虚拟仪器在计量测试中的应用
2017-04-14杨藤
杨藤
(泸州市计量测试所,四川泸州,646000)
虚拟仪器在计量测试中的应用
杨藤
(泸州市计量测试所,四川泸州,646000)
在高科技术的发展日新月异的今天,虚拟仪器技术的发展仍然相对缓慢,可谓是一个相关技术领域的重大难题。本文对虚拟仪器的进行了简单的介绍,并根据它目前的发展状况,解析他在实际发展中存在的一些问题,并结合研究实践提出虚拟仪器运用中的注意事项和问题的解决对策。
虚拟仪器;计量测试;应用
0 引言
虚拟仪器技术已经广泛应用到国防建设、航空航天、通信、计量等多个领域。本文将内容放在了介绍了虚拟仪器的概念,并结合它在测试领域中的应用状况,提出一些具有可行性的建议。
1 虚拟仪器的概述
虚拟仪器,也叫作计算机个人仪器,是指以计算机为核心的数字化测量仪器。与传统的测量仪器相比,虚拟仪器是一种由仪器模块、计算机和软件三大部分组成的新仪器。它的设计是一种开创性的思维,具体体现在:虚拟仪器用计算机技术把传统仪器的测量功能进行全盘或局部的软件化,用计算机软件系统来进行数据分析、测量结果的输出、显示和记录。
2 虚拟仪器的计量测试
2.1 计量测试的必要性
计量测试是一个具有验证性质的测试过程,就是为了是检验仪器是否具备能够满足测试的需求的准确度和可靠性。可以说,计量测试是检验测量仪器是否合格的唯一方法。在面对一台虚拟仪器相当于多个传统仪器进行组合,或者具有不同于传统仪器的全新功能的情况下,怎样确保这些功能的准确性、科学性,怎样校准这些功能,校准的依靠的技术和理论依据是什么,毫无疑问这些问题都是虚拟仪器的开发者、研究者和使用者都始终关注的核心问题。所以,计量测试就是分析和解决这些问题的必备过程。
2.2 虚拟仪器的计量测试内容
虚拟仪器的计量测试内容包括:针对功能模型的硬件测试,所用软件平台的性能和采用数字模型的稳定性和使用边界条件。其中,硬件作为虚拟技术存在的物质基础,对于硬件测试的内容包括硬件的静态、动态特性,硬件的抗干扰性、响应特性等;软件性能和智能体现着虚拟仪器的技术发展水平,对软件的性能测试包括:软件运行速度、软件的运算误差和软件的容错性等;对于采用数字模型,主要是测量数字模型的稳定性和使用边界条件,主要是为了保证在使用数字模型不会出现数据的误差。
2.3 虚拟仪器的计量测试特点
虚拟仪器无法使用不确定度评估。在传统仪器的计量测试中,仪器的准确度或不确定度可以通过周期检定测量出来,并对各类误差源对不确定度的影响大小进行分析和评估。但是,虚拟仪器的智能化、自动化很高,对于仪器模型中的如传感器之类的硬件来说,采集测量数据的准确性很高,对于虚拟系统的软件中来说,软件算法与传统的仪器相比,准确性更高,因此,很难按照传统的测量办法分析出误差源的影响,也就无法使用不确定度评估。缺乏法制计量管理是当前虚拟仪器计量测试应用中的最主要特点,也是面临的最大问题。
3 保证虚拟仪器计量测试的稳定
在虚拟仪器涉及到计量领域时,就是一次填补计量领域空白点的过程,为了保证虚拟仪器计量测试的稳定可靠,我们需要从以下方面着手采取一定的措施。
3.1 虚拟仪器的计量测试标准
制定出一个科学、合理、细化的虚拟仪器计量测试标准是对虚拟仪器进行计量测试的重要前提。虚拟仪器技术在测量领域的应用可以说是在测量领域中翻开了崭新的一页,同时由于不同的虚拟仪器具有多种多样且并不固定的功能,因此,对于虚拟的计量测试标准还没有定论。在实际的测量中,为了解决这样的问题,一般遵循着以下几种原则:①功能挂靠,是指测量功能为导向,虚拟仪器的测量本就重结果轻形式,将测量结果的准确性作为判断依据。②有据依据,如果虚拟仪器的测量功能和传统的测量仪器有重合,那么就可以将传统仪器的测量标准作为虚拟仪器的计量标准。③无据参考,如果虚拟仪器没有可以参考的测量标准,那就需要依靠虚拟仪器的生产制造厂商的说明书中提供的参数,来对虚拟仪器进行测量。
3.2 虚拟仪器的计量测试方案
制定一个科学合理、可行性高的虚拟仪器计量方案,是保证计量结果准确稳定的重要途径。通常情况下,虚拟仪器的计量测试方案有两种:一种情况是,将虚拟仪器和传统仪器一样,在同一时间内和标准仪器一起进行测量,将测量结果进行比对;第二种方案是与标准仪器的独立接口连接后,让虚拟仪器自检。其中,需要注意的是,采用第二种方案时,仍然有三种选择,一种是虚拟仪器本身的自检系统,第二种是运用高性能虚拟仪器进行对比检测,第三种方法是前两种相结合,既有虚拟仪器本身自检又有高级虚拟仪器的结果验证,双重保证虚拟仪器的测量精准度。
3.3 加强虚拟仪器的软件管理
虚拟仪器的软件算法是保证虚拟仪器能够实现高精度、高效率的重要基础,在保障硬件性能的同时,也需要加强对软件的管理。
一方面,需要在日常的软件管理中加强维护,在测量工作的前期,及时地对软件算法进行检验,保证进行计量测试时,保证软件算法不被篡改,确保计量的准确。同时需要做好数据的备份管理和权限设置,防止测量过程中出现人为修改,
另一方面,网络技术越来越发达,越来越开放,网络安全的隐患也越来越多,比如计算机病毒、黑客攻克等不安全的因素,都会对虚拟仪器的数据进行破坏,因此,软件的管理需要加入实时监督管理系统,通过多种手段最大限度地加强对数据库的管理、避免相关数据和记录被入侵或是更改,也要定期对软件进行杀毒和维护,及时更新病毒库,及时清理可能造成威胁的病毒。
3.4 解决虚拟技术的问题
仅针对计量领域而言,需要解决的虚拟技术问题有:为了更好地体现虚拟仪器的完整性系统性,怎样能够地在不拆分部件的前提下对虚拟仪器进行测量;如何在测量过程中避免参数和数据的重复测量,进而提高虚拟仪器的测量效率等。
4 结束语
虚拟仪器是当前多领域技术结合的一个成功应用,保证虚拟仪器的计量测试准确性是一个相关技术工作者必须重点关注、亟待解决的问题。
[1]徐军.虚拟仪器在计量测试中的应用[J].信息系统工程,2013,01:98-99.
[2]黄吉涛,周伦彬,马博群.虚拟仪器在计量测试中的应用[J].中国测试技术,2008,03:31-33.
[3]韩锐.虚拟仪器技术在计量测试技术领域的应用研究[J].科技信息(科学教研),2008,24:365.
The application of virtual instrument in the measurement test
Yang Teng
(While luzhou measurement test, Luzhou Sichuan,646000)
With the rapid development of high technology, the development of virtual instrument technology is still relatively slow, can be described as a major problem in the field of related technology.Based on virtual instrument is introduced, and according to its current state of development, some problems exist in the development of his analysis, and put forward the countermeasures to solve the virtual instrument using notes and problems in the combination of research and practice.
virtual instrument; measurement; application