虚拟仪器技术在计量中的应用

王娜

（江苏金陵机械制造总厂，江苏 南京 211100）

虚拟仪器技术在计量中的应用

王娜

（江苏金陵机械制造总厂，江苏 南京 211100）

随着科技的高速发展，在工业生产中越来越多的仪器被使用，但其准确度还较低。分析了虚拟仪器计量技术在仪器测量和检定过程中的应用，使得仪器的测量准确性进一步提升。

虚拟仪器；计量应用；计算机；社会技术

虚拟仪器是在计算机上加软件和（或）硬件，使得使用者在操作这台计算机时，就像是操作一台他自己设计的专用的传统电子仪器。基于虚拟仪器的特点，我们需要在计量检定工作中利用虚拟仪器技术提高计量检定的工作效率，甚至取代一些传统的计量检定仪器，方便、高效地开展计量检定工作。

在监测系统中，监测业务需要和信号识别的接口相对接，系统接口较多时，项目的数据需求就会提升，因此，偏差可能出现的情况也较多，需要提升仪器的精确性，使得其能够科学地反映出被监测的信号运动状态。虚拟仪器系统集成了计算机、自动化等方面的重要知识，同时，也可以将其利用于计算机技术、通信技术等。它是一门交叉学科，从社会技术的角度看，虚拟仪器系统与计算机的硬件结构之间有着相互影响的关系，可能会导致整个组织架构发生一定的变化，而目前的组织结构也会对虚拟仪器系统的设计造成一定的影响，因此，他们的影响是相互联系的。在设计虚拟仪器系统时，主要保证技术上可行，同时，经济成本不能过高。在我们的科技高速发展的同时，市场上的高新技术越来越多，因此，应当在满足要求的情况下，尽量选用可以长期使用的设备，同时能够尽量配合周围设备，具有较高的兼容性，并在此基础上建立较好的整体化系统设计方案，满足国家相关部门的要求。

1 虚拟仪器技术分析

1.1 软件开发技术

由于世界软件业的迅速发展，各种具有测试分析仪器功能的功能软件已出现，比如美国国家仪器（NI）公司的LabVIEW、美国惠普（HP）公司的HPVEE，以及中国东方振动和噪声技术研究所（COINV）的DASP，都已在这个领域开始了各自的发展之路，能满足计量检定工作的需要。在软件系统中，测量业务需要与系统的接口相对接，系统接口较多时，项目的数据需求就会提升，因此，风险可能出现的情况也会较多。

1.2 数据采集转换技术

由于被监控的信号是模拟信号，这些信号并不能直接被处理器所分析与处理，因此，需要ADC将模拟信号转换为数字信号，最终传输给处理器。A/D转换器是数据采集的最为关键的一环，转化速度的快慢与精度直接影响到数据采集系统的质量。A/D转换器具有很多类型，一般采用逐次逼近型的A/D转换器。在信号转换时，多路模拟信号已经同时开始采集状态。但如果在电平变化之后，信号还没有完成整个转换过程，则采集的信号就可能会出现边偏差。为了使采集的信号是准确的，不出现时间上的偏差，就需要采用保持电路来使采样的信号能够保持一段时间，从而使最后所采到的信号数据完整，不出现严重的偏差。为了使得整个系统的测量是准确的，电路的采样时间应较短，保持时间较长。

1.3 通信技术

虚拟仪器端口扩充了大量的通信环节与功能，这样有利于实现信号的高速传输，RFID称为无线射频识别技术，可以在非接触的环境下实现数据的读取。RFID技术是一种比较新的通讯方案，主要是通过脉冲来进行检测带宽，这样就可以在很多地方解决无线技术的传播困难问题，因为它具有较好的抗干扰能力，在信号的传输过程中损耗较小，最终完成识别，因此，该技术在短距离的虚拟仪器信号传输当中有着极为重要的意义；同时，其损耗比较小，可以使检测设备极为精确，不易受其他信号的干扰。

1.4 数据存储管理系统

数据库也是一个重要的管理系统，可以对测量后的数据进行存储与分析，数据库的结构与存储情况对于整个系统的效率而言起着极为重要的作用。对数据库进行高效设计，让数据库的完整性提升，加强其一致性，可以有效实现整个系统的高效运转。因此，我们应当加强对数据库的管理，数据库的数据是以表的形式存储的，表中的信息应少、精确，这样就可以让表的关联减少，让用户的使用更加方便。

2 虚拟仪器技术在计量和检定中的应用

一般情况下，互感器检定需要1台互感器校验仪和1台标准互感器，标准互感器的准确度要比被测互感器高2个等级。1台基于虚拟仪器技术的互感器校验仪是由检定人员通过计算机屏幕上的软件界面进行操作的，该界面类似于传统仪器的操作面板，可以实时查看二次电流波形和误差电流波形，实时查看一次、二次和误差电流有效值，显示比差、角差曲线等。这对于虚拟仪器处理的系统优化要求更高，对于系统设计的结构性要求也较高，因此，其可以方便工作人员使用，符合他们的思维习惯，强调了自顶而下的设计，能够实现高效率运转；在系统上是独立的，无法进行管理控制，但可以将数据库与检测管理的模型进行结合，为使用者提供一定的检定方案、问题优化方案，使虚拟仪器的处理系统能够不断自我完善，提升检测精度。检测中还应当注意，由于客户的需求可能会出现改变，同时，需求也具有不确定的特点，因此，对于各个需求要进行全面考虑。如果对于需求没有全方位的考虑，就可能在实际使用中出现一定的需求风险。这就要求设计者在设计时有一定的前瞻性，能够对将来可能出现的问题进行预测，使设计不会因为时间的推移而出现严重的问题。

3 结束语

随着计算速度和准确率的提升，虚拟仪器计量技术处理的应用越来越普遍，推动了自动化技术的发展，虽然其还有很多无法消除的缺点，但这一重要科技的发展也在一步一步推动各行业的蓬勃发展，让生活更加智能化。虚拟仪器的计量处理大大减少了人力成本，提升了仪器的准确性，智能控制是重要的技术基础，它在工业生产领域有着深远的影响。

［1］纪明霞，唐婷，吴娜娜.虚拟仪器技术在机载ATE计量中的应用［J］.科技创新导报，2010（03）.

［2］胡顺杰.试论虚拟仪器技术在计量检定领域的应用［J］.中国计量，2008（03）.

［3］成永军，李得天，郭美如，等.基于LabVIEW的虚拟仪器技术及其在真空计量中的应用［J］.真空电子技术，2007（06）.

〔编辑：张思楠〕

TP274

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.24.150

2095-6835（2017）24-0150-02