虛擬儀器在計量測試中的應(yīng)用

楊藤

（瀘州市計量測試所,四川瀘州，646000）

虛擬儀器在計量測試中的應(yīng)用

楊藤

（瀘州市計量測試所,四川瀘州，646000）

在高科技術(shù)的發(fā)展日新月異的今天，虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展仍然相對緩慢，可謂是一個相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的重大難題。本文對虛擬儀器的進行了簡單的介紹，并根據(jù)它目前的發(fā)展狀況，解析他在實際發(fā)展中存在的一些問題，并結(jié)合研究實踐提出虛擬儀器運用中的注意事項和問題的解決對策。

虛擬儀器；計量測試；應(yīng)用

0 引言

虛擬儀器技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到國防建設(shè)、航空航天、通信、計量等多個領(lǐng)域。本文將內(nèi)容放在了介紹了虛擬儀器的概念,并結(jié)合它在測試領(lǐng)域中的應(yīng)用狀況，提出一些具有可行性的建議。

1 虛擬儀器的概述

虛擬儀器，也叫作計算機個人儀器，是指以計算機為核心的數(shù)字化測量儀器。與傳統(tǒng)的測量儀器相比，虛擬儀器是一種由儀器模塊、計算機和軟件三大部分組成的新儀器。它的設(shè)計是一種開創(chuàng)性的思維，具體體現(xiàn)在：虛擬儀器用計算機技術(shù)把傳統(tǒng)儀器的測量功能進行全盤或局部的軟件化，用計算機軟件系統(tǒng)來進行數(shù)據(jù)分析、測量結(jié)果的輸出、顯示和記錄。

2 虛擬儀器的計量測試

2.1 計量測試的必要性

計量測試是一個具有驗證性質(zhì)的測試過程，就是為了是檢驗儀器是否具備能夠滿足測試的需求的準確度和可靠性。可以說，計量測試是檢驗測量儀器是否合格的唯一方法。在面對一臺虛擬儀器相當于多個傳統(tǒng)儀器進行組合,或者具有不同于傳統(tǒng)儀器的全新功能的情況下，怎樣確保這些功能的準確性、科學(xué)性，怎樣校準這些功能，校準的依靠的技術(shù)和理論依據(jù)是什么,毫無疑問這些問題都是虛擬儀器的開發(fā)者、研究者和使用者都始終關(guān)注的核心問題。所以，計量測試就是分析和解決這些問題的必備過程。

2.2 虛擬儀器的計量測試內(nèi)容

虛擬儀器的計量測試內(nèi)容包括：針對功能模型的硬件測試，所用軟件平臺的性能和采用數(shù)字模型的穩(wěn)定性和使用邊界條件。其中，硬件作為虛擬技術(shù)存在的物質(zhì)基礎(chǔ)，對于硬件測試的內(nèi)容包括硬件的靜態(tài)、動態(tài)特性，硬件的抗干擾性、響應(yīng)特性等；軟件性能和智能體現(xiàn)著虛擬儀器的技術(shù)發(fā)展水平，對軟件的性能測試包括：軟件運行速度、軟件的運算誤差和軟件的容錯性等；對于采用數(shù)字模型，主要是測量數(shù)字模型的穩(wěn)定性和使用邊界條件，主要是為了保證在使用數(shù)字模型不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)的誤差。

2.3 虛擬儀器的計量測試特點

虛擬儀器無法使用不確定度評估。在傳統(tǒng)儀器的計量測試中，儀器的準確度或不確定度可以通過周期檢定測量出來,并對各類誤差源對不確定度的影響大小進行分析和評估。但是，虛擬儀器的智能化、自動化很高，對于儀器模型中的如傳感器之類的硬件來說，采集測量數(shù)據(jù)的準確性很高，對于虛擬系統(tǒng)的軟件中來說，軟件算法與傳統(tǒng)的儀器相比，準確性更高，因此，很難按照傳統(tǒng)的測量辦法分析出誤差源的影響，也就無法使用不確定度評估。缺乏法制計量管理是當前虛擬儀器計量測試應(yīng)用中的最主要特點，也是面臨的最大問題。

3 保證虛擬儀器計量測試的穩(wěn)定

在虛擬儀器涉及到計量領(lǐng)域時，就是一次填補計量領(lǐng)域空白點的過程，為了保證虛擬儀器計量測試的穩(wěn)定可靠，我們需要從以下方面著手采取一定的措施。

