虚拟仪器技术测试分析论文

摘要：随着经济的发展，科学技术水平的提高，现我国工业化水平不断上升，机械产品的一体化及自动化生产程度也越来越高。为保证机械产品的质量，我们就需要对机械产品进行测试，此时就需要用到机械工程测试系统，工程测试系统所测试的结果直接影响着机械产品的质量。今天小编为大家精心挑选了关于《虚拟仪器技术测试分析论文(精选3篇)》，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。

虚拟仪器技术测试分析论文 篇1：

虚拟仪器及其在机械工程测试技术中的应用

摘要：借鉴虚拟仪器概念，阐述了将虚拟仪器思想应用于机械工程而构成的虚拟式通用性测试系统技术及其关键问题，提出了相应的硬件和软件设计结构，为机械工程领域的信号测试与分析提供了新的实用手段。

关键词：虚拟仪器；集成测试；测试软件；测试系统

0引言

在测试分析的领域中，利用模拟信号进行信息处理的传统方式已逐渐被数字信号处理方式所替代，数字信号处理成为目前使用最为广泛的信息处理方式。但市场上数字化、智能化的测试仪器复杂多样，它们之间的连接非常复杂，使得测试工作的效率大大降低，并且存在很多硬件及软件的冗余现象。在这种背景下，虚拟仪器的发明使测试技术又向前迈进了一步。

1机械工程测试技术的发展

现代工程测试技术是指人们利用专门的仪器设备，通过对研究对象进行试验、测量之后再进行相關运算及分析等，获得人们所需要的研究对象的相关信息，使得人们能够通过对信息流的控制来实现对能量流及物质流的控制。现代科学技术的不断发展带动了机械工程测试技术向前进步，但同时也要求有更高的机械工程测试技术与之匹配。现代工程测试技术已逐渐从原来的单一学科慢慢转变为多学科之间的相互借鉴及渗透，使得现代工程测试技术形成一个各学科内容相互渗透的综合性测试系统。

工程测试系统是工业系统研发、应用及教学过程当中重要的组成部分，所以对工程测试系统的要求越来越复杂[1]。传统的工程测试系统功能比较简单，对于很多需要的软件或硬件资源都不能兼容或进行共享，这不但加大了测试所需要的成本，而且也限制了测试范围，测试参数的精准度也大大下降。在这种情况下，人们急需要一套能够综合各学科、功能多样、系统完善且测量精准的测试系统来满足应用新技术的需要，而虚拟仪器在这种需求下应运而生。传统仪器与虚拟仪器的构成比较如图1所示。

2虚拟仪器的基本概念

虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。自1986年问世以来，世界各国的工程师们都已将NI LabVIEW图形化开发工具用于产品设计周期的各个环节，改善了产品质量，缩短了产品投放市场的时间，并提高了产品开发和生产的效率。使用集成化的虚拟仪器环境与现实世界的信号相连，分析数据以获取实用信息，共享信息成果，有助于在较大范围内提高生产效率。

虚拟仪器中有硬件及软件，硬件用来实现信号的输入及输出，而软件则用来体现整个系统在运行时的关键技术及功能。虚拟仪器可在利用同一个硬件系统的前提下，通过利用不同的软件来提供不同的测量仪器所需要的功能。虚拟仪器不但实现了测试功能的软件化，而且其面板控制也都是通过软件来完成的，简单来说，虚拟仪器的最重要核心就是软件系统，通过软件可对各种仪器进行定义。

虚拟仪器所带的测量仪器主要用来采集数据，同时还肩负着测试及分析数据、输出显示结果等功能。其中数据的分析及其结果输出都是通过软件系统来实现的，所以如果能在外部提供一套完整的用于采集数据的硬件，就可利用计算机来组成一套测量仪器。这种利用计算机来构成的数字化测量仪器被称为“虚拟仪器”。虚拟仪器系统如图2所示。

在实际的操作当中，可以根据具体的测试需要将所用到的模块化硬件插入计算机的总线槽内，这样可同时将仪器的测试功能以及用来模拟画面的面板控制都转变成软件模块，然后将计算机硬件上的资源进行充分共享，就能在计算机的帮助及协调下将机械工程的测试、计算、数据处理及分析、数据存储及取用、数据显示及回放一步到位地完成。而且还能在实现数据打印的同时对数据进行管理，这样就将传统仪器中存在的问题都解决了。

