǎng)得主高錕教授的‘光纖通信’成果相提并論”，達(dá)到足可問鼎諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的世界性的成果。被業(yè)界譽(yù)為是中華民族對(duì)人類文明有重要意義和影響的現(xiàn)明之一。

積極淬煉 執(zhí)著向前

應(yīng)懷樵有著深厚的求學(xué)和科研經(jīng)歷。1964年，他從浙江大學(xué)應(yīng)用力學(xué)專業(yè)畢業(yè)后，被分配到中國(guó)鐵道科學(xué)院，致力于高速列車風(fēng)洞課題研究，并到清華大學(xué)力學(xué)系學(xué)習(xí)風(fēng)洞測(cè)試分析技術(shù)。1965年參加國(guó)防課題核試驗(yàn)防核武器防護(hù)工程―地下鐵道核爆炸作用下振動(dòng)、噪聲與動(dòng)力學(xué)分析的研究，涉及核爆炸和地下鐵道，這項(xiàng)工作搞了十五年（1965-1980）。其中，提出核效應(yīng)工程設(shè)計(jì)參數(shù)五個(gè)振動(dòng)公式，完成CZ-S拾振器和CZ-F測(cè)振放大器的研究成果，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，獲1978年三項(xiàng)全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)。

1973年，嘗試用當(dāng)年日本自動(dòng)化工業(yè)展覽會(huì)時(shí)買來的小型ECC555可鍵盤輸入的數(shù)字計(jì)算機(jī)及FORTRON Ⅳ語言編程的軟件數(shù)字積分和DFT方法取代傳統(tǒng)硬件模擬積分和基于濾波的傳統(tǒng)頻譜分析方法，解決了殘余位移（0Hz）用硬件無法獲得的難題，并于1979年獲得成功，成為虛擬儀器的最早的成功范例。

同年11月，應(yīng)懷樵在杭州召開的國(guó)防科委核試驗(yàn)全國(guó)防護(hù)工程學(xué)術(shù)（保密）會(huì)上提出虛擬儀器的核心概念“軟件制造儀器”、“用軟硬件結(jié)合取代傳統(tǒng)儀器”獲得主持會(huì)議的中科院力學(xué)所所長(zhǎng)鄭哲敏院士、清華副校長(zhǎng)張維院士、同濟(jì)校長(zhǎng)李國(guó)豪院士的贊揚(yáng)和支持，比美國(guó)NI提出“軟件是儀器”的概念早七年。

1979年11月，應(yīng)懷樵具有該領(lǐng)域應(yīng)用成果的國(guó)內(nèi)首部專著《振動(dòng)測(cè)試和分析》出版發(fā)行。運(yùn)用數(shù)字算法（現(xiàn)稱為軟件）取代硬件所得到的結(jié)果，即虛擬儀器早期的成功研究。虛擬儀器的核心是軟件制造儀器，這是軟件取代硬件的早期研究的成功示例。

1983年1月，應(yīng)教授因無法使用磁帶記錄儀和信號(hào)處理儀器的困難，促使他下決心研發(fā)中國(guó)VI-PC卡泰，創(chuàng)建東方所的前身――中國(guó)振動(dòng)技術(shù)咨詢部，并正式立題研究虛擬儀器。

1985年，誓將科學(xué)研究做到極致的應(yīng)懷樵，魄力非凡地創(chuàng)建了東方振動(dòng)和噪聲技術(shù)研究所（簡(jiǎn)稱東方所），開始系統(tǒng)從事虛擬儀器庫、移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)研究，提出“把實(shí)驗(yàn)室拎著走”的目標(biāo)，正式立題“DASP虛擬儀器庫―振動(dòng)噪聲、模態(tài)分析移動(dòng)試驗(yàn)室技術(shù)”研究，為此，他自立課題、自籌資金開始研究“PC卡泰”（PCCATAI）―微機(jī)卡式自動(dòng)采集測(cè)試分析儀器。

另外，應(yīng)懷樵還是國(guó)內(nèi)外最早提出“用軟件制造儀器”、“用軟硬件相結(jié)合”來取代傳統(tǒng)儀器的學(xué)者。此后，依靠持續(xù)創(chuàng)新，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)突破了虛擬儀器的核心技術(shù)，開發(fā)出適合便攜機(jī)和筆記本使用的小型數(shù)采卡和大容量數(shù)據(jù)采集分析（LCAS）軟件，研制成功臺(tái)式和筆記本式大容量智能數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理系統(tǒng)以及DASP“達(dá)世普”虛擬儀器庫系統(tǒng)。這是我國(guó)最早研制成功的虛擬儀器產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)“把試驗(yàn)室拎著走”的目標(biāo)。1993年3月，該儀器參加北京新技術(shù)展覽會(huì)，并遠(yuǎn)赴加拿大參展，獲表揚(yáng)名單第一名。2007年，在第二屆全國(guó)虛擬儀器學(xué)術(shù)交流大會(huì)上，東方所的卓越貢獻(xiàn)受到高度評(píng)價(jià)，應(yīng)懷樵被稱為“中國(guó)虛擬儀器之父”。

胸懷遠(yuǎn)望 產(chǎn)業(yè)報(bào)國(guó)

科技發(fā)展要有寬廣的眼界，厚積薄發(fā)的應(yīng)懷樵隨著對(duì)該領(lǐng)域研究的不斷深入，越來越能敏銳地把握住世界科技的發(fā)展動(dòng)向，并緊緊地契合著經(jīng)濟(jì)全球化及信息時(shí)代所呈現(xiàn)的不同特征，始終將創(chuàng)新理念貫穿到他科學(xué)研究當(dāng)中。在這種理念的引領(lǐng)下，應(yīng)懷樵和他的東方所取得一百多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，使我國(guó)虛擬儀器和動(dòng)態(tài)測(cè)試分析儀器的性能從一般的低精度的低檔次測(cè)量?jī)x器躍入了高端高精度的測(cè)量?jī)x器行列，并在以下十大世界性難題方面取得重大突破：

一、基于平臺(tái)式設(shè)計(jì)的VI庫技術(shù)。這一具有里程碑式劃時(shí)代意義的新路線對(duì)儀器制造業(yè)和測(cè)試技術(shù)界產(chǎn)生巨大影響，代表了我國(guó)在VI研發(fā)方面的最高水平。

二、變時(shí)基（VTB）傳遞函數(shù)（導(dǎo)納）測(cè)量分析方法。達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，獲國(guó)家發(fā)明專利。已完成神舟飛船750噸移動(dòng)發(fā)射平臺(tái)、“長(zhǎng)三捆”大型運(yùn)載火箭、航天員超重訓(xùn)練機(jī)模態(tài)試驗(yàn)等數(shù)十項(xiàng)國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目，效果優(yōu)良。

三、高精度頻率、幅值、相位和阻尼測(cè)量技術(shù)。東方所原創(chuàng)的高精度頻率計(jì)和幅值計(jì)達(dá)到十進(jìn)制10-16―10-17的精度，比國(guó)外常規(guī)方法提高精度100萬倍，具有重大國(guó)際影響力。

四、超低頻信號(hào)快速測(cè)量技術(shù)，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

五、倒熵譜分析方法。具有倒熵富、倒富熵、倒熵熵等三種倒譜，達(dá)到倒譜分析的國(guó)際領(lǐng)先水平。

六、FFT/DFT分析方法，是目前頻譜細(xì)化主要方法之一。

七、振動(dòng)全息AVD“一入三出”實(shí)時(shí)測(cè)試分析創(chuàng)新技術(shù)。原創(chuàng)提出了全程微積分方法，實(shí)現(xiàn)AVD“一入三出”振動(dòng)全息實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)連續(xù)測(cè)量，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先。

八、自動(dòng)化智能模態(tài)分析方法。一般人員通過簡(jiǎn)單操作即可獲得專家級(jí)的模態(tài)分析結(jié)果。

九、24位“雙核”變幅基A/D高精度超量程160dB數(shù)采儀技術(shù)。達(dá)到國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，國(guó)際領(lǐng)先。

十、突破傳遞函數(shù)的測(cè)試及實(shí)時(shí)控制和反演關(guān)鍵技術(shù)，為提高儀器測(cè)量精度和范圍開辟新途徑。此技術(shù)是一項(xiàng)世界難題。可極大擴(kuò)展儀器的頻率測(cè)試范圍，提高測(cè)試精度，極具國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

不斷取得創(chuàng)新成果的應(yīng)懷樵，儼然讓他具備了開拓創(chuàng)新的魄力，更關(guān)鍵的是也讓他懂得了一個(gè)科研工作者的社會(huì)價(jià)值和使命?？茖W(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，但科技的發(fā)展不能是盲目的，必須瞄準(zhǔn)現(xiàn)實(shí)需求。只有這樣，科研成果才能完成與產(chǎn)業(yè)的順利對(duì)接，也才能真正完成社會(huì)生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化。

科技與產(chǎn)業(yè)完美融合，這是科學(xué)研究的起點(diǎn)也是終極目標(biāo)。循著這樣的思路，應(yīng)懷樵的科研之路多了更多的社會(huì)思考。在應(yīng)懷樵眼里，諾貝爾不僅是一位杰出的科學(xué)家，還是一位成功的產(chǎn)業(yè)者，科技只有和社會(huì)發(fā)生緊密聯(lián)系，才是有價(jià)值的。為此，應(yīng)懷樵雖遭遇3次中風(fēng)、4次心梗、7次與死神擦肩而過的生命危機(jī)，依然沒有停止探索與奮進(jìn)的腳步。開始積極思考中國(guó)虛擬儀器的產(chǎn)業(yè)化之路，樹立起“讓INV系統(tǒng)走進(jìn)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，讓DASP軟件運(yùn)行在每個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上”的嶄新目標(biāo)。

諾貝爾在每個(gè)科技學(xué)者心中，都是一種夢(mèng)想，而在應(yīng)懷樵心中，這種夢(mèng)想時(shí)刻激勵(lì)著他。為此目標(biāo)，他在建所之初就提出“勤奮、創(chuàng)新、堅(jiān)持、自強(qiáng)”的八字座右銘和完全自由的判斷與討論的“玻爾所”精神和“六要三不要”的處事準(zhǔn)則等基礎(chǔ)上，發(fā)展成為涵蓋精神追求、道德情操的336字法則及幸福六大原則的企業(yè)文化，加強(qiáng)東方所的文化凝聚力與執(zhí)行力。并以此為紐帶，不斷加強(qiáng)人才隊(duì)伍建設(shè)。一方面加強(qiáng)與全國(guó)重點(diǎn)高校合作，為國(guó)家培養(yǎng)出大批專業(yè)急需人才，以及行業(yè)高端人才，東方所的研究團(tuán)隊(duì)也擴(kuò)大到80余人，擁有博士生、碩士生數(shù)十名，成為虛擬儀器領(lǐng)域一支重要力量。同時(shí)他還成功組織和主持了二十五屆全國(guó)振動(dòng)與噪聲高技術(shù)學(xué)術(shù)會(huì)議，1997年至今，主編《現(xiàn)代振動(dòng)與噪聲技術(shù)》十卷，及十多部專著、《倒熵譜研究》等160多篇論文報(bào)告。同時(shí)，適應(yīng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展需要，不斷加強(qiáng)研發(fā)與市場(chǎng)開發(fā)隊(duì)伍建設(shè)，適時(shí)將一些科研人員轉(zhuǎn)型成為技術(shù)支持，直接面向銷售服務(wù)，推動(dòng)銷售隊(duì)伍建設(shè)和提升，積極推動(dòng)產(chǎn)品市場(chǎng)化。

