淺談虛擬儀器在計量工作中的應用

摘要：虛擬儀器技術(shù)業(yè)是當前測試技術(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試、報表、網(wǎng)絡(luò )化技術(shù)在計量工作中的應用。

關(guān)鍵詞：虛擬儀器;計量;熱敏電阻

當今世界，以信息技術(shù)為主要標志的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，虛擬儀器技術(shù)已走進(jìn)計量，為我們開(kāi)拓新的領(lǐng)域。它徹底改變了傳統計量?jì)x器的物理結構，其性能又優(yōu)于傳統的計量?jì)x器，成為計量?jì)x器新族，同時(shí)也必將引發(fā)計量工作的變革和進(jìn)步。本文對虛擬儀器可應用在計量上的部分技術(shù)做了簡(jiǎn)要介紹。

1 虛擬儀器技術(shù)簡(jiǎn)介

虛擬儀器系統的基礎是計算機系統，核心是軟件技術(shù)。虛擬儀器技術(shù)主要應用于測試、測量和控制系統等領(lǐng)域。虛擬儀器的軟件平臺LabVIEW是一種優(yōu)秀的圖形化編程工具。LabVIEW不僅提供了直觀(guān)方便的編程環(huán)境，還提供了大量的工具和函數用于數據采集、分析、存儲和展示。使用LabVIEW可以開(kāi)發(fā)出功能強大的自動(dòng)校準程序，包括儀器的自動(dòng)控制、測量數據的獲取與存儲、測量不確定度評定、校準。還可以利用其報表生成技術(shù)來(lái)以及完成檢定報告的工作等等，具有較好的效果和質(zhì)量，以及較低的軟件開(kāi)發(fā)成本。

2 虛擬儀器計量應用

2.1 虛擬儀器測控技術(shù)的應用

由虛擬儀器組成的測控系統是具有虛擬面板(Virtual Panels)的個(gè)人計算機儀器，由硬件設備與接口，個(gè)人計算機設備驅動(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的虛擬儀器測試系統的實(shí)現方案，可通過(guò)在PC機內PCI插槽中插入一塊多功能數據采集卡，不僅可以將計算機生成的數字信號轉換為模擬信號對控制對象進(jìn)行控制，而且可以將傳感器傳來(lái)的模擬信號采集到計算機，經(jīng)過(guò)轉換后由計算機進(jìn)行分析、處理，再通過(guò)顯示器顯示，由存儲器儲存，外接打印機打印或通過(guò)互連網(wǎng)傳輸等。實(shí)踐驗證明，這種方案有較好的測試效果，比傳統測試系統具有更好的靈活性和開(kāi)放性。

當檢測器件為Pt100熱敏電阻，可把熱電阻當做傳感器，接入檢測電路中，輸出信號經(jīng)信號調理電路處理后通過(guò)采集卡的模擬通道輸入計算機，并由LabVIEW程序計算得到溫度測量值。

根據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。

還可以在軟件的設計中添加存儲，打印，報警、網(wǎng)絡(luò )傳輸模塊，這樣可以快捷實(shí)現遠程測量，出具原始數據，超差報警等工作。圖1所示為熱敏電阻測量系統構成圖。

2.2 虛擬儀器報表生成技術(shù)的應用

日常檢定工作中，工程技術(shù)人員經(jīng)常會(huì )遇到各種測試數據必須以一定格式的報表形式輸出的問(wèn)題，測試結果的報表及測試信息的保存往往是檢驗測試的最直觀(guān)及最重要的憑證，我們可以利用LabVIEW生成計量檢定報表及訪(fǎng)問(wèn)Access測試信息數據庫來(lái)方便快捷的完成出具記錄、鑒定報告這一任務(wù)。

經(jīng)實(shí)踐驗證，可以利用LabVIEW的Report Generation報表生成工具包可以快速方便地生成Microsoft Of-fice支持的Word、Excel等形式的報表?，F主要介紹生成Word報表技術(shù)，用LabVIEW生成測試報表基本有兩種思路：一是利用LabVIEW中的MS Office Repot快捷VI來(lái)生成報表。此方法生成報表的好處是速度快，無(wú)需其他VI，但用該方法設計的報表不十分靈活，不能夠滿(mǎn)足一些特殊要求。二是利用Report Gener-ation模板中的VI來(lái)設計生成報表。用各種功能的VI可以設計格式復雜的報表，設計生成的報表可以滿(mǎn)足多種格式的要求。

利用Report Generation報表生成工具包生成報表程序時(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(shū)號、型號、檢定員等通過(guò)書(shū)簽的方式指定到模板中。在Report Generation中利用New Report.VI(生成新報表)、Append Report Text.VI(添加報表信息)、Append Table to Report.VI(將Table表中的數據添加到報表當中)、Save Report to File.VI(保存報表)、Dispose Report.VI(處理報告)來(lái)實(shí)現Word報表的生成。在此方法中測試數據是通過(guò)在前面板顯示控件Table表中的數據直接添加到報表中得到的。在程序設計中要把模板的名稱(chēng)及各種檢定信息添加到相應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(lái)指點(diǎn)文檔保存的路徑及保存的文件名稱(chēng)。測試完畢，保存數據后即可把檢定信息及數據以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)議基礎上。

其中在Web上發(fā)布程序是實(shí)現網(wǎng)絡(luò )化最簡(jiǎn)單的方式。實(shí)現方法為：在Web上發(fā)布HTML文件，文件中包含程序的前面板和文本說(shuō)明，這個(gè)文件保存以后，在發(fā)布程序的機器上運行Web服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò )上的任何計算機不管是否安裝LabVIEW，只要按規定的格式在Web瀏覽器中輸入URL，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)行下一步設置，錄入文件名(字母或數字)生成URL，此時(shí)即完成在Web上發(fā)布HTML文件。

遠程的檢定員可在Web瀏覽器上輸入URL，進(jìn)入測控程序的網(wǎng)頁(yè)，在頁(yè)面的程序上點(diǎn)擊右鍵，選擇：“請求VI控制權”，這樣即對測控程序進(jìn)行控制。從而完成對被檢儀器的遠程檢定。

3 結束語(yǔ)

綜上所述，虛擬儀器技術(shù)提高和推動(dòng)了計量事業(yè)的發(fā)展。它給了計量工作者更大的施展空間。隨著(zhù)科技的發(fā)展，虛擬儀器技術(shù)將可以廣泛應用在貿易結算，計量檢測，貿易計量等方面，有效提高工作效率，降低成本。