虛擬儀器技術(shù)及其在汽車測(cè)試中的應(yīng)用

摘要：虛擬儀器技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和測(cè)量技術(shù)在儀器儀表領(lǐng)域相結(jié)合所形成的一種全新的儀器種類。它能夠完成傳統(tǒng)儀器不能完成的任務(wù)，本文以虛擬儀器的特點(diǎn)為基礎(chǔ)，介紹虛擬儀器技術(shù)在汽車測(cè)試中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：虛擬儀器技術(shù);汽車測(cè)試;應(yīng)用

引言

改革開放以來(lái)，隨著通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、儀器儀表技術(shù)的飛速發(fā)展，隨之出現(xiàn)了一些新的測(cè)量?jī)x器與測(cè)量理論方法，這當(dāng)中就包含虛擬儀器（virtualinstrument，VI）技術(shù)。虛擬儀器技術(shù)是計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代儀器系統(tǒng)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，它的出現(xiàn)打破了人們對(duì)傳統(tǒng)儀器概念的理解，帶來(lái)了一種全新的理念，在很大程度上對(duì)測(cè)試、測(cè)量領(lǐng)域產(chǎn)生影響。近二十多年來(lái)，虛擬儀器因?yàn)槠涮厥獾膬?yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在電子、教育、機(jī)械、通信、汽車制造等各個(gè)方面。在汽車電子領(lǐng)域，常常要實(shí)施各種測(cè)量、測(cè)試實(shí)驗(yàn)。如果使用傳統(tǒng)儀器進(jìn)行臺(tái)架實(shí)驗(yàn)，不但需要投入大量的物力、人力以及時(shí)間，并且效率不高，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際汽車工況不符合的情況。虛擬儀器技術(shù)的出現(xiàn)，給這一狀況帶來(lái)了新的轉(zhuǎn)機(jī)。對(duì)虛擬儀器技術(shù)的研究和應(yīng)用對(duì)汽車設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試以及使用，對(duì)我國(guó)儀器儀表領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，都具有十分重要的意義。

一、虛擬儀器及其特點(diǎn)

傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器主要由3個(gè)功能模塊組成：信號(hào)采集與控制單元、結(jié)果表達(dá)與輸出單元與信號(hào)分析與處理單元。因?yàn)檫@些功能模塊一般情況下都是以固化的軟件或者硬件的形式存在的，只能通過(guò)廠家來(lái)定義并制造儀器，所以，傳統(tǒng)的儀器靈活性差，設(shè)計(jì)復(fù)雜，仍然采用手動(dòng)的操作模式，并未獨(dú)立使用，全部的測(cè)試過(guò)程只限于簡(jiǎn)單的模仿人工測(cè)試的步驟，當(dāng)需要測(cè)試的參數(shù)比較多或者現(xiàn)場(chǎng)情況比較復(fù)雜的時(shí)候，使用非常不方便。隨著軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)在儀器與電子測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣，同時(shí)不斷出現(xiàn)一些新的測(cè)試?yán)碚?、方法與儀器，在這種狀況下，虛擬儀器應(yīng)運(yùn)而生，作為傳統(tǒng)儀器觀念的因此變革，成為儀器產(chǎn)業(yè)重要的發(fā)展方向。虛擬儀器由模塊化儀器硬件、計(jì)算機(jī)硬件資源與擁有過(guò)程通信、數(shù)據(jù)分析以及圖形化用戶界面的軟件組成的測(cè)控系統(tǒng)。

與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器具有以下特點(diǎn)：

1、功能越來(lái)越豐富、強(qiáng)大

虛擬儀器技術(shù)充分利用了計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)傳輸、處理以及發(fā)布的能力，傳統(tǒng)儀器中的信號(hào)顯示、分析、存儲(chǔ)、打印以及其他操作都由計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行，得到了一個(gè)簡(jiǎn)單、靈活的測(cè)量測(cè)試系統(tǒng)。

2、具有較高的重復(fù)利用率和較快的開發(fā)速度

虛擬儀器的主體是軟件，把傳統(tǒng)儀器中的硬件部分替換掉，使得需要硬件完成的工作利用計(jì)算機(jī)的軟件來(lái)完成，不僅減小了開發(fā)的周期，而且在滿足市場(chǎng)需求、技術(shù)發(fā)展以及產(chǎn)品的可重復(fù)利用與更新?lián)Q代方面的優(yōu)勢(shì)非常明顯。