功夫不負(fù)有心人，諾貝爾情懷的激勵(lì)也正一點(diǎn)點(diǎn)地轉(zhuǎn)化成實(shí)實(shí)在在的社會(huì)效益。截至目前，產(chǎn)品累計(jì)銷往2000多家用戶，經(jīng)濟(jì)效益超過2億元，打破了此類儀器長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的局面，為國(guó)家節(jié)省外匯約數(shù)億美元。目前，已廣泛用于國(guó)防軍工、航天航空等許多部門，參與完成上百項(xiàng)國(guó)家重大工程項(xiàng)目測(cè)試。若在國(guó)內(nèi)全面推廣，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值按我國(guó)2007年儀器產(chǎn)值估算，按軟件取代硬件30%到一半計(jì)算，將產(chǎn)生600多億到1000多億元/年的巨大價(jià)值。為促進(jìn)技術(shù)變革和推動(dòng)新興產(chǎn)業(yè)形成，造福國(guó)計(jì)民生發(fā)揮重大作用。

隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，應(yīng)懷樵創(chuàng)新成果的科技價(jià)值愈加凸顯。科技無止境，對(duì)于科研探索，應(yīng)懷樵從來都不是一個(gè)知足者，面對(duì)激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)與廣闊的國(guó)際市場(chǎng)，應(yīng)懷樵認(rèn)為中國(guó)虛擬儀器產(chǎn)業(yè)化之路任重道遠(yuǎn)，“達(dá)到世界普及”，這是一個(gè)目標(biāo)，更是一種信念。以領(lǐng)先的科技與執(zhí)著的信念支撐，應(yīng)懷樵和他的虛擬儀器產(chǎn)業(yè)化之路必將迎來勝利曙光。而作為科學(xué)家，應(yīng)懷樵瞄準(zhǔn)國(guó)際前沿的戰(zhàn)略思考從未停止，隨著“云計(jì)算”和“物聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代的到來，他又在國(guó)內(nèi)外率先提出“云智慧儀器實(shí)驗(yàn)室”與“云智慧科技時(shí)代、軟件制造一切、定義一切、重構(gòu)未來”的構(gòu)想，提議國(guó)家盡快開展相關(guān)研究。并且，在此基礎(chǔ)上，還可以建立起云智慧醫(yī)療中心和云智慧教育中心、云智慧安全中心、云智慧交通中心等等，為我國(guó)搶占高科技的制高點(diǎn)，推動(dòng)科學(xué)儀器與科學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)展，集聚高智慧、推廣高新技術(shù)，達(dá)到世界領(lǐng)先水平，制定出科學(xué)合理的研究計(jì)劃和戰(zhàn)略步驟。

結(jié)語：

偉大的科學(xué)家從來不是單純的理論創(chuàng)新者，他們對(duì)科技價(jià)值的執(zhí)著追求、對(duì)創(chuàng)新成果的探索完善，除了激發(fā)著青年科技者的美好夢(mèng)想，更關(guān)鍵的是，他們對(duì)待科技的觀念和行為方式，也在潛移默化地影響著一個(gè)時(shí)代的科技觀，為科技發(fā)展注入新的內(nèi)涵。

第4篇：虛擬儀器技術(shù)論文范文

【關(guān)鍵詞】虛擬技術(shù) 實(shí)踐教學(xué) 傳感器 檢測(cè)技術(shù)

【中圖分類號(hào)】G71 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2013）02-0234-02

目前在我院傳感器與檢測(cè)技術(shù)實(shí)踐教學(xué)中，學(xué)生通過操作實(shí)物模塊來實(shí)現(xiàn)各個(gè)參數(shù)的測(cè)試，但因受實(shí)驗(yàn)硬件條件的限制，檢測(cè)中測(cè)量參數(shù)無法實(shí)現(xiàn)自由改變，這對(duì)它的特性分析帶來了一定的局限性。同時(shí)學(xué)生在反復(fù)練習(xí)過程中，設(shè)備容易損壞，其性能也會(huì)受到影響，這對(duì)課程的實(shí)踐教學(xué)帶來了一定的局限性。因此在實(shí)踐教學(xué)中引入了虛擬技術(shù)教學(xué)，通過虛擬的操作面板，用LabvIEw仿真軟件來實(shí)現(xiàn)相關(guān)參數(shù)的測(cè)試。

一、虛擬儀器簡(jiǎn)介及虛擬技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中的意義

（一）虛擬儀器的含義

所謂虛擬儀器，就是用戶在通用計(jì)算機(jī)或者工作站平臺(tái)上，根據(jù)測(cè)試任務(wù)的需求來定義和設(shè)計(jì)儀器功能，通過數(shù)據(jù)采集卡，利用軟件來處理采集進(jìn)來的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)用戶自擴(kuò)展傳統(tǒng)儀器的所有功能。

（二）虛擬技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中的意義

在傳感器與檢測(cè)技術(shù)實(shí)踐教學(xué)中引用虛擬技術(shù)，學(xué)生通過虛擬平臺(tái)的學(xué)習(xí)，可以提高學(xué)生的初步分析及感性認(rèn)識(shí)，鞏固學(xué)生的理論知識(shí)。學(xué)生可以不受實(shí)踐硬件條件的限制，通過虛擬操作面板設(shè)計(jì)、選擇，及大地彌補(bǔ)了設(shè)備的不足。學(xué)生可以不用擔(dān)心損壞設(shè)備問題而大膽地進(jìn)行實(shí)踐，并根據(jù)實(shí)踐情況及時(shí)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，省去了大量繁瑣的工作，節(jié)省了大量時(shí)間。

利用虛擬技術(shù)，可以徹底打破檢測(cè)技術(shù)受空間及時(shí)間的限制，如一些需要長(zhǎng)時(shí)間才能觀察的變化過程，通過虛擬技術(shù)，可以在很短的時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)給學(xué)生。虛擬制造技術(shù)還可以應(yīng)用計(jì)算機(jī)、交互外設(shè)及軟件來構(gòu)建一個(gè)虛擬的生產(chǎn)環(huán)境，使學(xué)生能如同在制造現(xiàn)場(chǎng)一樣，與熒屏上出現(xiàn)的制造過程進(jìn)行自由交流。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中所提出的各種假設(shè)模型進(jìn)行虛擬和虛物實(shí)化，通過虛擬系統(tǒng)便可直觀地觀察到這一假設(shè)所產(chǎn)生的結(jié)果或效果。

利用虛擬技術(shù)，可豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，展示全方位、多角度的教學(xué)內(nèi)容。將實(shí)訓(xùn)等技能訓(xùn)練搬到課堂中進(jìn)行，由于這些虛擬的訓(xùn)練系統(tǒng)無任何危險(xiǎn)，學(xué)生可以反復(fù)練習(xí)，直至掌握操作技能為止。在課程教學(xué)中可以在虛擬實(shí)訓(xùn)室中進(jìn)行訓(xùn)練，可以節(jié)約大量昂貴的儀器設(shè)備費(fèi)用。解決在教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的損壞、訓(xùn)練材料的消耗等問題，從而有效節(jié)約教育成本。

二、基于虛擬技術(shù)在傳感器與檢測(cè)技術(shù)實(shí)踐教學(xué)中應(yīng)用的基本思路

傳感器與檢測(cè)技術(shù)實(shí)踐教學(xué)模塊中是由多光電檢測(cè)模塊、溫度檢測(cè)模塊、環(huán)境檢測(cè)模塊、力檢測(cè)模塊等組成。就其中的溫度檢測(cè)模塊來說明虛擬技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中應(yīng)用的基本思路。基于虛擬技術(shù)的溫度檢驗(yàn)技術(shù)，主要是通過LabvIEw平臺(tái)構(gòu)建虛擬畫面，模擬仿真實(shí)際的溫度檢驗(yàn)儀器，檢驗(yàn)儀器通過軟件實(shí)現(xiàn)部分功能。主要思路是：通過溫度傳感器獲取現(xiàn)場(chǎng)溫度信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)調(diào)理，通過數(shù)據(jù)采集卡采集數(shù)據(jù)，再由信號(hào)選擇、調(diào)理之后送入計(jì)算機(jī)，由測(cè)控軟件進(jìn)行分析、顯示、存儲(chǔ)等，利用虛擬仿真技術(shù)，能完成實(shí)體設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)的大部分功能，最終通過數(shù)據(jù)參數(shù)的變化，來自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的檢測(cè)。

在原有溫度檢測(cè)模塊操作中，學(xué)生只能在現(xiàn)有硬件條件下實(shí)現(xiàn)電路的構(gòu)建，完成溫度到電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)變，但現(xiàn)有的硬件無法實(shí)現(xiàn)電壓信號(hào)的變化到實(shí)際監(jiān)測(cè)環(huán)境中溫度的變化。而虛擬儀器中可視化圖形編程語言平臺(tái)，提供豐富、功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理軟件包，通過虛擬溫度程序框圖構(gòu)建及虛擬的溫度運(yùn)行結(jié)果畫面監(jiān)測(cè)，能直觀的反映溫度的變化情況，與企業(yè)實(shí)際運(yùn)行環(huán)境一致，非常方便學(xué)生的學(xué)習(xí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的激情。

三、基于虛擬技術(shù)的K型熱電偶溫度檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)

基于虛擬技術(shù)K型熱電偶溫度檢測(cè)的硬件實(shí)現(xiàn)是由計(jì)算機(jī)、加上數(shù)據(jù)采集及電路組成；軟件實(shí)現(xiàn)運(yùn)用編程方法，通過建立動(dòng)態(tài)模型庫來實(shí)現(xiàn)溫度仿真檢測(cè)。采用虛擬技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)優(yōu)點(diǎn)突出，即可以縮短檢測(cè)時(shí)間、可減少工作量、提高效率；數(shù)據(jù)檢測(cè)時(shí)可及時(shí)保存、顯示，方便讀數(shù)。

（一）硬件實(shí)現(xiàn)

K型熱電偶溫度檢測(cè)系統(tǒng)主要由虛擬儀器和信號(hào)接口采集組成。溫度檢測(cè)過程中首先由熱電偶傳感器檢測(cè)溫度變化，采用運(yùn)算放大器對(duì)取樣電阻兩端的信號(hào)進(jìn)行差分運(yùn)算放大并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，輸出的信號(hào)以過通道選擇送到數(shù)據(jù)采集卡，最后由計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。