3.1 虛擬儀器的計量測試標準

制定出一個科學(xué)、合理、細化的虛擬儀器計量測試標準是對虛擬儀器進行計量測試的重要前提。虛擬儀器技術(shù)在測量領(lǐng)域的應(yīng)用可以說是在測量領(lǐng)域中翻開了嶄新的一頁，同時由于不同的虛擬儀器具有多種多樣且并不固定的功能，因此，對于虛擬的計量測試標準還沒有定論。在實際的測量中，為了解決這樣的問題，一般遵循著以下幾種原則：①功能掛靠，是指測量功能為導(dǎo)向，虛擬儀器的測量本就重結(jié)果輕形式，將測量結(jié)果的準確性作為判斷依據(jù)。②有據(jù)依據(jù)，如果虛擬儀器的測量功能和傳統(tǒng)的測量儀器有重合，那么就可以將傳統(tǒng)儀器的測量標準作為虛擬儀器的計量標準。③無據(jù)參考，如果虛擬儀器沒有可以參考的測量標準，那就需要依靠虛擬儀器的生產(chǎn)制造廠商的說明書中提供的參數(shù)，來對虛擬儀器進行測量。

3.2 虛擬儀器的計量測試方案

制定一個科學(xué)合理、可行性高的虛擬儀器計量方案，是保證計量結(jié)果準確穩(wěn)定的重要途徑。通常情況下，虛擬儀器的計量測試方案有兩種：一種情況是，將虛擬儀器和傳統(tǒng)儀器一樣，在同一時間內(nèi)和標準儀器一起進行測量，將測量結(jié)果進行比對；第二種方案是與標準儀器的獨立接口連接后，讓虛擬儀器自檢。其中，需要注意的是，采用第二種方案時，仍然有三種選擇，一種是虛擬儀器本身的自檢系統(tǒng)，第二種是運用高性能虛擬儀器進行對比檢測，第三種方法是前兩種相結(jié)合，既有虛擬儀器本身自檢又有高級虛擬儀器的結(jié)果驗證，雙重保證虛擬儀器的測量精準度。

3.3 加強虛擬儀器的軟件管理

虛擬儀器的軟件算法是保證虛擬儀器能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高效率的重要基礎(chǔ)，在保障硬件性能的同時，也需要加強對軟件的管理。

一方面，需要在日常的軟件管理中加強維護，在測量工作的前期，及時地對軟件算法進行檢驗，保證進行計量測試時，保證軟件算法不被篡改，確保計量的準確。同時需要做好數(shù)據(jù)的備份管理和權(quán)限設(shè)置，防止測量過程中出現(xiàn)人為修改，

另一方面，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)越來越發(fā)達，越來越開放，網(wǎng)絡(luò)安全的隱患也越來越多，比如計算機病毒、黑客攻克等不安全的因素，都會對虛擬儀器的數(shù)據(jù)進行破壞，因此，軟件的管理需要加入實時監(jiān)督管理系統(tǒng)，通過多種手段最大限度地加強對數(shù)據(jù)庫的管理、避免相關(guān)數(shù)據(jù)和記錄被入侵或是更改，也要定期對軟件進行殺毒和維護，及時更新病毒庫，及時清理可能造成威脅的病毒。

3.4 解決虛擬技術(shù)的問題

僅針對計量領(lǐng)域而言，需要解決的虛擬技術(shù)問題有：為了更好地體現(xiàn)虛擬儀器的完整性系統(tǒng)性，怎樣能夠地在不拆分部件的前提下對虛擬儀器進行測量；如何在測量過程中避免參數(shù)和數(shù)據(jù)的重復(fù)測量，進而提高虛擬儀器的測量效率等。

4 結(jié)束語

虛擬儀器是當前多領(lǐng)域技術(shù)結(jié)合的一個成功應(yīng)用，保證虛擬儀器的計量測試準確性是一個相關(guān)技術(shù)工作者必須重點關(guān)注、亟待解決的問題。

[1]徐軍.虛擬儀器在計量測試中的應(yīng)用[J].信息系統(tǒng)工程,2013,01:98-99.

[2]黃吉濤,周倫彬,馬博群.虛擬儀器在計量測試中的應(yīng)用[J].中國測試技術(shù),2008,03:31-33.

[3]韓銳.虛擬儀器技術(shù)在計量測試技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用研究[J].科技信息(科學(xué)教研),2008,24:365.

The application of virtual instrument in the measurement test

Yang Teng
(While luzhou measurement test, Luzhou Sichuan,646000)

With the rapid development of high technology, the development of virtual instrument technology is still relatively slow, can be described as a major problem in the field of related technology.Based on virtual instrument is introduced, and according to its current state of development, some problems exist in the development of his analysis, and put forward the countermeasures to solve the virtual instrument using notes and problems in the combination of research and practice.

virtual instrument; measurement; application