中英文翻译虚拟仪器实现多参数测量Word文档格式.docx

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Keywords:

TAB24;

TG8ArticleID1009,ChinaA-4334（2001）03-03-0086

1.Introduction

Instrumentationforalongtimeinscientificexperimentsoccupyaveryimportantrole,isalsotheinstrumentofourphysicaleducation,physicsexperimenttocarryoutanimportantfoundation.Thedevelopmentofcomputertechnologyandapplicationstotheinstrumentinthefieldhasbroughtprofoundchanges,inparticulartheemergenceofvirtualmachinesandapplicationscanbesaidtobearevolutioninthefieldofequipment,butforalongtime,whethertheyareinourphysicaleducationactivities,Stilldominatedbytraditionalinstruments,computersandmeasuringinstrumentsarebasicallystillintheisolatedstate,whichwillgreatlyaffectourunderstandingof-the-artequipmentandhands,solearningsomebasicknowledgeofthevirtualinstrumentisquitenecessary.

Thevirtualinstrumentpanelhasavirtualpersonalcomputerequipment.Itiscommonpersonalcomputer-basedsimulationsoftwarefunctionandcontrolofhardwarecomponents.Operatorsthroughfriendlygraphicalinterfaceandgraphicalprogramminglanguagetocontroltheoperationofequipment,completetestingbythevolumeofthecollection,analysis,judge,showthatthedatageneratedandstored.Virtualmachineshavethefollowingcharacteristics.

1）Virtualinstrumentstomakefulluseofcomputerhardwareandsoftwareresourcestobreakthroughthetraditionalinstrumentsindataprocessing,storageandexpression,andotherrestrictions,havemadetraditionalinstrumentsunparalleled.

2）Softwareisthecoreofthevirtualinstrument.Ingeneralcomputerplatformtoconfiguretheappropriatemodularhardware,thenextgreatdealofworkisthepreparationofthesoftware.

3）Virtualinstrumentstructureflexible,easytoupgrade,virtualinstrumenthardwarestructureisrelativelyfixed,andthesoftwaredoeshaveagreatdealofflexibilitytoupgradetheoperatingsystemorsoftware,virtualmachinescanbeupdatedreplacement.

Virtualmachinesforitsoutstandingmerits,haveshownstrongvitality,andtheemergenceofwidelyusedtestequipmentwillhaveaveryprofoundimpact.

2.thecompositionandapparatusoperatingprinciple

Withthecompletionofanumberofparametersoftheequipmenthasbeentestedinthefieldofmeasuringarealproblemwithtraditionalinstrumentsoftenverydifficulttoachieve.Themostcommonisbyincreasingthetypesofequipmenttomulti-parametermeasurements,butthisonlyincreasedthecostofmeasurement,butalsoreducesthereliability.

Theuseofvirtualinstrumentdesign,caneasilyachieveanumberofparametersofmeasurement,theinstrumentstotestthetemperature,force,pressure,displacement,mechanicalvibrationparameters5,atotalof6-channel,thechanneltestingwiththeexchange,Atthesametimecanbemeasuredoneormoreoftheparameters.Weusetemperature,force,pressure,displacement,vibrationsensorsignalconditioningdeviceswiththecompletionoftheacquisitionandsignalamplification;

theuseofdataacquisitioncardstocompleteA/Dconversionbythecomputertocompletethefinaldataanalysis,todealwith.Hardwareequipmentismainlyresponsibleforsignalconditioningandanalog-to-digitalconversion,throughthebusandPCcomputerstoexchangedata.Userstousethemouseorkeyboarddirectlyinthevirtualpanelontheoperationcanbeeasilycompletedtheparametersofthetest,analysis,printingandotherfunctions.