K型熱電偶電路如圖：

（二）軟件實(shí)現(xiàn)

基于虛擬技術(shù)K型熱電偶溫度檢測(cè)系統(tǒng)，軟件部分采用參數(shù)庫及函數(shù)庫調(diào)用模式。模型庫的開發(fā)主要建立在LabVIEW仿真模塊上。這些工具為建立K型熱電偶溫度檢測(cè)系統(tǒng)的模型庫提供了一個(gè)完整的平臺(tái)?；谔摂M技術(shù)K型熱電偶程序連接圖如下：

K型熱電偶溫度檢測(cè)結(jié)果可以在面畫中進(jìn)行顯示，如下：

四、結(jié)束語

隨著虛擬技術(shù)的不斷發(fā)展，在實(shí)踐教學(xué)中廣泛采用。虛擬技術(shù)應(yīng)用在傳感器與檢測(cè)技術(shù)實(shí)踐教學(xué)中，能夠在各個(gè)檢測(cè)模塊中直觀地反映測(cè)量的現(xiàn)象，這樣有利于拓展學(xué)生的思路、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

參考文獻(xiàn)：

[1]傅曉程.虛擬技術(shù)在電工電子實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[D].浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文.2007，10：1-32

第5篇：虛擬儀器技術(shù)論文范文

關(guān)鍵詞：虛擬儀器，發(fā)動(dòng)機(jī)，扭矩測(cè)量，功率測(cè)量

 

1引言

近年來，隨著中國(guó)的汽車銷售業(yè)進(jìn)入爆炸式的增長(zhǎng)，汽車走進(jìn)了尋常百姓家。論文大全，扭矩測(cè)量。2009年，中國(guó)乘用車銷售首次超過美國(guó)，成為世界第一大汽車市場(chǎng)。在一些大城市，汽車的人均占有量很高，如廣州平均14人擁有一輛汽車，因此汽車的研發(fā)、生產(chǎn)銷售乃至維修都進(jìn)入黃金發(fā)展時(shí)期。而汽車發(fā)動(dòng)機(jī)無論是研發(fā)乃至維修階段，其中主要參數(shù)就是發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和扭矩，它直接決定著汽車的使用性能。再好的汽車，若發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和扭矩達(dá)不到要求，對(duì)汽車使用者有最直接的影響。在汽車的維修和二手車交易過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和扭矩能否達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)所設(shè)計(jì)的額定狀態(tài)，通常是一些設(shè)備所不能檢測(cè)的，“亞健康”的發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)汽車的使用性能有很大影響。這就需要一種設(shè)備可以檢測(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工作狀態(tài)下的扭矩和功率是否能夠達(dá)到要求，為發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)與檢測(cè)維修提供便利。

基于上述原因，筆者設(shè)計(jì)一款發(fā)動(dòng)機(jī)的工況測(cè)試系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用ADLINK公司的工控機(jī)和DAQ2214的數(shù)據(jù)采集卡，以虛擬儀器Lab VIEW為開發(fā)平臺(tái)。該系統(tǒng)具有可視化效果強(qiáng)，控制方式和數(shù)據(jù)都可以虛擬顯示，省去很多硬件設(shè)備，無縫集成強(qiáng)，隨時(shí)可以添加其它測(cè)量參數(shù)。電渦流緩速器作為負(fù)載，可以模擬實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)行工況。采用拉壓傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量，操作者可根據(jù)需要自行選擇測(cè)試方式，測(cè)量的數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)保存，需要時(shí)還能繪制各種圖表。論文大全，扭矩測(cè)量。

2 測(cè)量原理

扭矩測(cè)量的基本方法有能量轉(zhuǎn)換法、傳遞法和平衡力法。能量轉(zhuǎn)換法按照能量守恒定律測(cè)量扭矩，通過測(cè)量其他與扭矩有關(guān)的能量系數(shù)來確定被測(cè)量的扭矩的大?。粋鬟f法是根據(jù)彈性元件在傳遞扭矩時(shí)所產(chǎn)生的物理參數(shù)的變化（變形、應(yīng)力或應(yīng)變）來測(cè)量扭矩的；平衡力法是根據(jù)勻速運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)軸對(duì)外輸出一定大小的轉(zhuǎn)矩時(shí)，機(jī)殼上必定作用一個(gè)大小相等、方向相反的平衡力矩來實(shí)現(xiàn)測(cè)量扭矩。能量法的間接測(cè)量因素太多，且誤差大，傳遞法比較復(fù)雜。因此根據(jù)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)方法的要求，本設(shè)計(jì)采用平衡力法測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩，而功率則根據(jù)扭矩轉(zhuǎn)化過來。具體為：電渦流緩速器作為制動(dòng)負(fù)載與發(fā)動(dòng)機(jī)相連，在電渦流緩速器的定子上安裝一個(gè)長(zhǎng)75厘米的標(biāo)準(zhǔn)力臂，力臂的另一端連著YZC-516 S型拉壓傳感器。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，華泰電源給緩速器加電流，緩速器的定子產(chǎn)生電渦流，由于轉(zhuǎn)子是帶磁性的鑄鐵，運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生切割磁力線的制動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)施加負(fù)載的作用。由力的作用原理可知轉(zhuǎn)子受到制動(dòng)力，定子就受到反作用力，這反作用力就作用在拉壓傳感器上。論文大全，扭矩測(cè)量。因此將拉壓傳感器上受到的力測(cè)出后乘以力臂就是發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩，再通過公式轉(zhuǎn)化求出功率。

3 硬件選擇、測(cè)量原理及傳感器標(biāo)定

本系統(tǒng)的加載設(shè)備是M7-35型電渦流緩速器，其最大扭矩3500N·m，額定電流15A，額定電壓200V。電源設(shè)備系統(tǒng)采用華泰WYK-20030K直流穩(wěn)壓電源，為電渦流緩速器提供加載電流，最大輸出電流30A，最大輸出電壓200V。系統(tǒng)通過軟件自動(dòng)實(shí)現(xiàn)從 0-5V控制電壓對(duì)應(yīng)電源的電流輸出0-30A，實(shí)現(xiàn)對(duì)電渦流緩速器加載。采用Lab VIEW中的子VI模擬電壓輸出，可以設(shè)置成自動(dòng)輸出或手動(dòng)輸出。在處理數(shù)據(jù)時(shí)，結(jié)合0-5V對(duì)應(yīng)的0-30A電流，換算為對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)功機(jī)系統(tǒng)的控制。系統(tǒng)開發(fā)的過程設(shè)置兩種加載模式：當(dāng)系統(tǒng)手動(dòng)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可以通過手動(dòng)操作給電渦流緩速器加載，從而實(shí)現(xiàn)恒扭矩試驗(yàn)；當(dāng)系統(tǒng)選擇自動(dòng)控制時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)給電渦流測(cè)功機(jī)施加負(fù)載。

轉(zhuǎn)速測(cè)量選用磁電式傳感器，在發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸上安裝一個(gè)均布60個(gè)齒的轉(zhuǎn)盤，把傳感器安裝在轉(zhuǎn)盤的齒的正對(duì)面，使傳感器能在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)采集到交變的毫伏級(jí)的電壓信號(hào)，經(jīng)過整形放大后轉(zhuǎn)化為0-5V的交變信號(hào)，運(yùn)用Lab VIEW開發(fā)平臺(tái)，用軟件的形式進(jìn)一步整理濾波后，轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)0-5V的方波信號(hào)。運(yùn)用Lab VIEW程序中的SINAD Analyzer子VI結(jié)合設(shè)置的采樣率的設(shè)置，得出相應(yīng)的頻率f，轉(zhuǎn)速n可以通過公式（1）求出相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速值。

（其中為齒數(shù)）（1）

發(fā)動(dòng)機(jī)油門的控制是通過步進(jìn)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)的，通過位移傳感器測(cè)量油門的開度，通過接近開關(guān)控制油門的最大及最小位置，利用軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)返回運(yùn)行或自動(dòng)停止。

拉壓傳感器的數(shù)據(jù)采集，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩與電渦流緩速器制動(dòng)負(fù)載平衡時(shí)，系統(tǒng)對(duì)傳感器的壓力就是制動(dòng)力，由于扭矩傳感器輸出的是毫伏級(jí)電壓信號(hào)，容易受到外界干擾且不便數(shù)據(jù)采集處理，因此采用隔離放大模塊，把輸出信號(hào)進(jìn)一步放大，這時(shí)經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡后，就可以讀出單位扭矩下所對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，扭矩由公式（2）求出（為扭矩，U為所讀電壓，a、b為參數(shù)）

=a*U+b （2）

由于轉(zhuǎn)速n已經(jīng)測(cè)量出，功率參數(shù)Pe也可以根據(jù)公式（3）求出

（3）

由于傳感器的電壓輸出信號(hào)經(jīng)過隔離放大模塊的隔離放大，需要重新對(duì)其所對(duì)應(yīng)量程及所對(duì)應(yīng)的輸出到數(shù)據(jù)采集卡的電壓進(jìn)行標(biāo)定。在進(jìn)行扭矩標(biāo)定時(shí)，在電渦流緩速器的標(biāo)準(zhǔn)力臂的另一端加平衡的等長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)臂，相當(dāng)于等力臂杠桿，用可以上下自由拉動(dòng)且能自鎖的臺(tái)架作為加載裝置，本試驗(yàn)使用浙江藍(lán)箭稱重技術(shù)有限公司生產(chǎn)的電子吊秤OCS-XZ-AAE讀取所加力的大小（液晶顯示電子讀數(shù)，精度5級(jí)，最小顯示值0.5kg,最大量程1000kg）。論文大全，扭矩測(cè)量。這樣每一個(gè)加載力就有相應(yīng)的一個(gè)電壓值與其對(duì)應(yīng)，連續(xù)加載直到達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩值，運(yùn)用Excel進(jìn)行標(biāo)定分析，既可求出公式（2）中的參數(shù)，代入公式（3）就可求出發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)GB/T 18297—2001汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)方法的要求，在進(jìn)行功率、負(fù)荷等特性試驗(yàn)時(shí)，筆者設(shè)計(jì)幾個(gè)子程序。運(yùn)用Lab VIEW進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，兼顧可靠性等，可分為試驗(yàn)設(shè)置、主程序、通道及參數(shù)設(shè)置。試驗(yàn)設(shè)置包括發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)設(shè)置、電渦流緩速器的參數(shù)設(shè)置、基本參數(shù)設(shè)置如試驗(yàn)人員、試驗(yàn)條件等數(shù)據(jù)。主程序見圖（1）分為：系統(tǒng)總開關(guān)控制、油門控制、報(bào)警裝置、PID參數(shù)設(shè)置以及圖表繪制等設(shè)置。系統(tǒng)總開關(guān)控制整個(gè)系統(tǒng)，油門控制是控制發(fā)動(dòng)機(jī)油門，系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)主界面會(huì)自動(dòng)報(bào)警。PID參數(shù)具體程序模塊見圖（2）：主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和功率的自動(dòng)測(cè)量。通道及參數(shù)設(shè)置模塊是數(shù)據(jù)采集通道及傳感器參數(shù)設(shè)置的窗口，通過通道設(shè)置，可以規(guī)定數(shù)據(jù)采集卡的采集通道所對(duì)應(yīng)的傳感器名稱，并對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定。論文大全，扭矩測(cè)量。

