虚拟仪器实现光谱测试的数据采集和处理

　　一、引言

　　随着现代检测技术向集成化、自动化、数字化、智能化方向的发展,计算机技术以其强大、高效、快速的数据处理功能发挥着越来越重要的作用。但是, 在我们光学测量的许多领域,目前还未能充分利用计算机丰富的软硬件资源,测试手段比较落后。有的仍采用手动操作、人工读数或函数记录仪记录数据、人手计算 处理数据的方法;有的采用汇编、C语言等编程作计算机数据采集和处理,但其开发周期长、效率低且大多数程序功能简单、实用性不高。这些都限制了光学测试技 术的进一步发展。

　　国际上,基于微型计算机的虚拟仪器技术以其常规仪器所无法比拟的强大的数据采集、分析、表达、交换、存储以及信号产生和过程控制功能在测试领域 得到了广泛的应用,发挥出惊人的潜力。现在,虚拟仪器在发达国家已经十分普及,近年引进国内后,其应用还处于起步阶段。本文率先将这一新兴技术引进到光源 和光探测器件的光谱特性测试中,为虚拟仪器在光学测量领域的推广应用作出了有益的尝试。

　　二、虚拟仪器的概念

　　常规仪器由各种功能硬件组合而成,仪器功能只能由厂家定义,结构、规模、适用范围固定。现代测试技术要求不仅能测试单一参量,而且要求具备数据 交换、多参数自动分析、信息综合及判断控制能力,常规仪器在这方面具有极大的局限性。计算机技术的飞速发展、计算机辅助测量的实现,使人们利用计算机技术 来实现和增强常规测试仪器的功能成为可能。基于微型计算机的虚拟仪器技术正是在这种趋势下应运而生的。

　　虚拟仪器(Virtual Instrument,简称VI)是指在通用微型计算机上加入必要的模块化功能硬件,如数据采集卡,在计算机屏幕上用图形界面模拟仪器面板,用程序控制信 号的采集、分析、显示、存储和输出等,实现真实仪器的功能。作为虚拟仪器的计算机,其外观、操作和功能与常规仪器相似,带有浓厚的测试仪器特征,但又不局 限于常规仪器的功能,实际应用所需的各种各样的功能完全可以随心所欲地通过软件程序来实现。因此对于虚拟仪器来说,有“软件就是仪器”之说。

　　由虚拟仪器构建的测试仪器系统,具有显著的优越性:用户可以自己定义仪器功能,开发适应不同场合的虚拟仪器测试方案;构建容易、功能灵活、适用 性强,一台计算机即可取代多台常规仪器;要扩充、修改仪器系统的功能、规模,只须修改软件,易升级,可维护性强;基于计算机的开放系统,可与各种标准外 设、仪器连接,实施数据交换和设备控制;自动化程度高,数据分析处理功能强,人机界面友好,费用低,高效可靠。