3.theinstrumenthardwaredesign

Virtualhardwareequipment,includingcomputerhardwareandequipmenthardwareconsistsoftwoparts,ofwhichonlyequipmentneededisthehardwaredesign.The

Thehardwareequipmentfromthemainsensors,signalthesametoken,dataacquisitioncardsandfourcomputerparts.Tocoveralargerrangeandmeetcertainmeasurementaccuracy,thechoiceofdifferentparametersmeasuringrangeofmorethansensors.Forexample,forcemeasurementintherangeof0-1KN,precisionmeasuring0.3%（FS）,shouldbemeasuredbytheupperlimitofthefoursensors1KN.3KN.5KN.10KNassistancetocovertheirrange.NIsignalconditioningdevicesselectedcompanies（"

NationnalInstruments"

NationalInstruments,isavirtualproductionequipmentcomponentswell-knowncompany）producedaSCX1-1122multiplexer,SCX1a1122maximum16-channel,Straingaugeconditioning,thermistor,RTD,thermocouplevoltagesignalandcommunication,processcontrolswitchthetypeofsignalconditioning.

Inaccordancewiththeuseofthecomputerisalaptopordesktop,choosedifferentdataacquisitionboard.Inordertofacilitatetheportabilityofthisequipmentisusedinportablecomputers.NIdataacquisitioncardisaAiCorporationDAQCarda16XEa50for16-bitA/Dconvertersamplingrateforsingle-200K,multi-channelat20K.Themeasurementaccuracyofthisinstrumentto0.3percent.16oftheA/Dfullymeetthisrequirement;

20Ksamplingratebyconservativemethodcanalsobereached5kHZbandwidth,inlinewiththegeneralbodyvibrationparametersofthedynamictestingrequirementsoftherestofthetemperature,force,pressureanddisplacementareStaticparametersoftheequipmentnottoohighfrequencybandwidth

4.softwaredesign

Virtualinstrumentsoftwareisthecoreofthesoftwaredesignqualityhasadirectimpactontheperformanceofvirtualmachines.Wewilloftheentiresoftwaredesignfortheopenstructureoftheusersaccordingtotheiractualrequirementsforsoftwaremodificationoraddition.Themaininstrumentofthissoftwarefromdataacquisitioncarddrivermodule,thevirtualpanelmodules,eachmodulemeasuringparameters,calibrationanderrorcorrectionmodulecomposedoffourparts.

Virtualpaneluserinterfacethatisuserdevicestoexchangeinformationwiththebridge.Theinstrumentpanellayoutofthereasonableandeasytooperate,highlyinteractive,usereverystepoftheoperationcanbepromptandimmediateresponse,andprovideon-linehelp.

DAQdriverintothepreparationofdynamic-linklibrary（DLL）formandtoprovidesourcedocuments.Havetheabilitytodevelopthecompany'

scustomersdonotunderstandtheacquisitioncardinterfacecircuitandprinciplesoftheinstrumentcanbemodifiedorexpandedfeatures.

Measuringtheparametersofmodularsoftwarestructure,isareasonabledivisionofthemeasurementmodules,andenhancetheuseofcommonpartsofthegeneral,andtoprovidetheparametersofthecomplexgraphicsandtablesoutput.

Calibrationanderrorcorrectionmodule,notonlyonthesensorcanbecalibratedtoamendthesourceoferror,butalsotheuseoftheaverage,andsoontherelevantcalculationofinhibitionandtoreduceinterferenceandimprovethemeasurementaccuracyandincreasethereliabilityofmeasurement.

TheapparatusofthesoftwareusedNI'

sLabWindonssoftwaredevelopmentplatformforthepreparationoftheproceduresinrunningundertheWindons98.

5.Conclusion

Usingvirtualinstrumentmulti-parametermeasurementssimplifyingthehardwarecangreatlyreducethecostofequipmentandincreasethereliabilityofthetest.Virtualmachinesonthetraditionalinstrumentsoftheconceptofamajorbreakthroughinitsflexiblestructure,theoperationsimpleandintuitive,easytoupgradeandmanyotheradvantages,hasbecomeacomplexapparatusandinstrumentofchoiceformulti-functionaldesign.WiththecomputerinChinatofurtheruniversal,virtualinstrumentisboundtobemorewidelyused,itisboundtomakephysicaleducationagreatercontribution.