圖（1）

圖（2）

5 結(jié)語

本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和功率的穩(wěn)定測(cè)量。在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)方法的要求下，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況下的測(cè)試，并保存所測(cè)數(shù)據(jù)或繪制各種工況下的圖表。論文大全，扭矩測(cè)量。另外還可根據(jù)測(cè)試系統(tǒng)的要求，添加發(fā)動(dòng)機(jī)的其他工況數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

［1］呂彩琴等，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與扭矩測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)，[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2009，（143）；

［2］GB/T 18297——2001，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，性能試驗(yàn)方法；

［3］魯旭濤等，動(dòng)態(tài)扭矩測(cè)試儀的研制，[J]. 現(xiàn)代電子技術(shù)，2006年第16期，（37）；

［4］孔云龍等，基于虛擬儀器的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、功率測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究，[J]. 儀表技術(shù)與傳感器，2007年第8期，（33）；

［5］李娜娜等，采用光電方式測(cè)量轉(zhuǎn)軸扭矩的原理研究，[J].光機(jī)電信息，2008，(10)。

第6篇：虛擬儀器技術(shù)論文范文

關(guān)鍵詞：虛擬儀器；FPGA；信號(hào)發(fā)生器；VC++6.0

中圖分類號(hào)：TP217 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004373X(2008)1819104

Study on Multifunction Electric Power Quality Gauged Instrument Based on Virtual Instrument

ZHA Zhimin1，HAO Lingling2,Li Lingdong1，GE Lusheng2,DAI Dongming1

(1.Shanghai ISSON Power Quality Co.Ltd.,Shanghai,201901,China;2.Anhui University of Technology,Maanshan,243002,China)

Abstract：A kind of design project of multifunction electric power quality gauged instrument based on virtual instrument is put forward in this article.This system integrates virtual instrument programming and power electronics together,to realize diverse signals of current electric power quality field allin one.The integrated signal generator unit which carries out the collection of high speed digital data,D/ A conversion and analog output in four channels,unsymmetrical synchro control FIFO etc.by FPGA are introduced,the flow of electric power system various signal which generates by VC programming is elaborated,and the structural design of signal amplification unit is analysed.The experiment text result shows that this gauged instrument has attained current advanced high grade of accuracy and it will accelerate the steps of electric power quality calibration because of its accuracy and versatility.

Keywords：virtual instrument;FPGA;signal generator;VC++6.0

虛擬儀器技術(shù)是20世紀(jì)80年代逐步發(fā)展起來的一種基于計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)控制技術(shù)，其實(shí)質(zhì)是利用最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展傳統(tǒng)儀器的功能。它使現(xiàn)代測(cè)試儀器不但具有傳統(tǒng)儀器、儀表的全部功能,同時(shí)還擁有計(jì)算機(jī)技術(shù)的全部?jī)?yōu)勢(shì)如:大量測(cè)試數(shù)據(jù)與圖像的存儲(chǔ)、處理、顯示及網(wǎng)上傳送等。虛擬儀器的出現(xiàn)是儀器發(fā)展史上的一場(chǎng)革命,代表著儀器發(fā)展的最新方向和潮流［1,2］。

隨著電力工業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和全球電力交易的快速增長(zhǎng)，非線性及沖擊性負(fù)荷的不斷增加，一些不希望出現(xiàn)的現(xiàn)象，如諧波失真、噪音、閃變、凹陷等在目前的電網(wǎng)中普遍存在，目前的測(cè)量技術(shù)由于缺乏高效準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)來校準(zhǔn)電能測(cè)量?jī)x器而受到阻礙。人們對(duì)電力系統(tǒng)中電信號(hào)畸變的研究和治理非常重視，這就迫切需要具有精密、準(zhǔn)確、溯源性且可設(shè)定擾動(dòng)的電能質(zhì)量標(biāo)定儀。

1 硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的硬件電路主要集中在基于PCI總線采用FPGA實(shí)現(xiàn)的集成信號(hào)發(fā)生單元和利用選擇閉環(huán)反饋數(shù)字量控制的終端輸出信號(hào)放大單元。

局部總線PCI（Peripheral Component Interconnect）信號(hào)適用性很強(qiáng)，線性猝發(fā)、成組數(shù)據(jù)傳輸是PCI總線的基本傳輸機(jī)制，一次猝發(fā)傳輸通常由一個(gè)地址周期和一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)周期組成，它解決了總線的速度問題，PCI接口芯片方便地實(shí)現(xiàn)了和計(jì)算機(jī)互聯(lián)即插即用，為虛擬儀器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。FPGA的I/O端口多，且可自由編程支配，其硬件速度是ns級(jí)的，這是當(dāng)前任何都難以達(dá)到的速度，因此本系統(tǒng)比其他系統(tǒng)更能實(shí)時(shí)、快速地采集數(shù)字量變化，在可設(shè)定擾動(dòng)狀態(tài)量特別多的信號(hào)發(fā)生單元中，本系統(tǒng)將更能發(fā)揮出自身的優(yōu)勢(shì)。集成信號(hào)發(fā)生單元主要包括：FPGA、D/A轉(zhuǎn)換、FIFO寄存器、光耦隔離驅(qū)動(dòng)電路、時(shí)鐘、電源、EPROM、運(yùn)放、濾波等，結(jié)構(gòu)框圖圖1所示。

系統(tǒng)中的FPGA選用Quick Logic公司的0351CA-QL5030，該芯片嵌入32位PCI總線，同步工作頻率可達(dá)33 MHz，最高傳輸速率為132 MB/s；24 k邏輯門，I/O端口供電電壓為3.3 V，可以承受5 V的輸入高電平。FPGA內(nèi)部資源劃分為4部分：

(1) FPGA邏輯運(yùn)算中心。接收來自數(shù)字量的各種信息，按設(shè)定的模式對(duì)其進(jìn)行判斷處理，并負(fù)責(zé)按接收的軟件指令輸出相應(yīng)的數(shù)字量，通過繼電器觸發(fā)信號(hào)放大單元的檔位選擇。

圖1 基于FPGA技術(shù)的信號(hào)發(fā)生單元框圖(2) D/A控制單元。主要負(fù)責(zé)控制外部D/A芯片和D/A通道的選通，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)D/A轉(zhuǎn)換過程的合理控制。

(3) 數(shù)字量監(jiān)測(cè)控制單元。負(fù)責(zé)所有要監(jiān)視和控制數(shù)字量的狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集和控制命令的輸出。

(4) 支持PCI2.2協(xié)議的PCI接口邏輯控制單元。PCI提供的數(shù)據(jù)和地址校驗(yàn)功能保證數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。

D/A轉(zhuǎn)換電路部分的D/A芯片是D41Y 3CZ720 W，16 b D/A分辨率、D/A建立時(shí)間10 μs(0.005%精度)，4路模擬量輸出通道分別實(shí)現(xiàn)電壓交流信號(hào)、電壓增益、電流交流信號(hào)、電流增益輸出，帶16 kB的FIFO存儲(chǔ)器IDT7206，寬度為16 b保證數(shù)據(jù)的完整性實(shí)現(xiàn)波形連續(xù)輸出。

利用軟件實(shí)現(xiàn)波形任意編程，經(jīng)D/A信號(hào)發(fā)生單元產(chǎn)生，再經(jīng)信號(hào)放大單元放大，再現(xiàn)電力系統(tǒng)中各種標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)及擾動(dòng)信號(hào)［35］。信號(hào)放大單元采用基本信號(hào)選擇閉環(huán)比較反饋數(shù)字控制技術(shù)，將反饋信號(hào)和直流基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較以穩(wěn)定輸入，輸出信號(hào)檔位可調(diào)，電壓分15 V,75 V,150 V,300 V四檔，電流也分4檔：1 A,2.5 A,5 A,10 A。放大單元的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

圖2 放大單元結(jié)構(gòu)框圖D/A交流信號(hào)放大倍數(shù)由增益控制可調(diào)，基本波形輸出信號(hào)經(jīng)采樣送入AD637 RMSDC轉(zhuǎn)換器，輸出直流信號(hào)與D/A輸出增益進(jìn)行比較，經(jīng)比較電路輸出并放大送入AD633模擬乘法器從而達(dá)到穩(wěn)定輸入的目的，閃變及暫態(tài)信號(hào)則直接輸入以保證快速響應(yīng)及準(zhǔn)確性。

2 軟件設(shè)計(jì)

虛擬儀器的硬件僅是為了解決信號(hào)的輸入/輸出，軟件是其最核心、最關(guān)鍵的部分，其主要功能是對(duì)硬件執(zhí)行通信和控制，對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析和處理，以及對(duì)結(jié)果進(jìn)行恰當(dāng)?shù)谋磉_(dá)和輸出等。

2.1 半滿查詢方式實(shí)現(xiàn)波形連續(xù)輸出

由于連續(xù)波形輸出采用FIFO的半滿信號(hào)作為同步信號(hào)，以同步往FIFO寫入連續(xù)的波形數(shù)據(jù)，因此需處理好正弦波每周期點(diǎn)數(shù)與FIFO全滿長(zhǎng)度及半滿長(zhǎng)度的關(guān)系，處理得好，即可實(shí)現(xiàn)任意頻率的正弦波，并保證高精度及可靠性。D/A帶16 k深度的FIFO存儲(chǔ)器，利用半滿查詢方式D/A輸出即可實(shí)現(xiàn)波形連續(xù)輸出，具體執(zhí)行流程如圖3所示。

圖3 半滿查詢方式DA波形連續(xù)輸出流程圖圖3中的虛線表示對(duì)稱關(guān)系，如左側(cè)虛線表示CreateDevice和ReleaseDevice兩個(gè)函數(shù)的關(guān)系是最初執(zhí)行1次CreateDevice，在結(jié)束時(shí)需執(zhí)行1次ReleaseDevice。

