虚拟仪器技术在汽车工程测试的应用

何欣

摘 要：仪器驱动程序是完成对某一特定仪器控制与通信的程序， 是虚拟仪器系统的核心。应用程序开发的目的是最终将仪器驱动程序和计算机的数据分析显示功能一体化，为使用者自行开发虚拟仪器给出了基本的软件基础。

关键词：虚拟技术；汽车工程测试；发动机检测系统一、数据采集系统构成方法

典型的数据采集控制系统由四大部分组成。

由于可编程仪器放大器技术、即插即用技术、告诉数据采集技术、多层电路板技术等最新技术的运用，让我们的数据采集卡很好的保证了和仪器一样的性能（精度、可靠性），该解决方案的使用让用户可以建立功能更加灵活，性能高但成本并不高的数据采集控制系统。

（一）基于GPIB 接口的虚拟仪器

GPIB （ General Purpose Interface Bus） 是一种8位并行数据通讯接口， 传输率达每秒钟1MB以上， 有IEEE488 1 1987 和IEEE48821992 两个标准。如图所示，GPIB 构成的虚拟仪器系统由GPIB 接口卡和一台计算机以及若干台GPIB 仪器通过标准的GPIB电缆相互连接而成。利用VXI 总线实现虚拟仪器VXI是虚拟仪器比较具有代表性的硬件实施平台，它的特点是数据传送性能高，支持共享存储器，拥有多处理器结构，在实际运用中可以同时操作和测量数个已获得的数据通道，且可以实现对对个参数的高精度测量。一个基本的VXI 仪器系统可以有三种不同的配置方法。

1） GPIB 控制解决方案；

2） 嵌入式计算机控制方案；

3） MXI 总线控制方案；

从目前业界来说，比较主流的开发环境主要有2种：基于图形编程语言设计的虚拟仪器，比如labview，另一种为编程语言设计的虚拟仪器，例如CVI等。其中labview是世界上首次使用图形编程技术的开发系统，其本质是32位编译型程序开发系统。

（二）虚拟仪器技术的关键以及发展

虚拟仪器的最关键最基本的技术为总线技术。

我们要用到电脑的几种插槽（如PCI插槽、ISA以及各种扩展槽），在开发虚拟仪器之前，我们必须先确定用何种总线标准，PCI总线就是近年来一种比较先进和主流的总线规范。这种总线规范具有极好的兼容性，且功能全，传输效率也相对较高。在1998年，NT公司公开发布了PXI总线标准，这种标准可以看做是PCI在该领域的一次突破性扩展，有了这种新的标准，让我们的硬件功能可以更加强劲，在处理虚拟仪器的数据时处理速度大幅度提升。

二、虚拟仪器技术的应用

在开发和推广图形化编程技术这方面，我们首先要提到的是总部位于美国的NI。该公司作为业界的领军者，可以提供一个完成度非常高的虚拟仪器系统所需的所有硬件产品 （ 包括各种性能优良的的数据采集产品， 各种GPIB 仪器控制产品以及各种不同配置方案的VXI 仪器控制产品等） 。NI 的虚拟仪器的开发平台LabVIEW 作为目前最常见的编译型图形化编程语言，将以往非常复杂且程序繁琐的编程简化为直观、简单的图标或菜单，并运用线条将各个图像相互连接起来的简单编程方式。Labview中的源程序，非常類似于程序流程图。因此，我们只需要将程序流程框图做好，程序的编译也大体完成。在查错时也不必先编译，而是找出语法的错误即可。在实际操作中，我们只需要简单的点击鼠标左键三次，立即可以找出错误的类别，和具体的位置。该特性使用起来非常方便也极大的降低了工作人员的工作量。

三、汽车发动机检测系统

我国的清华大学利用虚拟仪器技术建立的汽车引擎检测系统，对发动机的动态检测如功率特性、负荷等特性进行检测。以前我们都是在DOS下开发的开发程序，往往需要很多年才开发出的系统在实际的使用中都不理想，现在将系统移植到labview下，不但开发时间大大缩短，开发出的检测系统其功能性、控制性能、扩展性能都大大的提高。

四、虚拟仪器技术在汽车测试实验中的应用

现在我们使用labview所提供的基本模块来制作简易的实验测试系统，便能够相对比较形象的展示出实验场景的搭建，并且可以对相关的控件进行操作，开展实验。

下面本文将以汽车热敏电阻传感器作为例子来介绍如何使用该系统编制程序进行实验。

名称： 热敏电阻特性曲线测定

要求： 实测PTC＼NTC 2种热敏电阻的温度曲线

工具： 一般配置的计算机（win7操作系统）、labview软件

用公式节点给出随温度变化2种热敏电阻阻值的变化关系

我们将温度区间设定为20-120摄氏度，其中每5摄氏度为一个测试节点，每个温度测量的时间间隔是1000ms用功能面板里的write to spread sheet file函数，将电阻值和温度值保存成文本格式（.txt）。具体的文件名和保存路径有用户自己来设置。

具体顺序如下，当程序启动，先选择类型为热敏电阻，点击电吹风加热键，随着温度的持续增加，负温度系数的热敏电阻阻值直线降低，最终当温度上升至120度时，画出温度特性曲线，这是计算机自动弹出保存按键，键入自定义的文件名予以保存。

与传统实验方式比较

优点总结

在传统的实验中，所需要的实验设备非常多，具体有数热敏电阻、万用表、烤枪、温度计等等，而在虚拟设备中，我们仅仅要用到的硬件是装有labview软件的计算机。相对来说实验的经费投入大大减少，且极大的降低了实验室日常维护保养得难度。

从实验室的工作人员数量来讲，一台计算机一个操作人员便可以单独操作而传统的仪器则至少需要两到三人同时配合实验方可进行。