浅谈虚拟仪器及其在机械工程测试技术中的应用

范瑜珍

摘 要：随着经济的发展以及科技的进步，我国涌现出许多新技术和新工艺，有力推动了现代机械工业的发展。虚拟仪器技术作为一种新的测试技术，其主要是利用分析、运算、测量和试验等形式来获取相关信息，确保信息流能够有效控制物质流和能量流，被广泛应用在机械工程测试中。本文就对虚拟仪器及其在机械工程测试技术中的应用进行分析和探讨。

关键词：虚拟仪器；机械工程；测试技术；应用

对于机械工程而言，其往往需要分析和测试常见机械的几何量参数和传动性能参数，从而保证机械设备的正常运行。随着科学技术的不断发展，传统的测量手段已经无法满足现代机械工程的需求，需要对计算机的丰富资源和虚拟仪器加以充分利用，从而实现传统仪器的相关功能，提高计算机与仪器系统的集成度，改善仪器性能，促进现代机械工程的可持续发展。

一、虚拟仪器概述

虚拟仪器作为一种计算机仪器系统，其主要是以通用计算机为依据，由用户对其定义加以设计，具有测试和虚拟面板的功能。其中虚拟仪器的面板具有虚拟性，能够利用软件编程来实现仪器的测量功能，组合不同测试功能的软件模块，则能够保证测试功能的多样性，是计算机与测试技术深度融合的重要体现。一般而言，虚拟仪器包括应用软件与仪器硬件平台，其中软件可分为I/O接口仪器驱动程序与应用程序，硬件平台可分为I/O接口设备与计算机。I/O接口设备主要是放大、采集、模/数转换被测输入信息，串口总线仪器、PXI总线仪器、VXI总线仪器、GPIB总线仪器、数据采集卡/板等收拾I/O接口的硬件设备。计算机作为硬件平台的重要组成部分，其包括嵌入式计算机、便捷式计算机和PC机。

虚拟仪器的开发需要借助恰当的软件工具，目前常使用的是文本式编程语言（VisualBasic语言和C语言等）和图形化编程语言（HPVEE和LabVIEW等）。LabVIEW主要是以连线、图标和图形语言作为文本，对程序进行编写，保证编程具有较高的开发效率，相对直观和简单。对于以LabVIEW为基础的虚拟仪器而言，其主要是借助PC机的在线帮助、图形环境和运算能力等功能，利用软硬件组建面板，从而完成数据的显示与分析以及仪器的控制等。相较于传统仪器而言，虚拟仪器具有较强的可重配置性和可复用性，价格低廉，计算更新周期短等特点。

二、虚拟仪器在机械工程测试技术中的应用

（一）应用

虚拟仪器在机械工程测试技术中的应用，其具体可从两个方面进行分析：一方面是测试系统软件方面。软件部分作为虚拟仪器中的重要构成部分，其由应用程序与系统程序组合而成。软件可利用LabVIEW来实现编程，借助图形形式来实现用户接口，这样用户能够以系统为按键仪器，从自身的测试需求出发，对不同的测试功能进行合理选择。同时用户也可选择数据的分析和处理方法，保证测试系统的快捷性和方便性。另一方面是测试系统硬件方面。在机械工程测试系统硬件中应用虚拟仪器时，可对振动力与发动机转速间关系、振动频率、油压力的变化规律与平均值、振动幅度等参数进行测量，并结合测试的参数进行设计。如以虚拟仪器的检测需求和设计思路为依据，利用计算机、A/D转换、动态应变仪和传感器等，保证测试的顺利进行。其中计算机能够控制测试的所需量和内容，数字式光电转速及能够测量发动机的转速，移位传感器则测量振动的幅度，压力传感器检测系统压力，拉压力传感器检测振动力的变化。

（二）应用价值

对于传统的振动测试系统而言，其包括多台测试分析仪器、计算机、数据采集其、磁带记录仪、频谱分析仪、信号调理器和传感其等，具有复杂的操作、庞大的体积和昂贵的价格，测试分析的效率不高。而以LabVIEW为基础的虚拟振动测试系统能够借助计算机的软硬件资源，在计算机上实现测试分析仪器的输出、分析和采集等功能模块，保证功能的虚拟化与软件化，促进测试系统成本的降低。此外，计算机能够利用虚拟仪器技术形成多功能测试系统，不仅能够对计算机的原有功能加以保持，还能具备智能信号发生器、集成在线测试仪、频谱分析仪、数字存储示波器等功能，扩展计算机在信号的产生与分析、IC测试、数据域、频域和时域等方面的功能，强化系统的灵活性与功能。同时，虚拟仪器能够简化测试系统，将传统仪器构成的测试系统简化为计算机+数据采集卡（PC插卡）+信号预处理模块+传感器，从而有效提高机械工程测试技术的水平。

三、结束语

随着信息技术和科学技术的发展与进步，虚拟仪器技术在机械工程测试技术中得到了广泛的应用。机械工程测试系统能够充分发挥出集成测试与虚拟仪器技术的优势，有效实现信息资源的共享。一般而言，虚拟仪器能够以计算机平台为依据，变换软硬件模块，对计算机系统硬件的测试功能以及相关资源进行不同设置，从而有效完成机械工程测试任务，促进测试成本的降低，保证测试功能的多样化，提高研发效率。因此虚拟仪器技术将会成为机械工程测试技术中的重要发展方向，对机械工程行业的发展具有重要的促进作用。

参考文献：

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