2.2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了提高數(shù)據(jù)吞吐率以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理（如隨時(shí)讀取、隨時(shí)暫停設(shè)備、隨時(shí)開始傳輸、隨時(shí)存盤、隨時(shí)顯示波形、隨時(shí)設(shè)備控制輸出等功能），采用一種最新最靈活的設(shè)計(jì)思想，即數(shù)據(jù)采集傳輸和數(shù)據(jù)處理獨(dú)立。即用設(shè)備對(duì)象在Windows系統(tǒng)空間管理一個(gè)一級(jí)強(qiáng)制性緩沖隊(duì)列，該隊(duì)列采用先進(jìn)先出和動(dòng)態(tài)鏈表等技術(shù)來管理這個(gè)Buffer，設(shè)備對(duì)象在后臺(tái)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和傳輸并發(fā)送相應(yīng)的通知消息，在消息沒有到來時(shí)不必花任何CPU時(shí)間去輪詢等待，正好可以利用這段空閑時(shí)間處理更多的任務(wù)，輕松的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理的同步并發(fā)進(jìn)行。本系統(tǒng)軟件的主要功能是對(duì)集成D/A信號(hào)發(fā)生單元和放大單元的硬件部分進(jìn)行控制，快速數(shù)據(jù)產(chǎn)生和處理以及友好的人機(jī)交互界面。系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)軟件中硬件控制模塊完成數(shù)據(jù)傳輸及對(duì)硬件各單元的控制；界面模塊完成友好的人機(jī)交互設(shè)置。系統(tǒng)軟件中數(shù)據(jù)產(chǎn)生及處理主要包括6個(gè)功能模塊：

(1) 基本波形模塊：產(chǎn)生基本函數(shù)波形（正弦波、三角波、方波），電壓（0～300 V）、電流（0～10 A）信號(hào)參數(shù)可在系統(tǒng)允許范圍內(nèi)任意設(shè)置。

(2) 疊加諧波模塊：電力系統(tǒng)中的疊加了諧波的真實(shí)電能信號(hào)都可以通過設(shè)定產(chǎn)生，三相電壓、電流不僅可以逐一進(jìn)行2～100次單次諧波的任意組合疊加，為便于設(shè)置，軟件設(shè)計(jì)中還做好奇次諧波、偶次諧波及整數(shù)次連續(xù)諧波疊加組合。

(3) 閃變功能模塊：正弦波和方波調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生，可以在調(diào)制界面中設(shè)置基波幅值、調(diào)幅比、方波頻率各項(xiàng)。

(4) 電壓凹陷模塊：可選擇單次和循環(huán)模式產(chǎn)生，上升、下降沿，持續(xù)時(shí)間及變化幅度可設(shè)定的暫態(tài)電壓信號(hào)。

(5) 標(biāo)定分析模塊：對(duì)產(chǎn)生的波形信號(hào)進(jìn)行分析，基本信號(hào)標(biāo)定其幅值、相位、頻率、三相不平衡度；諧波信號(hào)還標(biāo)定其總諧波畸變率、各次諧波的疊加統(tǒng)計(jì)；閃變信號(hào)標(biāo)定其基波幅值、方波頻率、調(diào)幅比和Pst值；電壓凹陷信號(hào)標(biāo)定其起始時(shí)間、持續(xù)時(shí)間、上升下降沿時(shí)間和暫降幅值范圍。

(6) 修正模塊：通過軟件計(jì)算產(chǎn)生的波形信號(hào)非常精確，但信號(hào)傳輸至放大單元進(jìn)行放大后不可避免地造成信號(hào)的部分失真，要達(dá)到高精度，高穩(wěn)定性的要求，經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)試獲得失真系數(shù)，設(shè)置修正系數(shù)通道，將輸出至放大單元的信號(hào)進(jìn)行預(yù)失真補(bǔ)償。

為了可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)A，B，C三相電壓、電流信號(hào)的產(chǎn)生及處理功能，在程序設(shè)計(jì)上開辟了3個(gè)線程［6］，線程1,2,3相互獨(dú)立且可同步的完成A,B,C三相電壓、電流的D/A采集轉(zhuǎn)換，信號(hào)產(chǎn)生及分析處理功能。

2.3 標(biāo)定分析理論依據(jù)

對(duì)三相不平衡度的分析計(jì)算通過對(duì)稱分量法進(jìn)行，根據(jù)正序相量三角形和負(fù)序相量三角形分別分解出正序分量A1和負(fù)序分量A2之后，依據(jù)如下簡(jiǎn)化算式求得三相不平衡度ε：

ε = A2 A1 ×100%= 1-3-6L1 + 3-6L×100 %(1)

其中L=(A4+B4+C4)/(A2+B2+C2)2 （A,B,C分別為三相電壓、電流的幅值）

電壓總諧波畸變率及各次諧波含有率依據(jù)公用電網(wǎng)諧波標(biāo)準(zhǔn)分析如下：

諧波電壓含量：UH=∑∞i=2(Uh)2(2)其中Uh為第h次諧波電壓（方均根值 ）。

電壓總諧波畸變率：THDu=UHU1×100%(3)其中U1為基波電壓（方均根值）。

第h次諧波電壓含有率：HRUh=UhU1×100%(4)同理計(jì)算電流總諧波畸變率及各次諧波含有率。

對(duì)于波動(dòng)性負(fù)荷運(yùn)行所引起的電壓波動(dòng)，不僅要檢查它的最大電壓波動(dòng)，還要在足夠長(zhǎng)時(shí)間(一般取10 min)內(nèi)觀察電壓波動(dòng)的統(tǒng)計(jì)特征值。用5個(gè)規(guī)定值(gauge points)或稱百分值(percentiles)計(jì)算短時(shí)間閃變的統(tǒng)計(jì)值Pst。計(jì)算短時(shí)閃變值Pst的算式為：Pst=K1P0.1+K2P1+K3P3+K4P10+K5P50(5)

其中P0.1,P1,P3,P10,P50這5個(gè)規(guī)定點(diǎn)分別為10 min內(nèi)瞬時(shí)閃變視感度S(t)超過0.1%，1%，3%，10%和50%時(shí)間的覺察單位值。應(yīng)當(dāng)指出，式（5）中規(guī)定值的加權(quán)系數(shù)是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定的K1=0.031 4，K2=0.052 5，K3=0.065 7，K4=0.28，K5=0.08。

所以計(jì)算短時(shí)閃變Pst的算式為：Pst=0.031 4P0.1+0.052 5P1+0.065 7P3+0.28P10+0.08P50(6)

電能質(zhì)量標(biāo)定系統(tǒng)就是依據(jù)電能質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)限值規(guī)定和分析算法，通過軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)電能質(zhì)量各技術(shù)指標(biāo)的統(tǒng)一標(biāo)定［7］。

3 電能質(zhì)量標(biāo)定系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果

在實(shí)驗(yàn)測(cè)試中使用的儀器設(shè)備有本項(xiàng)目研究的電能質(zhì)量標(biāo)定系統(tǒng)和作為標(biāo)準(zhǔn)表的具有計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)量值溯源的電能質(zhì)量分析儀兩部分。選用1臺(tái)8位半的數(shù)字萬用表及高精度示波器，對(duì)項(xiàng)目研究的電能質(zhì)量標(biāo)定系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)（交流電壓、電流有效值、相位、頻率、諧波含有率和閃變）逐一進(jìn)行測(cè)量，以獲得自身的各項(xiàng)誤差。經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)，該電能質(zhì)量標(biāo)定系統(tǒng)產(chǎn)生的信號(hào)通過高精度示波器測(cè)量得到非常良好的結(jié)果。例如輸出電壓幅值為220 V，電流幅值為5 A，基波頻率為工頻50 Hz的信號(hào)，在輸出面板上得到的任意波形輸出失真很小，波形質(zhì)量很好,如圖5所示波形。

圖5 測(cè)試結(jié)果實(shí)驗(yàn)中對(duì)閃變的各項(xiàng)指標(biāo)依據(jù)IEC閃變儀測(cè)試功能和評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范［8］，采用標(biāo)稱值為220 V的電壓變化頻度7的方波波動(dòng)電壓信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明電壓波動(dòng)在0.05%左右，電流波動(dòng)在0.1%左右，頻率分辨率為0.001 Hz，相位分辨率為0.1°。對(duì)2～100次的電壓電流諧波的輸出準(zhǔn)確度及最大偏差進(jìn)行多次測(cè)試和分析,得出諧波技術(shù)指標(biāo)如表1所示：

表1 諧波技術(shù)指標(biāo)

諧波含有率/%諧波電壓最大偏差諧波電流最大偏差30

注：表中Uh,Ih分別為諧波電壓和諧波電流。

4 結(jié) 語

大量的測(cè)試試驗(yàn)結(jié)果表明,該系統(tǒng)具有操作方便、運(yùn)行穩(wěn)定、技術(shù)手段先進(jìn)、功能完備、自動(dòng)化程度高等眾多優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)的推廣和使用將改變傳統(tǒng)的校準(zhǔn)方式準(zhǔn)確度不足，且完全依賴于純正弦波信號(hào)而不能反映實(shí)際電能特性的問題，是多相、高準(zhǔn)確度、可信賴的功率信號(hào)和電能擾動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)源，是保證電力測(cè)量?jī)x器準(zhǔn)確度和溯源性的完整系統(tǒng)。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］艾欣，楊以涵，周孝信.虛擬儀器技術(shù)及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用\.電力系統(tǒng)自化,2001,25(15)：5457.

［2］李建華，陳建業(yè)，張海波，等.虛擬儀器技術(shù)在SVC監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用\.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2003,27(5)：6567.

［3］童詩白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)\.北京：高等教育出版社，2003.

［4］王世一.數(shù)字信號(hào)處理\.北京：北京理工大學(xué)出版社，2005.

［5］Won Dong Jun,Kim JoongMoon.Development of Power Quality Monitoring System with Central Processing Scheme ［J］.IEEE,2002,(2):915919.

［6］Kate Gregory.Visual C ++ 6 開發(fā)使用手冊(cè)\.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

［7］林海雪，李世林，劉惠民.電壓電流頻率和電能質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè)\.北京：中國(guó)電力出版社，2001.

［8］高師湃，李群湛，賀建閩.閃變測(cè)試系統(tǒng)研究\.電能質(zhì)量技術(shù)發(fā)展國(guó)際研討會(huì)論文集\,2003.