虚拟仪器实现多参数测量

吕冬梅吕翔

1.毕节师专物理系,贵州2.航天机电集团3422站,贵州遵义>

[摘要]介绍虚拟仪器的概念和优点,详细阐述用虚拟仪器实现多参数测童的设计过程。

[关键词]虚拟仪器;

多参数测量;

中图分类号:

TAB24;

TG8文献标识码A文章编号1009一4334（2001）03一0086一03

一、引言

仪器仪表长期以来在实验科学中占据着十分重要的地位,仪器仪表也是我们进行物理教学,开展物理实验的一个重要基础。

计算机技术的发展和应用,给仪器仪表领域带来了深刻的变化,特别是虚拟仪器的产生和应用,可以说是仪器领域的一次革命,但长期以来,不论是在我们的物理教学活动中,还是传统仪器占主导地位,计算机与测量仪器基本上还处于互不相关的状态,这必将大大影响我们对于先进仪器的了解和掌握,因此学习一些虚拟仪器的基本知识是颇必要的。

虚拟仪器是指具有虚拟面板的个人计算机仪器。

它由通用个人计算机,模拟化功能硬件和控制软件组成。

操作人员通过友好的图形界面及图形化编程语言控制仪器的运行,完成对被测试量的采集、分析、判断、显示、存储及数据生成。

虚拟仪器具有以下几个特点。

1.虚拟仪器充分利用计算机的软硬件资源,突破了传统仪器在数据处理、表达和存储等方面的限制,取得了传统仪器无可比拟的效果。

2.软件是虚拟仪器的核心。

在通用计算机平台上配置合适的模块化硬件设备后,接下来的大量工作便是软件的编制。

3.虚拟仪器结构灵活,容易实现升级、虚拟仪器的硬件结构是相对固定的,而软件却具有很大的灵活性,对软件或操作系统升级后,虚拟仪器就可以更新、换代。

虚拟仪器以其突出的优点,显示了强大的生命力,它的出现和广泛使用,将对测试仪器产生极为深刻的影响。

二、仪器构成和工作原理

用一台仪器完成多个参数的测量一直是测试领域的一个实际问题,用传统仪器往往很难实现。

最常见的是靠增加仪器的种类来实现多参数的测量,但这不仅增加了测量费用,而且还降低了可靠性。

采用虚拟仪器的设计方法,可以方便地实现对多个参数的测量,本仪器可以测试温度、力值、压力、位移、机械振动5个参数,共6个通道,各通道测试功能具有交换性,可同时测量一种或多种参数。

我们采用温度、力值、压力、位移、振动传感器配以信号调理器完成对信号的采集和放大;

使用数据采集卡完成A/D转换最后由计算机完成数据的分析、处理。

仪器硬件主要负责信号调理和模数转换,通过PC总线与计算机进行数据交换。

用户利用鼠标或键盘直接在虚拟面板上进行操作,即可轻松完成各种参数的测试、分析、打印等功能。

三、仪器硬件设计

虚拟仪器硬件包括计算机硬件和仪器硬件两部分,其中只有仪器硬件是需要设计的。

本

仪器的硬件主要由传感器、信号同理器、数据采集卡和计算机四部分组成。

为覆盖较大测量范围并满足一定的测量精度,各参数选用不同测量范围的多只传感器。

例如力值测量范围为0-1KN,测量精度0.3%（F.S）,则需用测量上限分别为1KN.3KN.5KN.10KN的四只传感器来援盖其测量范围。

信号调理器选用NI公司（“NationnalInstruments”、美国国家仪器公司,是一家生产虚拟仪器组件的著名公司）生产的SCX1一1122型多路复用器,SCX1一1122最大可达到16通道,可调理应变片、热敏电阻、RTD、热电偶和交流电压信号,程序控制切换调理信号类型。

按照使用的计算机是台式机还是便携机,可选择不同的数据采集板。

为便于携带,本仪器采用的是便携式计算机。

数据采集卡是NI公司的DAQCard一Ai一16XE一50,为16位A/D转换器采样速率单通道方式为200K,多通道时为20K。

本仪器的测量精度为0.3%。

16位的A/D完全可满足这一要求;

20K的采样速率按保守的算法也可达到5kHZ的带宽,符合一般机构振动参数的动态测试要求,其余的温度、力值、压力、位移都是静态参数,对仪器的频率带宽没有太高的要求。

四、软件设计

软件是虚拟仪器的核心,软件的设计质量,直接影响虚拟仪器的性能。

我们将整个软件设计为开放式结构用户可根据自己的实际使用要求,对软件进行修改或增补。

本仪器的软件主要由数据采集卡驱动模块、虚拟面板模块、各