3虚拟仪器的构成及特点

3.1虚拟仪器系统的构成

虚拟仪器由硬件设备与接口、设备驱动软件和虚拟仪器面板组成。其中，硬件设备与接口可以是各种以PC为基础的内置功能插卡、通用接口总线接口卡、串行口、VXI总线仪器接口等设备，也可以是其他各种可程控的外置测试设备。设备驱动软件是直接控制各种硬件接口的驱动程序，虚拟仪器通过底层设备驱动软件与真实的仪器系统进行通讯，并以虚拟仪器面板的形式在计算机屏幕上显示与真实仪器面板操作元素相对应的各种部件。用户用鼠标操作虚拟仪器的面板就如同操作真实仪器一样真实、方便[2]。

3.1.1虚拟仪器系统的硬件构成

虚拟仪器的硬件系统一般分为计算机硬件平台和测控功能硬件。计算机硬件平台可以是各种类型的计算机，如台式计算机、便携式计算机、工作站及嵌入式计算机等。它管理着虚拟仪器的软件资源，是虚拟仪器的硬件基础。因此，计算机技术在显示、存储能力、处理器性能、网络和总线标准等方面的发展，导致了虚拟仪器系统的快速发展。

按照测控功能硬件的不同，VI可分为DAQ、GPIB、VXI、PXI和串口总线5种标准体系结构，它们主要完成对被测输入信号的采集、放大和模/数转换。

3.1.2虚拟仪器系统的软件构成

测试软件是虚拟仪器的主心骨。NI公司在提出虚拟仪器概念并推出第一批实用成果时，就以“软件就是仪器”来表达虚拟仪器的特征，强调软件在虚拟仪器中的重要位置。NI公司从一开始就推出了丰富而又简洁的虚拟仪器开发软件。使用者可以根据不同的测试任务，在虚拟仪器开发软件的提示下编制不同的测试软件，来实现技术复杂的测试任务。在虚拟仪器系统中用灵活强大的计算机软件代替传统仪器的某些硬件，特别是系统中应用计算机直接参与测试信号的产生和测量特性的分析，使仪器中的一些硬件甚至整个仪器从系统中消失，而由计算机的软硬件资源来完成它们的功能。虚拟仪器测试系统的软件主要分为以下4个部分。

（1） 仪器面板控制软件。仪器面板控制软件即测试管理层，是用户与仪器之间交流信息的纽带。利用计算机强大的图形化编程环境，使用可视化的技术，从控制模块上选择所需的对象，放在虚拟仪器的前面板上。

（2） 数据分析处理软件。利用计算机强大的计算能力和虚拟仪器开发软件功能强大的函数库可以极大提高虚拟仪器系统的数据分析处理能力，节省开发时间。

（3） 仪器驱动软件。虚拟仪器驱动程序是处理与特定仪器进行控制通信的一种软件。仪器驱动器与通信接口及使用开发环境相联系，它提供一种高级、抽象的仪器映像，以及特定的使用开发环境信息。仪器驱动器是虚拟仪器的核心，是用户完成对仪器硬件控制的纽带和桥梁。虚拟仪器驱动程序的核心是驱动程序函数/VI集，函数/VI是指组成驱动的模块化子程序。驱动程序一般分为两层，底层是仪器的基本操作，如初始化仪器配置仪器输入参数、收发数据及查看仪器状态等。高层是应用函数/VI层，它根据具体测量要求调用底层的函数/VI。

（4） 通用I/O接口软件。在虚拟仪器系统中，I/O接口软件作为虚拟仪器系统软件结构中承上启下的一层，其模块化与标准化越来越重要。VXI总线即插即用联盟，为其制定了标准，提出了自底向上的I/O接口软件模型即VISA。作为通用I/O标准，VISA具有与仪器硬件接口无关性的特点， 即这种软件结构是面向器件功能而不是面向接口总线的。应用工程师为带GPIB接口仪器所写的软件，也可以用于VXI系统或具有RS232接口的设备，这样不但大大缩短了应用程序的开发周期，而且彻底改变了测试软件开发的方式和手段。

