动态测试技术虚拟仪器.pptx

动态测试技术虚拟仪器吴义鹏yipeng.wu@南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室6.1 仪器的定义和作用仪器是信息获取的手段、是认识世界的工具，是一个系统或装置。最基本的作用：是延伸扩展补充或代替人的听觉、视觉、触觉等器官的功能。机械结构力学及控制国家重点实验室动态测试技术：虚拟仪器Virtual InstrumentationFully Programmable SystemVXI ChassisGUIIEEE 488 Rack and Stack SystemDAQ Boardswith RTSIAnalog Instrumentation6.2 从传统仪器到虚拟仪器仪器的发展历史机械结构力学及控制国家重点实验室动态测试技术：虚拟仪器6.3 从传统仪器到虚拟仪器第三代为智能仪器，将单片或多片的微处理器与传统仪器有机地结合在一起形成的单机，其形态是仪器。智能仪器是计算机技术与测量仪器相结合的产物，是含有微计算机或微处理器的测量(或检测)仪器，它拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定智能的作用(表现为智能的延伸或加强等) 。机械结构力学及控制国家重点实验室动态测试技术：虚拟仪器6.4 虚拟仪器的产生传统仪器满足不了测试需求仪器越来越复杂，各种测试仪器，其组成都可以分为数据采集与控制、数据的分析与处理、结果的输出与显示三大功能，且都是以硬件形式存在，仪器硬件存在冗余，使用率低，开发、维护的费用高，技术更新周期长传统仪器都是独立使用、手工操作、任务单一，实时性差，现代测控可能要求多点，多物理量的实时采集控制和记录分析。振动仪硬度仪测厚仪机械结构力学及控制国家重点实验室动态测试技术：虚拟仪器6.4 虚拟仪器的产生计算机技术的进步为新型仪器提供了基础电子技术和计算机技术的进步改变了传统的设计思想，许多过去由硬件实现的功能可以由软件实现；专业化的设计软件为高效、易用的仪器软件开发提供了工具机械结构力学及控制国家重点实验室动态测试技术：虚拟仪器6.4 虚拟仪器的产生虚拟仪器是技术发展的结果计算机技术、软件技术、总线技术、网络技术、微电子技术的发展，及其在电子测量技术与仪器领域中的应用，使新测试理论、测试方法、测试技术不断出现，仪器与系统的结构不断推陈出新，电子测量仪器及自动测试系统的结构也发生了质的变化，功能与性能得到不断提高。计算机（PC机）处于核心地位，计算机软件技术和仪器与测试系统更紧密结合成了一个有机整体。在上述的背景下，提出了全新概念的仪器——虚拟仪器。1986年，美国国家仪器公司（NI, National Instrument）提出了虚拟仪器（Virtual Instrumentation）的概念。机械结构力学及控制国家重点实验室动态测试技术：虚拟仪器6.4 虚拟仪器的产生虚拟仪器的定义虚拟仪器是在通用计算机（如PC机、Mac或工作站）中加上硬件（通用的测量功能硬件）和软件（LabVIEW、驱动），并使用计算机屏幕提供仪器虚拟界面的可重用测量仪器。机械结构力学及控制国家重点实验室动态测试技术：虚拟仪器6.5 虚拟仪器的特点从虚拟仪器的组成结构上来看：（1）虚拟仪器的硬件是通用的（包括通用计算机硬件平台和通用的测量功能硬件）；（2）良好的人机界面。虚拟仪器的面板（或称软面板）是虚拟的（通过“控件”虚拟出面板）；（3）功能强。虚拟仪器的功能是由用户软件定义的机械结构力学及控制国家重点实验室动态测试技术：虚拟仪器6.5 虚拟仪器的特点虚拟仪器使用通用计算机的资源标准I/O硬件（如串行口，PCI/ISA扩展槽或其它硬件标准）用户界面，特别是图形用户界面（GUI）通用软件执行平台，如操作系统和各种动态连接库和其它计算机和设备连网，用于分布式测控互联网，为用户提供远程测量和监控功能机械结构力学及控制国家重点实验室动态测试技术：虚拟仪器6.6 虚拟仪器与传统仪器的比较比较内容虚拟仪器 传统仪器系统构成软件和通用硬件。软件是关键 专用硬件系统开发周期开发时间短、技术要求低、系统通用性强开发时间长、技术要求高、系统功能较专一开发费用软件使得开发和维护费用降至最低开发与维修开销高技术更新周期短（1~2年）长（5~10年）价格价格低、可复用与可重配置性强价格昂贵功能可塑性用户定义仪器功能，柔性厂商定义仪器功能，刚性系统开放性开放、灵活，与计算机技术同步发展封闭、固定构成复杂系统能力易与网络及其他周边设备互连功能单一的独立设备人机交互无限的显示选项、界面友好有限的显示选项机械结构力学及控制国家重点实验室动态测试技术：虚拟仪器传统仪器虚拟仪器对比Classical InstrumentVirtual Instrument(VI)待测模拟信号输出模拟信号待测模拟信号前置预处理信号输入手动/模拟信号控制硬件电子系统DAQ