虛擬儀器技術(shù)在計(jì)量工作中的應(yīng)用

摘要：虛擬儀器技術(shù)業(yè)是當(dāng)前測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)，文中概述了虛擬儀器技術(shù)及其優(yōu)越性，并舉例介紹了虛擬儀器的測(cè)試、報(bào)表、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)在計(jì)量工作中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：虛擬儀器；計(jì)量；熱敏電阻

    當(dāng)今世界，以信息技術(shù)為主要標(biāo)志的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，虛擬儀器技術(shù)已走進(jìn)計(jì)量，為我們開拓新的領(lǐng)域。它徹底改變了傳統(tǒng)計(jì)量?jī)x器的物理結(jié)構(gòu)，其性能又優(yōu)于傳統(tǒng)的計(jì)量?jī)x器，成為計(jì)量?jī)x器新一族，同時(shí)也必將引發(fā)計(jì)量工作的變革和進(jìn)步。本文對(duì)虛擬儀器可應(yīng)用在計(jì)量上的部分技術(shù)做了簡(jiǎn)要介紹。

1 虛擬儀器技術(shù)簡(jiǎn)介
    虛擬儀器系統(tǒng)的基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，核心是軟件技術(shù)。虛擬儀器技術(shù)主要應(yīng)用于測(cè)試、測(cè)量和控制系統(tǒng)等領(lǐng)域。虛擬儀器的軟件平臺(tái)LabVIEW是一種優(yōu)秀的圖形化編程工具。LabVIEW不僅提供了直觀方便的編程環(huán)境，還提供了大量的工具和函數(shù)用于數(shù)據(jù)采集、分析、存儲(chǔ)和展示。使用LabVIEW可以開發(fā)出功能強(qiáng)大的自動(dòng)校準(zhǔn)程序，包括儀器的自動(dòng)控制、測(cè)量數(shù)據(jù)的獲取與存儲(chǔ)、測(cè)量不確定度評(píng)定、校準(zhǔn)。還可以利用其報(bào)表生成技術(shù)來以及完成檢定報(bào)告的工作等等，具有較好的效果和質(zhì)量，以及較低的軟件開發(fā)成本。

2 虛擬儀器計(jì)量應(yīng)用
2．1 虛擬儀器測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用
    由虛擬儀器組成的測(cè)控系統(tǒng)是具有虛擬面板(Virtual Panels)的個(gè)人計(jì)算機(jī)儀器，由硬件設(shè)備與接口，個(gè)人計(jì)算機(jī)設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件和虛擬儀器面板組成。以熱工方面的工作為例，本文介紹一種基于PC—DAQ的虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，可通過在PC機(jī)內(nèi)PCI插槽中插入一塊多功能數(shù)據(jù)采集卡，不僅可以將計(jì)算機(jī)生成的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制，而且可以將傳感器傳來的模擬信號(hào)采集到計(jì)算機(jī)，經(jīng)過轉(zhuǎn)換后由計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析、處理，再通過顯示器顯示，由存儲(chǔ)器儲(chǔ)存，外接打印機(jī)打印或通過互連網(wǎng)傳輸?shù)?。?shí)踐驗(yàn)證明，這種方案有較好的測(cè)試效果，比傳統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)具有更好的靈活性和開放性。
    當(dāng)檢測(cè)器件為Pt100熱敏電阻，可把熱電阻當(dāng)做傳感器，接入檢測(cè)電路中，輸出信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路處理后通過采集卡的模擬通道輸入計(jì)算機(jī)，并由LabVIEW程序計(jì)算得到溫度測(cè)量值。
    根據(jù)鉑熱電阻溫度傳感器的溫度-電阻特性可近似表示為：
   
    其中A=3．90802×10-3／℃，由分度表中可查得R0=R(T)|T=0℃=100Ω(與實(shí)際測(cè)量值相符)?？梢阅嫱?，得到熱敏電阻的電阻值。
    還可以在軟件的設(shè)計(jì)中添加存儲(chǔ)，打印，報(bào)警、網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊，這樣可以快捷實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)量，出具原始數(shù)據(jù)，超差報(bào)警等工作。圖1所示為熱敏電阻測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)成圖。