作者簡(jiǎn)介 酥久 男，1976年出生，安徽黃山人，2000年畢業(yè)于安徽大學(xué)工業(yè)自動(dòng)化，工程師。主要從事電力系統(tǒng)自動(dòng)化，電能質(zhì)量測(cè)試、分析與控制研究工作。

郝玲玲 女，1982年出生，河北滄州人，2006年畢業(yè)于安徽工業(yè)大學(xué)，現(xiàn)在安徽工業(yè)大學(xué)，碩士。主要研究方向?yàn)殡娔苜|(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理。

李令冬 男，1942年出生，安徽人，教授級(jí)高級(jí)工程師，碩士生導(dǎo)師。主要從事電力系統(tǒng)自動(dòng)化、電能質(zhì)量測(cè)試、分析與控制研究工作。

第7篇：虛擬儀器技術(shù)論文范文

切削力測(cè)量系統(tǒng)一般由三部分構(gòu)成：由測(cè)力儀、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和PC機(jī)三部分組成，如圖1所示。測(cè)力儀（測(cè)力傳感器）通常安裝在刀架（車削）或機(jī)床工作臺(tái)上（銑削），負(fù)責(zé)拾取切削力信號(hào)，將力信號(hào)轉(zhuǎn)換為弱電信號(hào)；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)此弱電信號(hào)進(jìn)行調(diào)理和采集，使其變?yōu)榭捎玫臄?shù)字信號(hào)；PC機(jī)通過一定的軟件平臺(tái)，將切削力信號(hào)顯示出來，并對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

1.1切削測(cè)力儀

1.1.1應(yīng)變式測(cè)力儀

應(yīng)變式測(cè)力儀由彈性元件、電阻應(yīng)變片及相應(yīng)的測(cè)量轉(zhuǎn)換電路組成，其工作原理如圖2所示。把電阻應(yīng)變片貼在彈性元件表面，并連接成某種形式的電橋電路，當(dāng)彈性元件受到力的作用而產(chǎn)生變形時(shí)，電阻應(yīng)變片便隨之產(chǎn)生變形，從而引起其電阻阻值的變化ΔR，即

應(yīng)變片電阻值的變化ΔR造成電橋不平衡，使電橋輸出發(fā)生變化ΔU，通過標(biāo)定建立輸出電壓與力之間的關(guān)系。使用時(shí)根據(jù)輸出電壓反算切削力的大小。

應(yīng)變式測(cè)力具有靈活性大、適應(yīng)性廣、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，而且配套儀表（如靜態(tài)應(yīng)變儀、動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀等已標(biāo)準(zhǔn)化，因而得到廣泛應(yīng)用。但是其測(cè)量原理決定了測(cè)量精度和動(dòng)態(tài)特性主要取決于彈性元件的結(jié)構(gòu)，如何有效解決靈敏度和剛度之間的矛盾，是提高應(yīng)變式測(cè)力儀測(cè)量精度和動(dòng)態(tài)特性的關(guān)鍵。

1.1.2壓電式測(cè)力儀

壓電式測(cè)力儀是以壓電晶體為力傳感元件的切削測(cè)力儀，當(dāng)石英晶體在外力作用下發(fā)生變形時(shí)，在它的某些表面上出現(xiàn)異號(hào)極化電荷。這種沒有電場(chǎng)的作用、只是由于應(yīng)變或應(yīng)力在晶體內(nèi)產(chǎn)生電極化的現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。通過測(cè)量產(chǎn)生電荷量即可以達(dá)到測(cè)量切削力的目的。

從動(dòng)態(tài)測(cè)力的觀點(diǎn)出發(fā)，壓電式測(cè)力儀是一種比較理想的測(cè)力傳感器，具有靈敏度高、受力變形小等優(yōu)點(diǎn)。然而壓電式測(cè)力傳感器仍然存在一系列缺點(diǎn)：如由于電荷泄漏而不能測(cè)試靜態(tài)力、固有頻率的提高受裝配接觸剛度的限制、維護(hù)極不方便、價(jià)格昂貴，因此在使用上受到很大的限制。

1.1.3電流式測(cè)力儀

直接使用測(cè)力儀測(cè)量切削力有其局限性：①安裝測(cè)力儀時(shí)，工藝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)遭到破壞從而導(dǎo)致其剛度發(fā)生變化，采集不到精確的切削力力信號(hào)；②測(cè)力儀的安裝、調(diào)試技術(shù)復(fù)雜；③測(cè)試設(shè)備花費(fèi)較高；④測(cè)力儀測(cè)試系統(tǒng)可靠性較低。

文獻(xiàn)［4］提供了一種間接測(cè)量切削力的方法，即電流式測(cè)力儀，其測(cè)量原理是：切削力的變化會(huì)引起主軸電機(jī)電流的變化，通過測(cè)量主軸電機(jī)電流來估計(jì)切削力的大小。因機(jī)床主軸電機(jī)電流的測(cè)量比較容易和簡(jiǎn)單，所以這是一種經(jīng)濟(jì)而又簡(jiǎn)便的方法。

電流式測(cè)力儀的局限性體現(xiàn)在兩個(gè)方面：①把主傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型看作是一個(gè)線性模型，所以加工過程中的非線性因素會(huì)在一定程度上降低測(cè)量精度；②當(dāng)切削力發(fā)生變化時(shí)，相應(yīng)的主軸電流信號(hào)有一定的滯后現(xiàn)象，無法滿足對(duì)切削力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的較高要求。

1.2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

如圖3所示，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過一定的電子線路，對(duì)測(cè)力儀的輸出信號(hào)進(jìn)行放大、濾波等處理后，將其進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，變?yōu)橛?jì)算機(jī)的可用信號(hào)，再通過接口電路與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

目前大多數(shù)切削力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由放大器、濾波器、數(shù)據(jù)采集卡等分立元器件組成，體積較大，系統(tǒng)穩(wěn)定性不高，測(cè)量精度和實(shí)時(shí)性也漸漸滿足不了現(xiàn)代測(cè)力系統(tǒng)的要求。

1.3數(shù)據(jù)顯示和分析處理

早期的數(shù)據(jù)顯示和分析處理單元由指示儀表、示波器和記錄儀等組成，其數(shù)據(jù)顯示和分析處理功能都是很有限的。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，目前數(shù)據(jù)顯示和分析處理單元基本上被計(jì)算機(jī)終端所代替，顯示功能更加豐富和強(qiáng)大，但軟件的功能僅局限于數(shù)據(jù)擬合、圖表顯示和輸出等，對(duì)測(cè)力儀各向力之間的耦合沒有進(jìn)行有效的處理，從一定程度上影響了測(cè)力精度。

2切削力測(cè)量技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)代切削加工正在向高速?gòu)?qiáng)力切削、精密超精密加工方向發(fā)展，機(jī)床的振動(dòng)頻率也會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于系統(tǒng)的固有頻率，這對(duì)切削力測(cè)量系統(tǒng)提出了新的要求：①測(cè)量范圍大、高精度和高分辨率；②實(shí)時(shí)性好，能夠在線實(shí)時(shí)測(cè)量；③數(shù)據(jù)處理和分析能力強(qiáng)，能夠?qū)?fù)雜多變的切削力信號(hào)進(jìn)行各種處理和分析。

針對(duì)這些方面的要求，切削力測(cè)量技術(shù)將朝著以下幾方面發(fā)展：

（1）開發(fā)新型彈性元件，優(yōu)化彈性元件結(jié)構(gòu)及應(yīng)變片布片方案，提高應(yīng)變式測(cè)力儀固有頻率，有效解決應(yīng)變式測(cè)力儀剛度和靈敏度之間的矛盾問題，降低各向力之間的耦合程度；

（2）應(yīng)用集成電路和微電子技術(shù)，使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)集成化，提高數(shù)據(jù)采集的速度與精度；

（3）完善數(shù)據(jù)處理分析軟件的功能，例如通過解耦運(yùn)算進(jìn)一步減小測(cè)力儀各向力之間的耦合程度，以提高測(cè)量精度；將虛擬儀器技術(shù)引入切削力測(cè)試系統(tǒng)，以便對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行多種操作和數(shù)據(jù)庫管理；建立專家系統(tǒng)，通過對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的分析處理，對(duì)刀具磨損、切削顫振等情況做出預(yù)報(bào)并提出相應(yīng)的治理措施。

參考文獻(xiàn)

［1］羅學(xué)科.動(dòng)態(tài)多維力傳感器的理論研究與實(shí)踐［D］.北京航空航天大學(xué)博士論文,1995.1.

［2］姜術(shù)君.采用虛擬儀器技術(shù)構(gòu)建測(cè)力系統(tǒng)的研究［D］.北京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文,2004.3.

［3］楊兆建，王勤賢.測(cè)力傳感器研究發(fā)展綜述［J］.山西機(jī)械，2003，（1）.

［4］周林，殷俠.數(shù)據(jù)采集與分析技術(shù)［M］.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2005.

［5］張小牛，侯國(guó)平，趙偉.虛擬儀器技術(shù)回顧與展望［J］.測(cè)控技術(shù)，2000，（9）.

［6］蘇建修.高速切削關(guān)鍵技術(shù)［J］.機(jī)電國(guó)際市場(chǎng)，2001，（11）.

第8篇：虛擬儀器技術(shù)論文范文

關(guān)鍵詞：Web虛擬實(shí)驗(yàn)室 體系結(jié)構(gòu) 混合模式 工作流程

中圖分類號(hào)：TP368 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416(2011)12-0149-02

1、引言

基于Web的虛擬實(shí)驗(yàn)室是一種異構(gòu)問題的解決環(huán)境，它使得處于不同位置的學(xué)習(xí)者可以同時(shí)對(duì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)工作。為了提高實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和負(fù)載均衡，實(shí)驗(yàn)中所需的虛擬元件和虛擬儀器可以由分布在不同應(yīng)用服務(wù)器上的組件進(jìn)行控制和管理，這些組件同時(shí)可以對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理、仿真計(jì)算和顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果等。從技術(shù)上看，基于Web的虛擬實(shí)驗(yàn)室實(shí)質(zhì)上是Web技術(shù)與分布式對(duì)象中間件技術(shù)的結(jié)合，即Web分布式系統(tǒng)。

傳統(tǒng)的Web系統(tǒng)中，客戶機(jī)與服務(wù)器之間通信流量較大時(shí)容易在Web服務(wù)器處形成“瓶頸”，造成響應(yīng)速度減慢；同時(shí)由于系統(tǒng)不具備擴(kuò)展性，一旦客戶端日益增多的業(yè)務(wù)處理請(qǐng)求超過應(yīng)用服務(wù)對(duì)象所能承受的負(fù)荷，整個(gè)系統(tǒng)就無法正常運(yùn)行。

分布式對(duì)象中間件技術(shù)允許在不同機(jī)器上的組件對(duì)象相互傳遞消息。就客戶而言，無需了解服務(wù)器組件是用哪種語言建立、運(yùn)行在何種操作系統(tǒng)、硬件平臺(tái)之上，只需知道該組件的名字和該組件的標(biāo)準(zhǔn)接口，就能夠高效、可靠、透明地進(jìn)行互操作。同時(shí)，分布式組件易于管理，當(dāng)對(duì)一個(gè)組件作出改動(dòng)、升級(jí)時(shí)，應(yīng)用程序不必作任何變動(dòng)，也無須重新編譯整個(gè)應(yīng)用程序，大大提高了軟件系統(tǒng)開發(fā)的效率、質(zhì)量、可維護(hù)性和可重用性。

因此，基于分布式對(duì)象中間件技術(shù)的Web解決方案，能提高Web虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的靈活性、安全性、可維護(hù)性和負(fù)載均衡，以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性、保密性和較高的實(shí)時(shí)性。

2、系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分析

為了減小系統(tǒng)的開銷，提高系統(tǒng)的效率，用戶界面使用瀏覽器，用戶信息管理、實(shí)驗(yàn)基本信息管理等由Web服務(wù)器直接完成，系統(tǒng)應(yīng)選擇B/S模式；為了實(shí)現(xiàn)組件化軟件的設(shè)計(jì)，提高虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的靈活性、安全性、負(fù)載均衡和可擴(kuò)展性，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)選擇多層分布式Web模式；為了克服多層分布式Web模式在客戶機(jī)與服務(wù)器之間通信流量較大時(shí)，在Web服務(wù)器處形成“瓶頸”，客戶應(yīng)當(dāng)減少對(duì)Web服務(wù)器的訪問，而使用嵌入瀏覽器的ActiveX控件直接與分布在不同應(yīng)用服務(wù)器上的組件交互，系統(tǒng)應(yīng)選擇三層C/S模式。