3.2虚拟仪器系统软面板的设计标准

虚拟仪器软面板是用户用来操作仪器、与仪器进行通信、输入参数设置以及输出结果显示的用户接口。其设计准则如下。

（1） 按照VPP规范设计软面板，使面板具有标准化、开放性和可移植性。

（2） 根据测试要求确定仪器功能。根据测试任务确定仪器软面板具体测试、测量功能以及开关、控制等设置要求。

（3） 用面向对象的设计方法设计软面板。按照面向对象的设计思想，一个虚拟仪器集成系统由多个虚拟仪器组成，每个虚拟仪器均由软面板控制。软面板由大量的虚拟控件组成。

3.3虚拟仪器的特点

在机械工程测试系统中应用虚拟仪器，从根本上打破了传统测试仪器的功能设定及实现。传统测试仪器的功能都由厂家来设定，其测试的对象也是固定的，另外，仪器所能完成的任务也比较单一。然而应用虚拟仪器的机械工程测试系统实现了功能的自定义，用户可利用不同的编程语言在不违反使用规则的前提下对各功能模块进行变换、自由组合，以实现不同用户的测试目标，满足不同用户的个性化需求。另外，运用虚拟仪器的机械工程测试系统相比于传统的测试系统来说，实现了各功能的软件化，在很大程度上减少了研发及运用硬件的成本，同时还减少了资源及能源的消耗，在保护了环境的同时还促进了企业的发展。在未来的机械工程测试系统当中，虚拟仪器的使用将成为主流，并有着广阔的发展及应用前景。

4虚拟仪器在机械工程测试技术中的应用

虚拟仪器的发展非常迅速，已广泛应用于各个领域。而在机械工程测试系统中应用虚拟仪器，通常来说是根据用户的具体测试需求来对系统的软件及硬件进行设计，以实现不同的检测需求，同时针对检测结果进行分析。在这方面，美国的弗吉尼亚州技术公司有了一定成就，其利用虚拟技术研发出了一种用来测量MEMS中硅片厚度的光学测微计，可分辨到微米级别。该系统主要是通过数据采集卡将模拟信号及数字信号输出，从而实现对激光器的控制，另外它是利用图像采集卡来获取晶体图像的，而对于x、y坐标的控制则是通过PCStep4CX来实现的。除此之外最重要的是，对于数据的分析及其结果的显示及控制是通过利用LabVIEW图形化的编程语言得以实现。

4.1机械工程测试系统的硬件

利用虚拟仪器测试机械产品是否达标主要需要对以下参数进行测量：振动幅度、油压力的最大值、平均值及变化规律、振动频率、发动机的转速与振动力之间的关系[34]。根据所要测试的参数，可进行如下设计。

结合虚拟仪器技术的有关设计思路及检测的需求，需要用到的硬件有：传感器、动态应变仪、A/D转换及计算机。其中的拉压力传感器主要用来对振动力的变化进行检测，压力传感器则是用来对系统的压力进行检测，位移传感器用来对振动的幅度进行检测，而数字式光电转速计用来对发动机的转速进行测量，计算机用来对整个测试内容和所需量程进行控制。

4.2机械工程测试系统的软件

软件部分是虚拟仪器最关键的组成部分，主要由系统程序以及应用程序构成。软件功能的编程主要是利用LabVIEW来实现，用户接口则利用图形的方式来实现，这给用户带来了便利，用户可将系统当作按键仪器，根据自己的测试需求来选择不同的测试功能，同时还可对数据的处理及分析方法进行选择，以上这些都体现了测试系统的方便、快捷。

5结语

机械工程测试系统可以利用虚拟仪器的技术思想及集成测试的优势，使得资源能够极大程度上地进行共享。借助计算机平台后，就可利用软件模块将计算机所拥有的资源以及系统硬件存在的测试功能，通过对软硬件模块的变换进行不同设置，从而让机械工程所需要的不同测试任务得以完成。这不但使测试功能多样化，而且很大程度上降低了测试成本，同时还为产品研发提供了技术保障，使研发效率得以提高。因此在未来机械工程测试技术的发展中，虚拟仪器的应用将逐渐成为主流，发挥巨大的作用。

参考文献：

[1]周文委，王涌，金燕.虚拟仪器技术及其教学应用[J]. 浙江工业大学学报， 2007，35（1）：6972.

[2]施寿生.基于虚拟仪器技术的测试系统构建[J]. 乐山师范学院学报，2007，22（5）：9899，109.

[3]林颖，常永贵，李文举，等.基于虚拟仪器的振动测试系统设计[J].机床与液压，2008，36（3）：131134.

[4]張文苑，秦志英.虚拟式振动测试系统的研发和应用[J]. 现代制造工程，2003（8）：6870.

