基于虚拟仪器技术液压泵空载排量试验系统

　　1 虚拟仪器简介

　　由于计算机技术、软件技术、信息处理技术、自动控制技术、测量技术、仪器仪表技术和网络技术等的高速发展,共同孕育出一项革命性技术--虚拟仪器技术。虚拟仪器的出现,彻底改变了传统的仪器观,开辟了测量测试技术的新纪元。

　　虚拟仪器(VIRTUAL INSTRUMENT)是20世纪90年代提出的新概念,最早是由美国国家仪器公司(NATIONAL INSTRUMENTSTM,简称NI公司)提出的,所谓虚拟仪器技术,就是用户在通用计算机平台上,根据测试任务的需要来定义和设计仪器的测试功能,其实质是充分利用计算机来实现和扩展传统的仪器功能。虚拟仪器的基本思想是利用计算机来管理仪器、组织仪器系统,进而逐步代替仪器完成某些功能,最终达到取代传统电子仪器的目的。虚拟仪器技术综合运用了计算机技术、数字信号处理技术、标准总线技术和软件技术,代表了测量仪器与自动测试系统未来的发展方向。“软件就是仪器”反映了虚拟仪器技术的本质特征。

　　虚拟仪器的优点:(1)测量精度高、可重复性好;(2)测量速度快;(3)缩短系统组建时间、降低仪器硬件开销,同时也降低系统故障率;(4)实现用户自定义功能,可测量传统物理仪器不可能测量的对象;(5)易于扩展;(6)具有较短的系统更新周期。

　　1.1 虚拟仪器的构成

　　任何仪器基本都是由数据的采集和控制,数据的分析和处理,数据的显示这三部分组成。传统仪器是将这三部分放在一个仪表机箱内,而虚拟仪器并不强调物理上的实现形式,是一种功能仪器,是具有仪器功能的软硬件的组合。虚拟仪器的基本框图如图1所示。

　　1.1.1 虚拟仪器的硬件构成

　　如图1所示,虚拟仪器的硬件构成有多种方案,通常采用以下几种:

　　(1)基于通用接口总线

　　GPIB接口的仪器系统GPIB(General Purpose Interface Bus)仪器系统的构成是迈向虚拟仪器的第一步,即利用GPIB接口卡将若干GPIB仪器连接起来,用计算机增强传统仪器的功能,组织大型柔性自动测试系统,技术易于升级,维护方便,仪器功能和面板自定义,开发和使用容易,它可高效灵活地完成各种不同规模的测试测量任务。利用GPIB技术,可用计算机实现对仪器的操纵和控制,替代传统的人工操作方式,排除人为因素造成的测试测量误差。同时,由于可预先编制好测试程序,实现自动测试,提高测试效率。

　　(2)基于虚拟仪器采集的虚拟仪器系统

　　在虚拟仪器中,插入式数据采集卡(DAQ)是最常用的接口形式,通过A/D变换将模拟、数字信号采集输入计算机进行分析、处理、显示等,并可通过D/A变换实现反馈控制。根据需要还可加入信号调理和实时DSP等硬件模块。