2．2 虛擬儀器報(bào)表生成技術(shù)的應(yīng)用
    日常檢定工作中，工程技術(shù)人員經(jīng)常會(huì)遇到各種測(cè)試數(shù)據(jù)必須以一定格式的報(bào)表形式輸出的問題，測(cè)試結(jié)果的報(bào)表及測(cè)試信息的保存往往是檢驗(yàn)測(cè)試的最直觀及最重要的憑證，我們可以利用LabVIEW生成計(jì)量檢定報(bào)表及訪問Access測(cè)試信息數(shù)據(jù)庫(kù)來方便快捷的完成出具記錄、鑒定報(bào)告這一任務(wù)。
    經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，可以利用LabVIEW的Report Generation報(bào)表生成工具包可以快速方便地生成Microsoft Of-fice支持的Word、Excel等形式的報(bào)表?，F(xiàn)主要介紹生成Word報(bào)表技術(shù)，用LabVIEW生成測(cè)試報(bào)表基本有兩種思路：一是利用LabVIEW中的MS Office Repot快捷VI來生成報(bào)表。此方法生成報(bào)表的好處是速度快，無需其他VI，但用該方法設(shè)計(jì)的報(bào)表不十分靈活，不能夠滿足一些特殊要求。二是利用Report Gener-ation模板中的VI來設(shè)計(jì)生成報(bào)表。用各種功能的VI可以設(shè)計(jì)格式復(fù)雜的報(bào)表，設(shè)計(jì)生成的報(bào)表可以滿足多種格式的要求。
    利用Report Generation報(bào)表生成工具包生成報(bào)表程序時(shí)：首先要建立一個(gè)Word模板，把檢定所需的文字信息包括證書號(hào)、型號(hào)、檢定員等通過書簽的方式指定到模板中。在Report Generation中利用New Report．VI(生成新報(bào)表)、Append Report Text．VI(添加報(bào)表信息)、Append Table to Report．VI(將Table表中的數(shù)據(jù)添加到報(bào)表當(dāng)中)、Save Report to File．VI(保存報(bào)表)、Dispose Report．VI(處理報(bào)告)來實(shí)現(xiàn)Word報(bào)表的生成。在此方法中測(cè)試數(shù)據(jù)是通過在前面板顯示控件Table表中的數(shù)據(jù)直接添加到報(bào)表中得到的。在程序設(shè)計(jì)中要把模板的名稱及各種檢定信息添加到相應(yīng)VI中，在New Report．VI中要選擇文本保存的形式，這里選擇Word；在Window窗口狀態(tài)可以選擇保存Word報(bào)表時(shí)的窗口狀態(tài)，包括最大化、最小化等，這里選擇最小化；使用Save Repott to File．VI時(shí)可以用創(chuàng)建路徑VI來指點(diǎn)文檔保存的路徑及保存的文件名稱。測(cè)試完畢，保存數(shù)據(jù)后即可把檢定信息及數(shù)據(jù)以Word文檔形式保存到指定的文件夾中。
2．3 虛擬儀器網(wǎng)絡(luò)功能的應(yīng)用
    LabVIEW的網(wǎng)絡(luò)功能主要建立在DataSocket技術(shù)，Web服務(wù)器和TCP、UDP協(xié)議基礎(chǔ)上。
    其中在Web上發(fā)布程序是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化最簡(jiǎn)單的方式。實(shí)現(xiàn)方法為：在Web上發(fā)布HTML文件，文件中包含程序的前面板和文本說明，這個(gè)文件保存以后，在發(fā)布程序的機(jī)器上運(yùn)行Web服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)上的任何計(jì)算機(jī)不管是否安裝LabVIEW，只要按規(guī)定的格式在Web瀏覽器中輸入U(xiǎn)RL，就可以查看保存的Web頁(yè)。
    創(chuàng)建HTML文件的方法是在主程序的前面板上點(diǎn)擊工具一網(wǎng)絡(luò)發(fā)布工具菜單，之后按照提示進(jìn)行下一步設(shè)置，錄入文件名(字母或數(shù)字)生成URL，此時(shí)即完成在Web上發(fā)布HTML文件。
    遠(yuǎn)程的檢定員可在Web瀏覽器上輸入U(xiǎn)RL，進(jìn)入測(cè)控程序的網(wǎng)頁(yè)，在頁(yè)面的程序上點(diǎn)擊右鍵，選擇：“請(qǐng)求VI控制權(quán)”，這樣即對(duì)測(cè)控程序進(jìn)行控制。從而完成對(duì)被檢儀器的遠(yuǎn)程檢定。

3 結(jié)束語
    綜上所述，虛擬儀器技術(shù)提高和推動(dòng)了計(jì)量事業(yè)的發(fā)展。它給了計(jì)量工作者更大的施展空間。隨著科技的發(fā)展，虛擬儀器技術(shù)將可以廣泛應(yīng)用在貿(mào)易結(jié)算，計(jì)量檢測(cè)，貿(mào)易計(jì)量等方面，有效提高工作效率，降低成本。