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仪器仪表如何从传统仪器走到虚拟仪器

来源:www.xiyi-group.name 日期:2017-2-25

    测试与测量是人类认识客观世界的最基本方法。仪器是实现测试与测量的工具。种类繁多的各种仪器仪表,已经历了传统仪器阶段和虚拟仪器阶段。传统仪器的缺点是灵活性差,没有摆脱独立使用、手动操作的模式,难以胜任复杂的多参数、多任务的测试要求。

    不同阶段的仪器仪表技术,还同属于具有一定的物理形态、主要靠自身硬件来实现其功能的仪器仪表,即传统观念上的具有物理实体的仪器仪表,其共同特征为都是不脱离物质基础的实体仪器,也具有形状规格、功能特性不易更改和耗物质资源等共同的物质特征。

    传统的智能仪器主要在仪器技术中用了某种计算机技术,而虚拟仪器则强调在通用的计算机技术中吸收仪器技术。由于微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术的高度发展及其在电子工业测量技术与仪器上的应用,新的测试理论、新的测试方法、新的测试领域以及新的仪器结构不断涌现,在许多方面已经冲破了传统仪器的概念。

    作为虚拟仪器核心的软件系统具有通用性、通俗性、可视性、可扩展性和升级性,能为用户带来极大的利益,因此,具有传统的智能仪器所无法比拟的应用前景和市场。

    智能仪器是计算机科学、电子学、数字信号处理、人工智能、vlsi等新兴技术与传统的仪器仪表技术的结合。随着专用集成电路、个人仪器等相关技术的发展,智能仪器将会得到更加广泛的应用。作为智能仪器核心部件的单片计算机技术是推动智能仪器向小型化、多功能化、更加灵活的方向发展的动力。可以预料,各种功能的智能仪器在不远的将来会广泛地使用在社会的各个领域。

    虚拟仪器就是其中的一种,虚拟仪器是基于通用PC建立的可编程仪器及仪器系统,就是在以通用计算机为核心的硬件平台上,由用户设计定义、具有虚拟前面板、测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。在虚拟仪器中,硬件仅仅是为了解决信号的输入与输出,软件才是整个仪器的关键。用户可以通过软件构造几乎任意功能的仪器。现在虚拟仪器已得到了广泛应用,并成为当前国内外测试技术领域十分关注的技术热点。

    测量仪器的主要功能都是由数据采集、数据分析和数据显示等三大部分组成的。在虚拟现实系统中,数据分析和显示完全用pc机的软件来完成。因此,只要额外提供一定的数据采集硬件,就可以与pc机组成测量仪器。这种基于pc机的测量仪器称为虚拟仪器。在虚拟仪器中,使用同一个硬件系统,只要应用不同的软件编程,就可得到功能完全不同的测量仪器。可见,软件系统是虚拟仪器的核心,软件就是仪器。

    随着PC、半导体和软件功能的进一步更新,虚拟仪器的功能和性能已被不断地提高,如今在许多应用中,它已成为传统仪器的主要替代方式。而虚拟仪器的各种优点让用户可以放心地舍弃旧的传统测量设备,接受更新型、以计算机为基础的虚拟仪器系统。

    由于计算机的性能价格比不断改进,使虚拟仪器的价格更为大众化,用户不必再受限于传统仪器的使用限制和昂贵的价格,进一步降低了使用成本,减少了系统的开发费用和系统的维护费用。此外,新型笔记本电脑又把虚拟仪器的便携性和强大功能推向一个新的水平。所有这些必将加快虚拟仪器的发展,使它的功能和应用领域不断增强和扩大。

    与常规的温度校准系统不同,虚拟仪器系统的核心是一台计算机,它的功能硬件一台带有GPIB接口的高精度数字多用表和一台温度调节器。加热控制顺路是强电的可控硅元件及触发电路,它接收温度调节器的指令信号去调节检定炉中加热元件的电压值。如果增加电子自动切换开关,可实现同炉中多支热电偶温度计的自动校准工作。

    基于虚拟仪器的温度校准系统完全能满足在温度校准实验室中对不同温度计使用不同标准设备进行校准检定的要求。它利用一套硬件设备,使用不同的软件就可以满足各种温度和各个温度段对校准的要求,并具有高精度、高效率和全自动的特点,它是现代温度计量室校验设备发展的方向。

 
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