[责任编辑：杜卫华]

作者：徐文山

虚拟仪器技术测试分析论文 篇2：

虚拟仪器及其在机械工程测试技术中的应用

摘 要：随着经济的发展，科学技术水平的提高，现我国工业化水平不断上升，机械产品的一体化及自动化生产程度也越来越高。为保证机械产品的质量，我们就需要对机械产品进行测试，此时就需要用到机械工程测试系统，工程测试系统所测试的结果直接影响着机械产品的质量。然而随着科学技术水平的不断提高，现在的机械工程测试系统呈现极强的复杂化，所以用于机械工程测试系统当中的技术也必须加以改善。文章分析了现代工程测试技术的发展情况，引入了虚拟仪器。接着阐述了虚拟食品的基本概念及其组成部分及特点，最后提出了虚拟仪器在机械工程测试技术当中的应用，同时还对其应用进行了总结并展望了其未来的发展。

关键词：虚拟仪器；机械工程；测试技术

引言

现代技术的发展主要是看计算机技术的进步，计算机技术的不断革新在很大程度上能牵动各行业的技术得以更新。随着科学技术的的发展，尤其是科学技术当中的信息科学技术、微电子技术及计算机技术的发展，现我国工业的发展日新月异。工业领域中的机械工程测试的能力、技术也不断得到更新。在测试分析的领域当中，传统的利用模拟信号来进行信息处理的方式已逐渐被数字信号处理方式所替代，现使用最为广泛的信息处理方式就是数字信号处理方法[1]。但是市场上数字化、智能化的测试仪器或是系统复杂多样，虽然其方便了测试工作，但其仪器之间的连接非常复杂使得测试工作的效率大大降低，并且存在很多硬件及软件的冗余现象。在这种背景下，虚拟仪器就被发明了出来，使得测试技术又向前迈进了一步。

1.机械工程测试技术的发展

现代工程测试技术是指人们利用专门的仪器设备，通过对研究对象进行试验、测量之后再进行相关运算及分析等，从而获得人们所需要的研究对象的相关信息，使得人们能够能过对信息流的控制来实现对能量流及物质流的控制的目的[2]。现代科学技术的不断发展带动了机械工程测试技术的向前进步，但同时也要求有更高的机械工程测试技术与之匹配，给机械工程测试技术也带来了挑战。现代工程测试技术已逐渐从原来的单一学科慢慢转变为多学科之间的相互借鉴及渗透，使得现代工程测试技术能够形成一个各学科内容相互渗透的综合性测试系统，传统的测试技术的方法、方式等都能得到更新及提升，让工程测试技术得到进一步地发展。

随着经济的发展，现我国工业已实现机电一体化及工业自动化，并且随着科学技术水平的提高，其一体化及自动化水平也越来越高，而工程测试系统是工业系统研发、应用及教学过程当中重要的组成部分，所以工程测试系统也要求越来越复杂。传统的工程测试系统其功能比较简单，对于很多需要用上的软件或是硬件资源都不能兼容或进行共享，这不但加大了进行测试所需要的成本，而且也限制了测试范围，同时测试参数的精准度也大大下降。在这种情况下，人们急需要一套能够综合各学科、功能多样、系统完善及测量精准的测试系统来满足应用新技术的需要，而虚拟仪器就是在这种需求下应运而生的。

2.虚拟仪器的基本概念

虚拟仪器的引入，主要是随着经济及科技的发展，现代工程测试系统需要一种技术能实现系统更新方便，保证机动运转的灵活性，能实现资源共享，系统功能强大，研发及应用成本低廉且拥有自主版权等一系列功能的前提下而提出来的。应用虚拟仪器的测试系统可以根据机械工程的具体测试需求，通过对系统模块的自由调换组合、对系统资源的重新配置，并将现有的标准化系统资源利用上，采取透明的方式来将机械工程测试技术的应用效率提高。

虚拟仪器当中有硬件及软件，硬件是用来实现信号的输入及输出，而软件则是用来体现整个系统在运行时的关键技术及功能[3]。虚拟仪器可在利用同一个硬件系统的前提下，通过利用不同的软件来提供不同的测量仪器所需要的功能。虚拟仪器不但实现了测试功能的软件化，而且其面板控制也都是通过软件来完成的，简单来说虚拟仪器的最重要核心就是软件系统，通过软件可对各种仪器进行定义，可以说软件系统就是虚拟仪器本身。

虚拟仪器中所带的测量仪器主要是用来采集数据，同时还肩负着测试及分析数据、输出显示结果等功能。其中数据的分析及其结果输出都是通过软件系统来实现的，所以如果能在外部提供一套完整的用于采集数据的硬件，就可利用计算机来组成一套测量仪器。我们把这种利用计算机来构成的数字化测量仪器叫做“虚拟仪器”[4]。

