淺談虛擬儀器在計量工作中的應(yīng)用

摘要：虛擬儀器技術(shù)業(yè)是當(dāng)前測試技術(shù)領(lǐng)域的一個熱點，文中概述了虛擬儀器技術(shù)及其優(yōu)越性，并舉例介紹了虛擬儀器的測試、報表、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)在計量工作中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：虛擬儀器;計量;熱敏電阻

當(dāng)今世界，以信息技術(shù)為主要標(biāo)志的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，虛擬儀器技術(shù)已走進計量，為我們開拓新的領(lǐng)域。它徹底改變了傳統(tǒng)計量儀器的物理結(jié)構(gòu)，其性能又優(yōu)于傳統(tǒng)的計量儀器，成為計量儀器新族，同時也必將引發(fā)計量工作的變革和進步。本文對虛擬儀器可應(yīng)用在計量上的部分技術(shù)做了簡要介紹。

1 虛擬儀器技術(shù)簡介

虛擬儀器系統(tǒng)的基礎(chǔ)是計算機系統(tǒng)，核心是軟件技術(shù)。虛擬儀器技術(shù)主要應(yīng)用于測試、測量和控制系統(tǒng)等領(lǐng)域。虛擬儀器的軟件平臺LabVIEW是一種優(yōu)秀的圖形化編程工具。LabVIEW不僅提供了直觀方便的編程環(huán)境，還提供了大量的工具和函數(shù)用于數(shù)據(jù)采集、分析、存儲和展示。使用LabVIEW可以開發(fā)出功能強大的自動校準(zhǔn)程序，包括儀器的自動控制、測量數(shù)據(jù)的獲取與存儲、測量不確定度評定、校準(zhǔn)。還可以利用其報表生成技術(shù)來以及完成檢定報告的工作等等，具有較好的效果和質(zhì)量，以及較低的軟件開發(fā)成本。

2 虛擬儀器計量應(yīng)用

2.1 虛擬儀器測控技術(shù)的應(yīng)用

由虛擬儀器組成的測控系統(tǒng)是具有虛擬面板(Virtual Panels)的個人計算機儀器，由硬件設(shè)備與接口，個人計算機設(shè)備驅(qū)動軟件和虛擬儀器面板組成。以熱工方面的工作為例，本文介紹一種基于PC—DAQ的虛擬儀器測試系統(tǒng)的實現(xiàn)方案，可通過在PC機內(nèi)PCI插槽中插入一塊多功能數(shù)據(jù)采集卡，不僅可以將計算機生成的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號對控制對象進行控制，而且可以將傳感器傳來的模擬信號采集到計算機，經(jīng)過轉(zhuǎn)換后由計算機進行分析、處理，再通過顯示器顯示，由存儲器儲存，外接打印機打印或通過互連網(wǎng)傳輸?shù)?。實踐驗證明，這種方案有較好的測試效果，比傳統(tǒng)測試系統(tǒng)具有更好的靈活性和開放性。

當(dāng)檢測器件為Pt100熱敏電阻，可把熱電阻當(dāng)做傳感器，接入檢測電路中，輸出信號經(jīng)信號調(diào)理電路處理后通過采集卡的模擬通道輸入計算機，并由LabVIEW程序計算得到溫度測量值。

根據(jù)鉑熱電阻溫度傳感器的溫度-電阻特性可近似表示為：

其中A=3.90802×10-3/℃，由分度表中可查得R0=R(T)|T=0℃=100Ω(與實際測量值相符)?？梢阅嫱?，得到熱敏電阻的電阻值。

還可以在軟件的設(shè)計中添加存儲，打印，報警、網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊，這樣可以快捷實現(xiàn)遠程測量，出具原始數(shù)據(jù)，超差報警等工作。圖1所示為熱敏電阻測量系統(tǒng)構(gòu)成圖。