2.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于這樣一種特殊的體系結(jié)構(gòu)需求，本系統(tǒng)采用了B/S模式、三層C/S模式與多層分布式Web模式相結(jié)合的體系結(jié)構(gòu)。該體系結(jié)構(gòu)既融合了傳統(tǒng)Web模式的優(yōu)點(diǎn)，又克服了它們各自的缺點(diǎn)，使Web虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)具有更高的效率、更大的靈活性、更好的可伸縮性以及可維護(hù)性。整個(gè)Web虛擬實(shí)驗(yàn)室由客戶端、Web服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器四部分組成，見圖1。

該結(jié)構(gòu)與多層Web模式的主要區(qū)別表現(xiàn)在：Web服務(wù)器不再僅處于應(yīng)用服務(wù)器的前端，而有相對(duì)的獨(dú)立性。當(dāng)客戶使用HTTP協(xié)議向Web服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求并經(jīng)過認(rèn)證后，就可以使用ActiveX控件通過DCOM協(xié)議直接與應(yīng)用服務(wù)器交互，這樣可以解決Web服務(wù)器的“瓶頸”問題。各部分的實(shí)際功能描述如下：

(1)客戶端。客戶端只需配備支持ActiveX的瀏覽器就可通過Internet登陸虛擬實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站，向Web服務(wù)器提出實(shí)驗(yàn)請(qǐng)求；登陸成功以后，瀏覽器會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，從Web服務(wù)器中自動(dòng)載入包含了ActiveX控件的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)頁；客戶端在Windows注冊(cè)表中注冊(cè)ActiveX控件，并對(duì)控件進(jìn)行初始化；最后瀏覽器啟動(dòng)ActiveX控件，通過接口調(diào)用應(yīng)用服務(wù)器的相關(guān)組件開始實(shí)驗(yàn)。

(2)Web服務(wù)器。Web服務(wù)器主要作用是提供用戶認(rèn)證管理、ActiveX控件管理、實(shí)驗(yàn)信息管理、與應(yīng)用服務(wù)器之間信息交換以及將虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)以網(wǎng)站的形式在網(wǎng)絡(luò)中。

(3)應(yīng)用服務(wù)器。應(yīng)用服務(wù)器實(shí)質(zhì)上是由位于調(diào)度服務(wù)器和多個(gè)實(shí)驗(yàn)服務(wù)器上的不同功能的COM/DCOM組件構(gòu)成。其主要作用是控制和管理虛擬元件、虛擬儀器、實(shí)驗(yàn)操作管理、實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、負(fù)責(zé)調(diào)度管理；協(xié)調(diào)客戶端、Web服務(wù)器、實(shí)驗(yàn)服務(wù)器端、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端的相互通信。

調(diào)度服務(wù)器根據(jù)用戶申請(qǐng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及相關(guān)實(shí)驗(yàn)服務(wù)器的狀態(tài)進(jìn)行任務(wù)分配，連接到某個(gè)實(shí)驗(yàn)服務(wù)器；實(shí)驗(yàn)服務(wù)器對(duì)相關(guān)設(shè)備的基本信息進(jìn)行維護(hù)，并判斷使用狀態(tài)，指定實(shí)驗(yàn)任務(wù)；客戶機(jī)直接使用DCOM協(xié)議在指定的實(shí)驗(yàn)服務(wù)器開始實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)完成后將實(shí)驗(yàn)結(jié)果傳給客戶。

(4)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器是整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分，存儲(chǔ)并維護(hù)著整個(gè)系統(tǒng)中與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的所有可用信息和數(shù)據(jù)。它的主要作用是配合用戶管理、虛擬儀器庫管理、規(guī)則庫管理、算法庫管理、動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁的生成以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理。

2.3 本設(shè)計(jì)方案的優(yōu)勢(shì)

充分利用了多層分布式Web模式使系統(tǒng)具有連接緩沖、負(fù)載均衡、安全管理的功能，以及克服了Web服務(wù)器做為系統(tǒng)使用的瓶頸問題。

利用DCOM提供的資源池管理、對(duì)共享資源的序列化訪問、事務(wù)的同步處理等基礎(chǔ)設(shè)施的服務(wù)，僅專注于企業(yè)業(yè)務(wù)邏輯的開發(fā)，使得我們大大縮短系統(tǒng)開發(fā)周期。

利用ActiveX控件可以方便地使用客戶機(jī)的本地資源，這樣，復(fù)雜的設(shè)計(jì)過程均由客戶機(jī)來完成，從而簡(jiǎn)化了服務(wù)端的設(shè)計(jì)，降低了服務(wù)器的負(fù)載，同時(shí)也加快了虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的響應(yīng)速度，增強(qiáng)了實(shí)時(shí)性和交互性。

由于COM/DCOM、ActiveX、IIS、等技術(shù)都是都是由Microsoft公司提出的，因此它們之間具有很好的兼容性。Microsoft公司具有強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力，這些技術(shù)十分成熟，開發(fā)工具也比較豐富，實(shí)現(xiàn)起來很容易。

3、系統(tǒng)的工作流程

結(jié)合上述的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及開發(fā)技術(shù)，本系統(tǒng)的工作過程描述如下：

(1)客戶使用瀏覽器向Web服務(wù)器申請(qǐng)實(shí)驗(yàn)服務(wù);(2)Web服務(wù)器通過數(shù)據(jù)庫服務(wù)器對(duì)用戶身份進(jìn)行驗(yàn)證，如果是合法用戶，批準(zhǔn)請(qǐng)求，并將相關(guān)實(shí)驗(yàn)的ActiveX控件傳送給客戶，否則拒絕進(jìn)入；(3)Web服務(wù)器使用DCOM協(xié)議連接調(diào)度服務(wù)器，調(diào)度服務(wù)器選擇合適的實(shí)驗(yàn)服務(wù)器分配給客戶，客戶使用ActiveX控件直接連接相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)服務(wù)器；(4)客戶進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)后，如果是新建實(shí)驗(yàn)則從實(shí)驗(yàn)列表中選擇實(shí)驗(yàn)，如果是繼續(xù)以前未完成的實(shí)驗(yàn)則從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中下載保存過的實(shí)驗(yàn)，然后再繼續(xù)。(5)客戶使用ActiveX控件選擇虛擬元件和虛擬儀器，搭建實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和編輯；(6)客戶將用戶的操作及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以文本文件的形式傳給實(shí)驗(yàn)服務(wù)器，服務(wù)器從中解析出相應(yīng)的信息，對(duì)客戶操作進(jìn)行審查。(7)如果審查通過，實(shí)驗(yàn)服務(wù)器再使用軟件技術(shù)對(duì)各種實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行仿真，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)，向客戶端以仿真方式顯示回傳結(jié)果數(shù)據(jù)；并向數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中存入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。否則返回錯(cuò)誤信息，重新開始實(shí)驗(yàn)。(8)服務(wù)器端的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫提供了可共享的虛擬元件庫、虛擬儀器庫、規(guī)則庫、仿真算法庫和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫等。(9)特殊（教師、管理員）用戶能夠創(chuàng)建新實(shí)驗(yàn)、制訂實(shí)驗(yàn)步驟并存為實(shí)驗(yàn)?zāi)０?，?chuàng)建新器件并加入儀器庫中供用戶以后使用。(10)系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)教師、學(xué)生信息及實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的管理。

系統(tǒng)的工作流程如圖2所示。

4、結(jié)語

本文以分布式對(duì)象中間件技術(shù)、Web技術(shù)為依據(jù)，采用的多層分布式Web模式、B/S模式和三層C/S模式相混合的體系結(jié)構(gòu)，Microsoft公司的Window NT為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，通過IIS來組建Web服務(wù)器，采用ASP創(chuàng)建Web頁，使用VB的ActiveX技術(shù)實(shí)現(xiàn)客戶端的實(shí)驗(yàn)編輯界面，使用VC++中的ATL開發(fā)服務(wù)器端的COM/DCOM組件，形成一套較為合理的構(gòu)建Web虛擬實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)解決方案。該技術(shù)方案在業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)訪問層利用DCOM提供的強(qiáng)大的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，形成了基于DCOM的混合的多層分布式體系結(jié)構(gòu)的開發(fā)方法。

參考文獻(xiàn)

[1]Du GaoPeng,“Research of Communication and Scheduling Management Technologies for Virtual Laboratory.,” Northwestern Ploytechnical University, 2006 (In Chinese), unpublished.

[2]KOUZES RT,MYERS JD, WULF WA.Doing science on the Internet [J].IEEE Computer Society,1996,29(8):40-46.

[3]GUO Li, LI Ning, GUO Yan, et al. The Virtual Lab System［J］.The Journal of China Universities of Posts and Telemunications,2003,10（2）：81-84.

第9篇：虛擬儀器技術(shù)論文范文

中國(guó)儀器儀表行業(yè)協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)朱明凱指出，“現(xiàn)代儀器制造柔性研發(fā)平臺(tái)的創(chuàng)建及系列產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用”，無論是參數(shù)設(shè)計(jì)，還是相關(guān)產(chǎn)品制造，均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，項(xiàng)目榮獲2007年度國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)是實(shí)至名歸。

團(tuán)結(jié)志業(yè)，金石為開

項(xiàng)目牽頭人徐小力教授長(zhǎng)期從事機(jī)電系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)領(lǐng)域的研究和教學(xué)工作，在機(jī)電系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控、故障診斷及發(fā)展預(yù)測(cè)等技術(shù)研究方面頗有一番獨(dú)到的見解，為推動(dòng)我國(guó)光機(jī)電一體化的現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)的發(fā)展做出了突出貢獻(xiàn)。

近年來，徐小力教授完成或承擔(dān)了一批國(guó)家級(jí)、省部級(jí)科研課題以及與企業(yè)合作的重要科技項(xiàng)目，取得了一批具有創(chuàng)新性、先進(jìn)性和實(shí)用性的研究成果，多項(xiàng)新技術(shù)經(jīng)鑒定達(dá)到國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水平，一些新技術(shù)已經(jīng)產(chǎn)品化和產(chǎn)業(yè)化，研究成果廣泛應(yīng)用于制造業(yè)、機(jī)械電子、儀器儀表以及能源開發(fā)和環(huán)境保護(hù)等許多領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。除進(jìn)行科研外，他還組織了國(guó)際自動(dòng)化測(cè)試與儀器儀表學(xué)術(shù)會(huì)議ISTAI，全國(guó)設(shè)備監(jiān)測(cè)與診斷學(xué)術(shù)會(huì)議等國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)會(huì)議，并總結(jié)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在國(guó)內(nèi)外發(fā)表學(xué)術(shù)論文百余篇，為促進(jìn)機(jī)電系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)發(fā)展以及國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)交流發(fā)揮了積極作用。