在实际的操作当中，我们可以根据具体的测试需要将所用到的模块化的硬件接口卡插入计算机的总线槽内，这样可同时将仪器的测试功能以及用来模拟画面的面板控制都转变成软件模块，然后将计算机硬件上的资源进行充分地共享，这样就能在计算机的帮助及协调下来将机械工程的测试、计算、数据处理及分析、数据存储及取用、数据显示及回放一步到位地完成，而且还能实现数据的打印同时对数据进行管理，这样就将传统仪器中所存在的问题都解决了，从而慢慢替代了传统的以硬件为主的测试系统。虚拟仪器的应用排在了传统测试技术的原有结构、测试模式及有关测试概念，使得机械工程测试技术有了质的飞跃，同时也体现了现代测试技术正朝智能化及软件化发展。虚拟仪器的应用将对产品的研发、提高生产效率以及教学过程当中的实验都产生世大的影响。

3.虚拟仪器的组成及特点

虚拟仪器主要是由硬件及软件共同组成，其具体组成结构可见图1。下面就从这两方面作具体分析。

图1 虚拟仪器具体组成结构

3.1硬件部分

由图1中我们可知，虚拟仪器主要是通过利用计算机来将传统测试仪器的测试功能进行软件化，也就是我们所说的将测试功能进行软件化的设计；同时要根据具体的测试需要将所用到的模块化的硬件接口卡插入计算机的总线槽内，还要通过利用传感器和测量电路来将测试对象与模块接口卡进行连接，这样一套完整的利用虚拟仪器来组成的测试系统就完成了。

另外我们还可通过利用不同的集成测试方法来把传统仪器所拥有的不同测试功能及面板控件等都集中在同一个软件平台上，这样我们就可以利用一台计算机而实现各种不同的工程测试功能，这不仅发挥了虚拟仪器的优势而且体现了利用虚拟仪器的测试效率。具体的实现结构可见图2。

图2 多功能虚拟仪器的构成

通过图2我们可知要实现不同一的测试功能只需要启动相对应的模块就可实现，相对于传统的机械工程测试仪器来说，其比较方便且性价比明显更高。其次，利用虚拟仪器可将计算机的硬件资源进行充分共享，从而使得新的测试仪器具有功能强大、智能化、高可靠性、操作界面简洁及方便推广等诸多优点。再次，运用虚拟仪器的测试仪器都测试功能都软件化了，因此用于制造及调试硬件的费用就大大减少了，从而使得研发及运用成本有了大幅度地下降，传统测试仪器当中的硬加工也逐渐转化成软件加工，所需要耗费的资源及能源在很大程度上就减少了，实现了环保及绿化的社会发展需求。再一个软件的升级非常快使得高科技信息含量大大增加从而使技术能够快速更新并具信息化。除此之外，因应用虚拟仪器实现了测试仪器自定义需求，用户可根据自己具体需求来任意组装系统从而实现不同的测试功能，使仪器具有强开放性、高参与性、个性化、系统模块化及标准化的特征。

3.2软件部分

软件部分是组成虚拟式测试系统的最关键部分，不同领域的编程人员可通过对不同编程语言 （比如说VB语言、VC语言、C++等）的利用，通过计算机来实现对信息进行处理、运算及分析等不同功能，同时还可通过面板控制来制造形象的动态旋钮、按钮、指示灯或是显示窗口等种操作界面[5]。软件的虚拟面板相当于传统测试系统当中的按键式仪器，但利用虚拟式测试系统可通过定义不同的系统功能而对数据处理及分析的方法进行选择，从而能获得各种不同的测试及分析所用的数据或是图形来帮助完成测试工作。虚拟仪器具体的软件结构可见图3。

图3 虚拟仪器的软件结构

从图3中我们可看到虚拟仪器具体的软件结构，其中频响测试的功能主要是通过利用传递函数的分析功能来实现的，其中包括测定频响函数及计算相干函数，另外还可以通过对构件的振动物性参数进行测定来使频响测试功能得以实现。示波器的功能主要是通过显示通道内所输入的信号，并对其进行波形存储及波形回放而实现的。而信号分析仪的功能主要体现于以下几个方面：对时域进行分析、对频域进行分析以及对AR谱进行分析等功能，在使用这些功能时，其都可通过信号分析仪在菜单或是工具条上进行方便的选择。另外软件体现的是多文档结构的风格，多分析窗体可将刷新情况同时显示出来，一种信号的改变可在不同的分析窗体中同时显示。