3、修改、設(shè)計(jì)更加方便

傳統(tǒng)儀器的修改與設(shè)計(jì)需要專業(yè)的人員來(lái)進(jìn)行，但是對(duì)于虛擬儀器來(lái)說(shuō)，用戶可以加入到設(shè)計(jì)中來(lái)，能夠進(jìn)行自定義，而且可以在儀器的功能面板上方便地進(jìn)行修改。

4、開發(fā)以及維護(hù)費(fèi)用較低

虛擬儀器的開發(fā)、加工、更新等環(huán)節(jié)都實(shí)現(xiàn)了軟件化，與傳統(tǒng)儀器相比有比較低的制造成本。同時(shí)，虛擬儀器的代碼有很高的復(fù)用率，在其生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸中節(jié)約了人力、財(cái)力以及物力，并減少了維護(hù)的費(fèi)用。

5、構(gòu)成復(fù)雜的測(cè)試系統(tǒng)比較容易

虛擬儀器能夠當(dāng)作測(cè)試儀器獨(dú)立使用，也能夠利用高速計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成復(fù)雜的分布式測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、測(cè)試以及故障診斷。

二、汽車檢測(cè)技術(shù)

汽車經(jīng)過(guò)一百多年的發(fā)展，已以其卓越的性能和廣泛的用途滲透到人類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域，成為人們生活中不可缺少的一種交通工具。

伴隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，特別是現(xiàn)代電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，汽車檢測(cè)發(fā)展成為一門重要的學(xué)科，并在汽車制造、汽車使用、汽車維修等部門獲得廣泛的應(yīng)用。汽車檢測(cè)技術(shù)是綜合利用各種現(xiàn)代化的檢測(cè)技術(shù)和先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備，在汽車不解體或不完全解體的前提下，判斷出車輛技術(shù)狀況、查明故障部位和原因的一種技術(shù)手段，主要對(duì)汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、操作穩(wěn)定性、安全性、可靠性等進(jìn)行檢測(cè)分析，并提供公正的、科學(xué)的數(shù)據(jù)。

三、虛擬儀器技術(shù)在汽車工程中的應(yīng)用

液力變矩器的性能對(duì)汽車的行駛安全性有著直接影響，能夠通過(guò)虛擬儀器系統(tǒng)，測(cè)量不同進(jìn)口壓力與轉(zhuǎn)速下的液力變矩器的性能參數(shù)。

通過(guò)人機(jī)接口完成系統(tǒng)資源的配置與試驗(yàn)設(shè)計(jì)以及測(cè)試數(shù)據(jù)的打印與回放。主控臺(tái)根據(jù)初始信息調(diào)用儀器驅(qū)動(dòng)程序，負(fù)責(zé)系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)與通信工作，接收從I/O口回饋的試驗(yàn)信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后，發(fā)出控制信號(hào)使液力變矩器保持穩(wěn)定，并到達(dá)預(yù)定狀態(tài)，同時(shí)對(duì)該狀態(tài)進(jìn)行性能測(cè)試。該系統(tǒng)明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的測(cè)試儀，更加利于智能測(cè)試與診斷的開發(fā)以及系統(tǒng)功能的擴(kuò)充。

在汽車道路測(cè)試過(guò)程中，主要采用的儀器有垂直陀螺儀、方位陀螺儀與非接觸式車速儀、五輪儀等。這些設(shè)備大多數(shù)成本比較高、結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，有些參數(shù)的測(cè)量誤差較大，沒(méi)有綜合測(cè)試的配套軟件、數(shù)據(jù)處理不方便等。

計(jì)算機(jī)與虛擬儀器的結(jié)合，具有極大的發(fā)展空間，基于PC機(jī)的虛擬儀器技術(shù)將向高性能、多功能、集成化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。因此，虛擬儀器技術(shù)在汽車工程中具有廣闊的發(fā)展前景，它必將為測(cè)試人員提供更加優(yōu)良的測(cè)試環(huán)境。

結(jié)語(yǔ)

虛擬儀器可使用相同的硬件采集系統(tǒng)，通過(guò)配用不同的測(cè)試軟件與傳感器實(shí)現(xiàn)完全不同的測(cè)試功能。虛擬儀器技術(shù)在汽車性能測(cè)試領(lǐng)域的應(yīng)用，使得汽車檢測(cè)設(shè)備開發(fā)周期短，投資少，易于維護(hù)，通用性強(qiáng)，而且提高了性能測(cè)試的精度與智能化程度;該系統(tǒng)人機(jī)界面友好，操作方便，能夠有效提高工作效率。因?yàn)樘摂M儀器技術(shù)的越來(lái)越完善，它必將在汽車性能測(cè)試領(lǐng)域中得到更為廣泛的應(yīng)用。

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