虚拟仪器的电子测量系统分析

曲传江（黑龙江省电子信息产品监督检验院，哈尔滨150001）

虚拟仪器的电子测量系统分析

曲传江
（黑龙江省电子信息产品监督检验院，哈尔滨150001）

采用高效的优化反馈控制和分时检测方法进行研究，设计在安全性能上有了更好的保证，与此同时，也给用户提供了非常有效的监控平台，最终的控制精度能够符合硬件组成的具体标准。系统已经通过了用户的检查以及验收，并且现已开始使用，通过用户反馈情况来看性能优良、数据准确，极大减少了人们的劳动强度，进而降低了企业生产成本，提高经济效益。

虚拟仪器；电子测量；系统软件设计；系统实现

随着科技信息化的不断发展，电子测量方法已经呈现出各种各样的姿态，早在20世纪80年代，美国著名的NI公司就率先提出了“软件就是仪器”这一虚拟仪器概念，通过这个概念，可以为用户提供其所需要的仪器系统，进而把计算机系统强大的计算处理信息能力和仪器的测量、控制能力有机结合在一起，这样不仅减少了仪器设备的体积，而且大大减少了企业的成本。虚拟企业实质上就是利用高性能的模块化硬件，并且结合相关软件来完成每一种测试、测量以及自动化的应用，通过计算机的显示功能模拟出以往传统的仪器控制面板，并且展示出相应的结果，之后计算机进行运算，再运用分析处理能力不断对信息进行采集及测量，完成最终测试。此次研制使用的是一台工控机连接4套测试平台，进而测量每套测试平台的各项数据，绘制出相应的波形，最终得出的数据经过自动处理后存放在报表文件中。

1　系统硬件组成

系统硬件组成分成三个部分:电源部分、信号部分以及测试部分。

电源部分是指在整个测试过程中提供高精度的电源，保持在50mV以内，电源纹波有效值小于5mV，输出电流量在500mA以上。

信号部分使用DDS方波发生器，由77E58单片机控制DDS芯片AD9850，生成频率为5MHz、精度为1Hz可调节的方波。在此次研究设计中，单片机以及测试系统之间利用串口保持通信，自动测量的时序信号使用FPGA来实现，使用这种方法产生的时序波形相对来说较为稳定，容易实现。对于此次的研究设计，采用一托四系统，FAGA的逻辑进行编程。

对于测试部分，该部分将返回整个系统的测量值。使用GPIB总线与计算机相连进行通信，不同的测量设备会发出不同的参数，通过计算机发送不同指令进行相应的测量，最终经过分析处理，显示给用户，同时还要根据产品的指标来进行最后评判，得出结果，若评判结果超出规定范围，那么就需根据屏幕上的提示来进行调整，如果在正常值范围内，用户则把认可的数据存放在报表文件中，并进行备份。该系统总体结构如图1所示。

图1　系统总体结构Fig.1 Systemoverallstructure

2　系统实现难点

第一，在实际控制过程中，保证高速闭环控制的同时，还要实现对大量数据有效的采集、存储、分析、处理工作，对于一台计算机而言，可能存在着诸多矛盾，所以此次研究设计希望能够找到一个权衡点，通过合理布局的方法完成系统设计的要求。

第二，此次设计采用四托一的方式，所以对于信号而言，存在着一个共同问题，即信号的接受。每一个产品的待测信号路都有很多种，所以此次研究设计使用多片FPGA来进行扩展，进而让信号实现同步锁存输出。

第三，为了满足用户的需求，采用高性能射频接插件，将最终形成的信号直接发送到被测试的设备里，然后用户通过手动的方法进行相应的连接。电源输出采用负反馈的方式供电，保证稳定的电压值。

3　系统软件设计

考虑实际操作情况，后台对环境参数的监控不能够过多占用CPU资源，所以在此次研究设计中采用VB中的Timer控件，为监控进程分配尽可能少的时间，每隔一分钟进行一次监控操作。如果发现参数超出了误差可控制的范围时，就需要人工进行参数的设置，进而让参数快速返回到之前预设值。系统使用小型的Microsoft Access数据库进行备份，采用基于ADO.NET编程技术进行编程，数据库引擎为Microsoft jet4.0 OLEDBProvider，实现对数据库的搜索、修改、删除等操作。在卡板的控制上，在VB6中采用ActiveXDLL编程技术，生成ActiveXDLL文件，同时发布相应的COM组件，最终在VB.net中调用，解决关键的通信问题。

4　结语

虚拟仪器是在现代计算机软件技术、通信技术以及测量技术高速发展背景下，研发出的一种先进技术，虚拟仪器的出现，使得现代测量技术进入到一个全新的电子自动化模式。虚拟仪器的电子测量系统已经在很多领域被广泛使用，因此探讨基于虚拟仪器的电子测量系统如何运作具有现实意义，本文介绍了一个基于虚拟仪器理论、利用计算机控制标准实现电子测量的研制系统。

［1］韩同彬，刘洁瑜，汪立新，等.基于虚拟仪器转动平台自动化控制系统［J］.兵工自动化，2009，（03）:67.

［2］戴文，陆强，林青.基于LabVIEW的热处理炉测试系统［J］.电子测量技术，2014，（06）:34-37.

［3］方兴，李景文，唐智.基于虚拟仪器的控制指令码自动测试系统［J］.电子测量，2015，（07）:98.

［4］陆强，戴文.基于LabVIEW的环境试验设备温湿度检定系统［J］.电子测量技术，2014，（07）:45-46..

［5］方昌始，赖玉斌.虚拟示波器在电力电子变流技术实验中的应用［J］.电子测量技术，2014，（08）:71-73.

［6］秦伟伟，杨建业，马通.基于PXI总线技术的惯性仪器通用测试系统［J］.电子测量技术，2015，（08）:88-90.

［7］蒋焕文，孙续.对设置《电子测量》课程的考虑与实践［J］.高等学校电工课程教学工作通讯，1982，(02):36.

［8］安海.EWB软件在电子测量应用中的效果研究［J］.中国高新技术企业，2008，(12):56-59.

［9］王文华《.电子测量》教学的几点体会［J］.职教论坛，2003，(06):22-25.

［10］尹晓落.电子测量实践教学研究［J］.电子世界，2014，(04):65-67.

［11］杜春玲.现代电子测量中最佳测量方案的选择［J］.电子测试，2014，(15): 77-79.

［12］孙续，杜明，孟广勋.电子测量和仪器［J］.电子科技导报，1997，(05):39-41.

Analysis of virtual instrument's electronic measurement system

QUChuan-jiang
(Heilongjiang Electronic Information Product Supervision anDInspection Institute,Harbin 150001,China)

Efficientoptimization feedback control anDtime-sharing detectionmethods can have a better guarantee of the safety performance,while also giving users a very efficientmonitoring platform,the final control precision can meet the specific criteria of hardware.Systemhas passeDthe examination anDacceptance of the user,anDis noWcoming into use, excellent performance anDaccurate data are provideDby user feedback situation,which greatly reduces the people's labor intensity,thereby reducesproduction costs,anDimproveseconomic efficiency.

Virtual instrument;Electronic Measurement;Softwaredesign;Systemimplementation

Tm930

B

1674-8646（2016）03-0086-02

2016-01-12