3.3虚拟仪器的特点

在机械工程测试系统中应用虚拟仪器从根本上打破了传统测试仪器的功能设定及实现。传统的测试仪器其功能都是由厂家来设定的，其所能测试的对象也是固定的，另外仪器所能完成的任务也比较单一。然而应用虚拟仪器的机械工程测试系统实现了功能的自定义，用户可利用不同的编程语言在不违反使用规则的前提下来对各功能模块进行变换、自由组合以实现不同用户的测试所需，满足了不同用户的个性化需求。另外比较重要的一点是，运用虚拟仪器的机械工程测试系统相比于传统的测试系统来说，其因实现了各功能的软件化，在很大程度上减少了研发及运用硬件的成本，同时还减少了资源及能源的消耗，保护了环境的同时还促进了企业的发展。这表明在未来的机械工程测试系统当中，虚拟仪器的使用将成为主流，其有着广阔的发展及应用前景。

4.虚拟仪器在机械工程测试技术中的应用

虚拟仪器的发展非常迅速，现其也广泛应用于各领域。而在机械工程测试系统当中应用虚拟仪器，通常来说是根据用户的具体测试需求来对系统的软件及硬件进行设计，以实现不同检测需求，同时针对检测结果进行分析。在这方面，美国的弗吉尼亚洲技术公司有了一定成就，其利用虚拟技术研发出了一种用来测量MEMS中硅片厚度的光学测微计，其可分辨到微米级别。该系统主要是通过数据采集卡来将模拟信号及数字信号输出，从而实现对激光器的控制，另外其是利用图像采集卡来获取晶体图像的，而对于x、y坐标的控制则是通过PC-Step-4CX来实现的。除此之外最重要的，对于数据的分析及其结果的显示及控制是通过利用LabVIEW图形化的编程语言来实现的。

4.1机械工程测试系统的硬件

下面我们以某一机械系统来了解虚拟仪器的具体应用。利用该系统来测试机械产品是否达标主要需要对以下参数进行测量：振动幅度、油压力的最大值、平均值及变化规律、振动频率、发动机的转速与振动力之间的关系。根据所要测试的参数，我们可进行如下设计。

结合虚拟仪器技术的有关设计思路及检测的需求，我们需要用到的硬件有：传感器、动态应变仪、A/D转换及计算机，其具体结构可见图4。其中的拉压力传感器主要是用来对振动力的变化进行检测；压力传感器则是用来对系统的压力进行检测；位移传感器是用来对振动的幅度进行检测；而数字式光电转速计是用来对发动机的转速进行测量；计算机是用来对整个测试内容和所需量程进行控制的。

图4 机械工程测试系统硬件结构 图5 机械工程测试系统软件结构

4.2机械工程测试系统的软件

软件部分是虚拟仪器的最关键组成部分，其主要是由系统程序以及应用程序构成，其具体结构可见图5。软件功能的编程主要是利用LabVIEW来实现。用户接口则是利用图形的方式来实现，这在很在程度上给用户带来的便利，用户可将系统当作按键仪器，根据自己的测试需求来选择不同的测试功能，同时还可对数据的处理及分析方法进行选择，体现了测试系统的方便、快捷。

结语

机械工程测试系统将虚拟仪器应用主要是利用了虚拟仪器的技术思想及集成测试的优势，使得资源能够极大程度上地进行共享，借助计算机平台后就可利用软件模块将计算机所拥有的资源以及系统硬件存在的测试功能，通过对软硬件模块的变换或进行不同设置，从而让机械工程所需要的不同测试任务得以完成。这不但使测试功能多样化，而且很大程度上降低了测试成本，同时还为机械产品的研发提供了技术保障，使研发效率得以提高。因此在未来的机械工程测试技术的发展当中，虚拟仪器的应用将成为主流，发挥着其巨大的测试作用。

参考文献

[1]张竞.论基于虚拟仪器的机械工程测试系统开发[J].现代商贸工业，2010（01）

[2]唐婷.测试仪器的虚拟仪器功能扩展[J].科技信息，2010（09）

[3]杨琪文.虚拟仪器在机械工程测试技术中的应用与开发研究[J].扬州职业大学学报，2010（03）

[4]王启广.虚拟仪器在机械工程测试中的应用[J].矿山机械，2009（07）

[5]卢万里.工程测试技术中虚拟仪器的应用[J].机械工程师，2009（08）

作者：周俊华

虚拟仪器技术测试分析论文 篇3：

虚拟仪器技术在汽车性能测试中的应用

摘 要：随着现代科技的不断发展，对于汽车性能的测试提出了虚拟仪器的测试方法，构建了虚拟仪器的汽车性能测试系统，在系统当中，主要是利用PC-DAQ 方案来利用多传感器进行数据的采集和融合，在PC 机平台和虚拟仪器软件的配合下，实现了汽车各种性能的数据采集控制，将多种数字化的汽车转化成为PC 机为核心和硬件支持的数字化、柔性化、智能化的汽车性能虚拟集成测试系统。可以实现对汽车的排放性能、噪声、前大灯、制动性能以及悬架特性等多种性能进行测试。在本文当中，首先对虚拟仪器进行了概述;其次对汽车性能测试系统设计系统的总体设计做出了研究;最后在应用实例的基础上进行了详细的分析。

