虚拟仪器在计量测试中的应用

刘建庆

（江西省计量测试研究院，江西 南昌 30002）

前言：虚拟仪器作为高新技术的产物，自诞生以来，在计量测试领域内得到了极大的重视并有了广泛的应用，还推动了一系列测量理论的产生，促进了测量技术的发展。

一、虚拟仪器的概念

虚拟仪器又称为计算机个人仪器，是一种以计算机为平台、利用测试软件来实现测试功能的系统，主要由计算机硬件、测试软件和虚拟面板组成，其中，测试软件是整个虚拟仪器的运行核心。

虚拟仪器是当代计算机技术与测量技术的结合产物，用户能够自行定义虚拟仪器的功能，对设计语言的修改就能够完成虚拟仪器单项功能的发挥，也能将多项功能体现在虚拟仪器中。

二、虚拟仪器应用中存在的问题

虚拟仪器作为使用时间较短的新型技术，以其高灵活性、高性价比与广泛的适用范围等特点，在短时间内得到了飞速的发展。但虚拟仪器在日益扩张的应用领域内的使用阶段，逐渐暴漏了一些问题，需要相关人员加以重视。下面对虚拟仪器在实际应用中常见的问题进行了分析。

（一）量值溯源

传统的测量仪器经历了足够长的使用时间，相关标准与界定参照已得到了充分的完善，在日常计量测试中，工作人员能够有章可循。而虚拟仪器的应用推广时间要远短于传统测量仪器，溯源工作实现难度较大。虚拟仪器能够实现复杂多功能测量要求，这一方面是其得以在当代广泛应用的原因，另一方面也造成了其工作参照标准更加复杂的情况，这导致了溯源工难度进一步加大。

（二）测量结果有一定的不确定性

传统的计量测试中，计量工作的每一个步骤都是相互独立的，如对计量结果产生疑问，则只需要重复一次检定周期，就能够发现出现问题的环节，便于工作人员进行针对性地修改。但在虚拟仪器的应用环境下，虚拟仪器自身测量系统集成化程度很高，这就造成了计量测试结果的不确定性较大的情况。计算机测试软件是虚拟仪器运行的核心，而程序自身有很强的一体化特点，在软件程序编写过程中如存在偏差，则可能会导致整个计量测试的结果与真实值产生极大的差距。编程过程中的错误，在检定过程中被查找到的几率微乎其微，这也是造成虚拟仪器测量结果不确定性较大的原因。

（三）虚拟仪器的法制管理

虚拟仪器在使用过程中需要连接网络，这就需要工作人员重视来自网络的风险。虚拟仪器在传输数据时，可能会遭受计算机病毒的攻击，导致关键数据被损坏，使得计量测试的结果出现偏差或无法更改的错误。缺少相应的法制管理是当下网络风险难以彻底避免的主要原因。政府相关部门应加快制定法律法规的进度，保障虚拟数据与虚拟仪器硬件设施的安全性。计量人员也需要重视监督管理工作，加强数据的保密力度，强化硬件设施的保护工作。

三、虚拟仪器在计量测试中的应用

（一）制定科学合理的计量测试标准

制定科学、合理的虚拟仪器计量测试标准，是保障虚拟仪器测量结果正确性的基础。作为发展时间短、功能多样且不固定的一项新技术，还未建立相应的计量测试标准。在实际的测量工作中，面对缺少计量测试标准的情况，一般会依照功能挂靠、有据依据、无据参考的原则。功能挂靠是以测量功能为导向，以测量结果的正确性作为判断依据。有据依据是指当虚拟仪器与传统仪器的测量结果重合时，虚拟仪器的测量标准将依照传统仪器的测量标准。无据参考是指当虚拟仪器没有可参考的测量标准时，则要依照仪器生产说明书中的标准来开展工作。

（二）制定可行的计量测试方案

制定可行的虚拟仪器计量测试方案，对保障计量结果的正确性有重要的意义。虚拟仪器的计量测试方案一般分为两类：一是将虚拟仪器与标准仪器于同一时间进行测量，并对比两者测量结果。二是将虚拟仪器与标准仪器进行连接后，虚拟仪器自检。后者在实际测量过程中，可使用虚拟仪器自身的自检系统，也可用性能更高的虚拟仪器来进行对比检测，或将前两者方法结合，双重保障虚拟仪器的测量精度。

（三）加强虚拟仪器的软件管理

在日常的软件管理工作中，应重视对其进行维护，并要在测量工作开展前，及时检验软件算法，确保虚拟仪器在使用过程中软件算法没有遭到篡改，并应做好数据备份与权限设置，避免测量过程中软件算法存在人为修改的可能，来保障计量测试的正确性。当代互联网上安全隐患的增加，如计算机病毒、黑客等也是影响虚拟仪器测量结果的因素。网络风险可能会导致虚拟仪器的数据遭到破坏，严重干扰计量测试工作的正常进行。虚拟仪器软件管理工作应利用实时监督管理系统，强化对数据库的保护力度，防止数据与记录被恶意更改，也应加强对软件的维护工作，及时更新病毒库，避免网络病毒侵染软件。

（四）解决虚拟技术问题

在计量测试工作中，虚拟仪器的应用时间较短，各方面工作还不成熟，当下还存在一些亟待解决的技术问题，如进一步提升虚拟仪器的系统性与完整性，对虚拟仪器的测量过程中不拆分部件的方法，和避免重复测量等方面。针对这些技术问题加以深入研究，从而提升虚拟仪器的测量效率，是我们未来一段时间内的主要工作方向。

结束语：虚拟仪器在计量测试领域内有非常重要的作用，是推动国家计量测试发展的动力。测量数据精确性要求的提升，使得计量测试领域对测量仪器的精度有了更高的要求。当下虚拟仪器在计量测试工作中的使用过程中，还存在一些问题，但这些问题在虚拟仪器技术的发展过程中都将会得以有效解决，虚拟仪器技术在计量测试领域的应用也将更为深入。