在不斷地努力下，他主持完成的研究成果先后榮獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、中國(guó)機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)等多項(xiàng)獎(jiǎng)他所率領(lǐng)的機(jī)械電子工程學(xué)科團(tuán)隊(duì)被評(píng)為北京市高校學(xué)術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)；而他本人也先后被授予“中國(guó)機(jī)械工業(yè)科技專家”、“北京市高校拔尖創(chuàng)新人才”、“北京市人才強(qiáng)教計(jì)劃資助高層次人才”等榮譽(yù)稱號(hào)，并于1999年起享受政府特殊津貼。

而在“現(xiàn)代儀器制造柔性研發(fā)平臺(tái)的創(chuàng)建及系列產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用”項(xiàng)目中，他與各單位的教授、研究人員，工程技術(shù)人員相結(jié)合，形成了一支精英隊(duì)伍?！瓣?duì)伍”中，涉及部門，人員眾多，僅北京信息科技大學(xué)就囊括了機(jī)電系統(tǒng)測(cè)控北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、傳感器北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、自動(dòng)化學(xué)院、光電信息與通信工程學(xué)院及機(jī)電工程學(xué)院等在內(nèi)的多個(gè)科研組，此外，他們還聯(lián)合北京光學(xué)儀器廠、北京京航公司，使這支隊(duì)伍不僅形成了產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的優(yōu)勢(shì)，還具有老中青結(jié)合的特點(diǎn)。

他們追求自主研發(fā)和創(chuàng)新，努力實(shí)現(xiàn)科技與經(jīng)濟(jì)的結(jié)合，注重科技成果的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用推廣，二十余年來，一絲不茍地執(zhí)著于基礎(chǔ)技術(shù)研究的沉淀和積累。不知有多少個(gè)節(jié)假日在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，不知有多少人帶病上陣，又不知有多少人克服家庭困難堅(jiān)守在自己的崗位上，才有了如今項(xiàng)目的成功。

推陳出新，技術(shù)制勝

“現(xiàn)代儀器制造柔性研發(fā)平臺(tái)的創(chuàng)建及系列產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用”是徐小力教授攜項(xiàng)目組多年合作的結(jié)晶。

針對(duì)現(xiàn)代儀器制造具有高技術(shù)、多品種和小批量的特點(diǎn)，項(xiàng)目組提出了面向現(xiàn)代儀器制造的柔性研發(fā)系統(tǒng)理念――IFDS(Instrumentation Flexible Developing System)，并創(chuàng)建了一種可兼容，可擴(kuò)展、可升級(jí)和可重構(gòu)的開放式柔性研發(fā)平臺(tái)體系。這一研發(fā)平臺(tái)以光機(jī)電一體化技術(shù)、現(xiàn)代傳感及檢測(cè)技術(shù)、智能化監(jiān)測(cè)分析技術(shù)等為核心技術(shù)，構(gòu)建了適合現(xiàn)代儀器系統(tǒng)研發(fā)的柔性集成體系，通過資源集成、信息交換機(jī)制、系統(tǒng)接口、總線控制和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)資源的共享和有機(jī)融合，為傳統(tǒng)儀器系列產(chǎn)品的技術(shù)改造和提升、新型現(xiàn)代化智能化儀器系統(tǒng)的自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)和快速柔性研發(fā)提供了新的模式和基礎(chǔ)技術(shù)裝備。

該項(xiàng)目以本次研究中完成的研發(fā)平臺(tái)作為主要的技術(shù)裝備，創(chuàng)造了分層次改造和提升傳統(tǒng)儀器產(chǎn)品的技術(shù)途徑，實(shí)現(xiàn)了對(duì)儀器系統(tǒng)的快速集成創(chuàng)新和柔性開發(fā)，顯著提升了儀器產(chǎn)品研發(fā)的技術(shù)水平，有效縮短了開發(fā)周期，降低了開發(fā)成本，提高了儀器制造適應(yīng)市場(chǎng)的快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。

應(yīng)用柔性研發(fā)平臺(tái)項(xiàng)目組研制了一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的現(xiàn)代儀器，包括光電分析儀器類、傳感器及檢測(cè)儀器類，設(shè)備安全監(jiān)控系統(tǒng)類等3類10個(gè)系列50余種新產(chǎn)品。

其中，多項(xiàng)研究成果獲得國(guó)家專利和國(guó)家發(fā)明專利，其多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)經(jīng)專家鑒定達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平或國(guó)際先進(jìn)水平。本項(xiàng)研究成果被授予2007年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，相關(guān)研究成果還榮獲中國(guó)機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)一項(xiàng)、二等獎(jiǎng)三項(xiàng)，兵器工業(yè)集團(tuán)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)一項(xiàng)，北京市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)三項(xiàng)，國(guó)防科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)二項(xiàng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。

同時(shí)，在產(chǎn)學(xué)研一體化指導(dǎo)思想下，項(xiàng)目組著力進(jìn)行了新技術(shù)的產(chǎn)品化和產(chǎn)業(yè)化，新產(chǎn)品已在機(jī)械電子、醫(yī)藥衛(wèi)生、石化、資源、環(huán)保、航天、材料等有關(guān)國(guó)計(jì)民生的許多行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用，不僅提升了重要儀器制造企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力、核心競(jìng)爭(zhēng)能力和可持續(xù)開發(fā)能力，而且這些新技術(shù)具有進(jìn)一步推廣應(yīng)用的價(jià)值，有利于促進(jìn)我國(guó)現(xiàn)代儀器和裝備制造業(yè)的振興和發(fā)展。

讓成果說話

利用研發(fā)平臺(tái)提供的虛擬儀器系統(tǒng)、新型微處理器開發(fā)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、智能分析軟件包及配套儀器設(shè)備等有關(guān)研發(fā)的環(huán)境和資源，完成了該產(chǎn)品的研發(fā)工作。

首先，該項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)外首先開發(fā)了基于虛擬儀器的熱分析儀，膨脹儀系列產(chǎn)品，利用虛擬儀器資源明顯提高了數(shù)字化智能化和網(wǎng)絡(luò)化水平；新系統(tǒng)分析準(zhǔn)確、體積小，重量輕，成本低、操作方便及界面友好。

其次，在光電直讀測(cè)差計(jì)研發(fā)中，項(xiàng)目組摒棄了以往人工操作繁瑣、易產(chǎn)生人為誤差以及低檔單片機(jī)功能單一、精度低且不穩(wěn)定的缺陷，重新構(gòu)建了以高檔嵌入式系統(tǒng)為核心的測(cè)控單元，提高了可靠性和測(cè)量精度，首先在同類產(chǎn)品上實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)配色、智能數(shù)據(jù)處理、大屏幕漢字顯示及主機(jī)與便攜機(jī)聯(lián)結(jié)等。

而在光柵單色儀和分光光度計(jì)上，他們又首先在同類產(chǎn)品上構(gòu)建實(shí)時(shí)多任務(wù)集成化操作環(huán)境并構(gòu)成嵌入式處理器為核心的測(cè)控系統(tǒng)。

總之，柔性研發(fā)平臺(tái)以光機(jī)電一體化技術(shù)、現(xiàn)代傳感及檢測(cè)技術(shù)、智能化監(jiān)測(cè)分析技術(shù)等為核心技術(shù)，借助先進(jìn)的儀器設(shè)備資源，構(gòu)建了適合現(xiàn)代儀器系統(tǒng)研發(fā)的柔性集成體系，并通過信息交換機(jī)制、系統(tǒng)接口，總線控制和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)實(shí)現(xiàn)了軟硬件資源的共享和有機(jī)融合，為傳統(tǒng)儀器系列產(chǎn)品的技術(shù)改造和提升、新型現(xiàn)代化智能化儀器系統(tǒng)的自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)和快速柔性研發(fā)提供了新的模式和技術(shù)裝備。

該系列研究成果在數(shù)字化、智能化技術(shù)分析層次提升了行業(yè)主要骨干企業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)品的技術(shù)水平和開發(fā)能力，成功地開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的光電分析儀器新型系列產(chǎn)品。研究成果體現(xiàn)了產(chǎn)品化和產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)，已廣泛應(yīng)用于環(huán)

境保護(hù)、生物制藥、航天科技、微電子，材料，紡織、化工、印刷，建筑、冶金，陶瓷、食品、家電等行業(yè)，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

在實(shí)踐中成長(zhǎng)

小行業(yè)、大智慧，面對(duì)國(guó)外產(chǎn)品占據(jù)我國(guó)高中檔儀器大部分市場(chǎng)的被動(dòng)局面，“現(xiàn)代儀器制造柔性研發(fā)平臺(tái)的創(chuàng)建及系列產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用”的成功，從國(guó)家和產(chǎn)業(yè)需求出發(fā)，通過產(chǎn)學(xué)研合作，在國(guó)家、地方及企業(yè)等科研項(xiàng)目的支持下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)儀器系統(tǒng)的快速集成創(chuàng)新和柔性開發(fā)，顯著提升了儀器產(chǎn)品研發(fā)的技術(shù)水平，縮短了開發(fā)周期，降低了開發(fā)成本，提高了儀器制造企業(yè)適應(yīng)市場(chǎng)的快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。

在“科技與經(jīng)濟(jì)結(jié)合”的戰(zhàn)略思想指導(dǎo)下，從項(xiàng)目研發(fā)的最初，項(xiàng)目組就很注重成果的轉(zhuǎn)化。而與北京光學(xué)儀器廠以及京航公司的合作，使得產(chǎn)業(yè)化有了得天獨(dú)厚的平臺(tái)。

作為項(xiàng)目合作單位，北京光學(xué)儀器廠首先進(jìn)行了產(chǎn)品的生產(chǎn)應(yīng)用。該系列產(chǎn)品在該廠投入應(yīng)用三年來，銷售收入連年遞增，在這個(gè)以多品種、小批量為特點(diǎn)的中小型儀器產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)中取得了突出業(yè)績(jī)。

大慶油田有限責(zé)任公司也對(duì)該項(xiàng)目的相關(guān)產(chǎn)品津津樂道。該企業(yè)在生產(chǎn)中使用了新型熱分析儀器，主要利用這種儀器來測(cè)定原油分離中使用的多組分催化劑的成分以及對(duì)渣油和瀝青進(jìn)行吸氧老化試驗(yàn)，建立試樣熱性能方面的特性曲線等工作。使用過程中他們發(fā)現(xiàn)該儀器精準(zhǔn)性、重復(fù)性高，利用熱重分析方法，對(duì)催化劑失活的原因分析準(zhǔn)確可靠，根據(jù)失活點(diǎn)特性，為催化劑的研制和再生提供了理論依據(jù)。使用單位認(rèn)為，該儀器的性價(jià)比高，價(jià)格不到國(guó)外同類產(chǎn)品的四分之一，實(shí)現(xiàn)的熱分析試驗(yàn)功能卻幾乎達(dá)到了國(guó)外產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。