关键词：汽车性能测试 虚拟测试 虚拟仪器

Application of Virtual Instrument Technology in Automobile Performance Test

Sun Jian

Key words：automobile performance test， virtual test， virtual instrument

近些年来，随着计算机技术、通信技术以及仪器仪表技术的飞速发展，在新的测量理论方法以及测量仪器得到了广泛的应用，其中包含虚拟仪器，即为（virtualinstrument， VI，虚拟仪器技术可以实现计算机和现代仪器系统的有效紧密的联系，打破了人们对传统仪器的概念，成為了一种全新的理念，对于测试和测量领域带来了相当大的影响。在虚拟仪器当中被广泛的应用于电子、机械、通信教育以及汽车制造等领域当中，在汽车电子领域当中，需要经常进行测量和测试，因此利用虚拟仪器技术来对其进行测量，可以最大限度的提升其测量效率，实现节约成本的现象。

1 虚拟仪器

虚拟仪器，主要指的是利用计算机为核心，集成的硬件平台，其中可以实现用户自定义设计、虚拟的操作面板，其中的测试功能主要由测试软件来实现，属于一种计算机的仪器系统，和传统的仪器一样，具有基本的功能，包含了数据采集、数据处理和分析、结果表达。在虚拟仪器的特点方面，具有相当丰富和强大的功能，虚拟仪器技术充分利用了计算机强大的数据处理、数据传输和数据发布的功能，传统仪器当中的数据信号存储显示打印都在计算机当中进行了处理，使其建立了一个测量系统。并且还具备开发速度较快且重复利用率高的特点，虚拟仪器主要是利用软件来作为主题完成工具，使得一部分在硬件当中完成的工作可以利用计算机进行软件实现，在开发周期方面缩短，最大限度的满足了其技术和市场的需求。在设计和修改方面也相对方便，在传统的仪器设备修改过程当中需要专业的人员进行完成，但是对虚拟仪器来说，用户可以自行的参与设计，很快的在虚拟仪器的功能面板当中进行修改。最后在开发和维护费用相对较低，对虚拟仪器的开发加工方面，都实现了软件化的操作，在制造工艺以及制造成本以及传统仪器方面都缩短了经济成本，节省了人力、物力，降低了维护的成本。在测试系统的构成方面，虚拟仪器可以当成测试仪器来进行单独使用，利用高速计算机网络来实现分布式测试系统的远程系统、监控和故障的有效诊断。

虚拟仪器的硬件结构当中，主要包含了计算机和 I/O接口设备，其结构如图1所示，接口总线的不同，可以分为不同的方案来进行测试。在对数据采集卡的虚拟仪器当中，可以对数据采集卡和专业的软件相结合，来实现测试任务的完成，在计算机的软、硬件资源的基础上使得仪器成本的资源大幅度的降低，在开发周期以及更新改进方案方面相对简便。在GPIB总线方式的虚拟仪器当中，主要是利用传统的测试仪器在数字接口方面的延伸和扩展，利用GPIB技术可以实现计算机对仪器的操作和控制，提升了测试的效率。在VXI（VMEbuseXtensionforInstrumentation）总线方式当中，具备标准开放、结构紧凑、数据吞吐能力强、定时和同步精确、模块可重复利用、众多厂家支持等优点，因此可以实现度组件较大或者中规模的自动测试仪系统进行应用。在PXI（PCIeXtension forInstrumentation）方面主要是对系统体积较小的场合进行实验。

2 汽车性能测试系统设计

在系统的总体设计方面，一般利用PC-DAQ 方案进行测试，在多传感器的采集和数据融合方面，进行平台和虚拟仪器软件的实现，最终构成了汽车性能的各种数据采集控制仪器和系统。