2.2 虛擬儀器報表生成技術(shù)的應(yīng)用

日常檢定工作中，工程技術(shù)人員經(jīng)常會遇到各種測試數(shù)據(jù)必須以一定格式的報表形式輸出的問題，測試結(jié)果的報表及測試信息的保存往往是檢驗測試的最直觀及最重要的憑證，我們可以利用LabVIEW生成計量檢定報表及訪問Access測試信息數(shù)據(jù)庫來方便快捷的完成出具記錄、鑒定報告這一任務(wù)。

經(jīng)實踐驗證，可以利用LabVIEW的Report Generation報表生成工具包可以快速方便地生成Microsoft Of-fice支持的Word、Excel等形式的報表?，F(xiàn)主要介紹生成Word報表技術(shù)，用LabVIEW生成測試報表基本有兩種思路：一是利用LabVIEW中的MS Office Repot快捷VI來生成報表。此方法生成報表的好處是速度快，無需其他VI，但用該方法設(shè)計的報表不十分靈活，不能夠滿足一些特殊要求。二是利用Report Gener-ation模板中的VI來設(shè)計生成報表。用各種功能的VI可以設(shè)計格式復(fù)雜的報表，設(shè)計生成的報表可以滿足多種格式的要求。

利用Report Generation報表生成工具包生成報表程序時：首先要建立一個Word模板，把檢定所需的文字信息包括證書號、型號、檢定員等通過書簽的方式指定到模板中。在Report Generation中利用New Report.VI(生成新報表)、Append Report Text.VI(添加報表信息)、Append Table to Report.VI(將Table表中的數(shù)據(jù)添加到報表當(dāng)中)、Save Report to File.VI(保存報表)、Dispose Report.VI(處理報告)來實現(xiàn)Word報表的生成。在此方法中測試數(shù)據(jù)是通過在前面板顯示控件Table表中的數(shù)據(jù)直接添加到報表中得到的。在程序設(shè)計中要把模板的名稱及各種檢定信息添加到相應(yīng)VI中，在New Report.VI中要選擇文本保存的形式，這里選擇Word;在Window窗口狀態(tài)可以選擇保存Word報表時的窗口狀態(tài)，包括最大化、最小化等，這里選擇最小化;使用Save Repott to File.VI時可以用創(chuàng)建路徑VI來指點文檔保存的路徑及保存的文件名稱。測試完畢，保存數(shù)據(jù)后即可把檢定信息及數(shù)據(jù)以Word文檔形式保存到指定的文件夾中。

2.3 虛擬儀器網(wǎng)絡(luò)功能的應(yīng)用

LabVIEW的網(wǎng)絡(luò)功能主要建立在DataSocket技術(shù)，Web服務(wù)器和TCP、UDP協(xié)議基礎(chǔ)上。

其中在Web上發(fā)布程序是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化最簡單的方式。實現(xiàn)方法為：在Web上發(fā)布HTML文件，文件中包含程序的前面板和文本說明，這個文件保存以后，在發(fā)布程序的機器上運行Web服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)上的任何計算機不管是否安裝LabVIEW，只要按規(guī)定的格式在Web瀏覽器中輸入URL，就可以查看保存的Web頁。

創(chuàng)建HTML文件的方法是在主程序的前面板上點擊工具一網(wǎng)絡(luò)發(fā)布工具菜單，之后按照提示進行下一步設(shè)置，錄入文件名(字母或數(shù)字)生成URL，此時即完成在Web上發(fā)布HTML文件。

遠程的檢定員可在Web瀏覽器上輸入URL，進入測控程序的網(wǎng)頁，在頁面的程序上點擊右鍵，選擇：“請求VI控制權(quán)”，這樣即對測控程序進行控制。從而完成對被檢儀器的遠程檢定。

3 結(jié)束語

綜上所述，虛擬儀器技術(shù)提高和推動了計量事業(yè)的發(fā)展。它給了計量工作者更大的施展空間。隨著科技的發(fā)展，虛擬儀器技術(shù)將可以廣泛應(yīng)用在貿(mào)易結(jié)算，計量檢測，貿(mào)易計量等方面，有效提高工作效率，降低成本。