在系统的软件设计当中，对于汽车的性能系统检测硬件需要对其基础硬件和外围硬件做出检测，系统硬件的平台在奔IV工业的基础上进行计算机的智能控制，属于硬件系统的核心部位，对于汽车当中内部的总成各部分进行实现，比如信号采集、分析计算、数据存储、打印和报警输出等。在外围硬件的检测当中，需要对信号进行采集和处理，其中需要实现对汽车的传感器、信号调理电路、多功能数据采集卡和各种计算机内置卡槽等部分进行检测。信号采集和处理系统可以对虚拟仪器当中的信号和性能进行采集，实现速度的测试和精度的测试，主要包含了信号调整电路、阻抗变换电路、电压控制放大电路和触发电路等。在信号放大电路当中，属于信号调理电路的核心部分，可以将信号放大成为0～+10V的信号，实现对整体电路的通屏宽带和幅值进行调控。在多功能数据采集卡当中，属于本测试系统的外置硬件核心部分，包含了16路模拟输入通道，2路模拟输出通道，8个数字I/O和2个计数（ 定时器）。主要是在PCI总线控制下，其中的采样频率为200kHz，可以最大限度的满足汽车性能测试系统的需求。

对于汽车系统的软件设计，主要是在虚拟仪器的基础上进行汽车性能的检测，系统软件和应用软件构成了其软件系统，提供出检测系统的工作环境，系统主要是基于Windows 操作系统来实现开发设计，其中的主要功能囊括了检测程序、检测数据库以及文件文本等多个功能。对于监测系统的基本硬件来说，需要在计算机的基础上实现用户的测量和控制，最终获得测量结果和数据采集，在计算机智能化的方式下进行处理，对于测试的结果可以在窗口部分进行输出，并且将其参数曲线进行输出显示。对于软件平台的开发，主要是基于美国NI公司研制的产品 LabView来实现，其产品可以将传统的编程语言利用图标的方式来实现，将程序的执行利用数据流量变成的方式进行代替，至于文本形式的编程方式则可以在图形语言和图标以及连线的方式当中进行实现，其开发系统当中具备了扩展的数据库，对于用户的需求要求可以最大限度的满足。

在对软件的设计过程当中，需要在模块化的方式下进行编写，从而实现功能模块化的实现，其中包含了排放性能测试模块、噪声测试模块、前大灯测试模块、制动性能测试模块、悬架特性测试模块、底盘测功模块、转向操纵性能测试模块以及侧滑性能测试模块等。在模块当中需要实现各自子模块的调用开发，对于子模块来说，需要对一系列的操作进行实现，比如数据采集处理、数据记录、数据查看、数据打印、控制信号输出及错误事件处理等，实现数据的相关处理。对于软件整体的设计流程，在外部仪器的启动下，可以在虚拟仪器的基础上实现测试连接，进行仪器设备的初始化操作，对于其测试过程需要进行参数的设置。將其数据进行采集并且记录保存在系统内部。与此同时，在经过实验之后得出的测试数据进行分析运算之后，进行结果的显示，以此来完成汽车性能的有效测试。

3 应用实例

在测试系统的实际应用当中，对汽车悬架性能测试方面，利用虚拟测试仪器的软面板进行测试，包含了输入、输出信号的采集与显示、测试项目的选择以及对采集的波形，对于车轮状态的接地力和悬架的吸收率大小可以进行实时的显示，对于被测试车辆的悬架系统来做出等级评定。在此种方式下，具备简单、直观和综合信息丰富的特点，对虚拟仪器测试系统进行对比结果可以发现，较低的称质量误差才能保证测量的准确性误差在2.0%的范围内，但是总体上进行测量误差要小于本来的检测台。

4 结束语

综上所述，虚拟仪器可以利用相同的硬件来进行系统的采集，利用不同的传感器和测试软件来实现不同的测试功能，虚拟仪器的技术在汽车性能测试领域当中得到了广泛的应用，其汽车检测的设备投资相对较少，开发周期相对较短，具有通用性和维护性相对较强的特点，不断的提升了性能测试的智能化程度，实现了测试的精确程度。在系统当中人机界面交互相对较好，操作方便，从而提升工作效率。

参考文献：

[1]刘玉梅，苏建，潘洪达，翟乃斌，杨秀坤.虚拟仪器技术在汽车性能测试中的应用[J].中国公路学报，2005，02.

[2]易杨锋，杨启梁.虚拟仪器技术在汽车性能实验中的应用[J].武汉工程职业技术学院学报，2009，2101.

[3]薛雯，徐洋，胡彬.虚拟仪器技术在汽车测试中的应用[J].重庆工学院学报（自然科学版），2009，2307.

[4]贺德建，汪俊彪.虚拟仪器技术与汽车工程测试[J].北京汽车，2007，03.

[5]姜继文.虚拟仪器技术在汽车检测与维修课程实验中的应用[J].重庆科技学院学报（自然科学版），2015，1702.

作者：孙建