一. 虛擬儀器技術

1.       虛擬儀器技術簡介

虛擬儀器(Virtual Instrument)是由美國國家儀器公司(National Instrument)于20世紀80年代首先提出的。他是基于計算機的軟硬件測試平臺,是計算機技術與現(xiàn)代儀器技術深層次結合的產(chǎn)物。在一個虛擬儀器系統(tǒng)中,硬件是整個系統(tǒng)賴以工作的物理平臺,用來建立信號與計算機的連接通道,形成計算機的I/O接口。軟件是整個虛擬儀器硬件系統(tǒng)工作的靈魂,用戶通過由軟件設計產(chǎn)生的接口界面才能與虛擬儀器硬件系統(tǒng)進行交流,而虛擬儀器的數(shù)據(jù)采集,分析,處理和顯示功能也只有通過軟件才能實現(xiàn)。虛擬儀器通過應用程序將通用計算機與儀器硬件結合起來,以透明的方式把計算機資源和儀器硬件的測量,控制能力結合在一起,通過軟件實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分析處理,表達并以友好的圖形界面顯示出來。虛擬儀器的出現(xiàn)被譽為儀器界革命性的新紀元。

2.       虛擬儀器設計開發(fā)

由于應用軟件實現(xiàn)虛擬儀器與用戶的交流,它可以提供友好的用戶界面,強大的數(shù)據(jù)采集與處理功能,它是實現(xiàn)虛擬儀器功能的關鍵因素。因此,能否方便的設計出界面友好,功能強大的虛擬儀器軟件,直接關系到儀器功能的實現(xiàn)和儀器的性能。目前虛擬儀器的開發(fā)較多的使用由NI公司推出的Lab Windows CVI,LabVIEW等。它們采用最流行的圖形化編程環(huán)境,其中既包括菜單,表頭等通用用戶接口屬性,也包括了開關,滑動條,數(shù)字顯示窗口等儀器應用接口屬性。

虛擬儀器的設計方法和實現(xiàn)步驟與一般軟件的設計方法和實現(xiàn)步驟基本相同,只不過虛擬儀器設計時要考慮硬件部分。虛擬儀器設計方法主要包括以下三個部分:

(1) IO接口儀器驅動程序的設計;

(2) 儀器面板的設計;

(3) 儀器功能算法的設計。

3.       汽車工程中的虛擬儀器技術

伴隨汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，車用電氣設備越來越多，從發(fā)動機控制到傳動系統(tǒng)控制，從行駛、制動、轉向系統(tǒng)控制到安全保證系統(tǒng)及儀表報警系統(tǒng)，從電源管理到為提高舒適性而作的各種努力，使汽車電氣系統(tǒng)形成一個復雜的大系統(tǒng)?，F(xiàn)代汽車已逐漸演變成為一個移動的PC網(wǎng)絡系統(tǒng)。利用虛擬儀器技術，我們可以輕松的仿真各種車用電氣設備，開發(fā)各種車用電控單元等。利用該技術，我們不必直接對硬件進行設計，而是在之前通過虛擬技術對硬件功能做原理性開發(fā)。這樣，不僅可以縮短開發(fā)時間，也能降低開發(fā)成本。另一方面，現(xiàn)代汽車電氣系統(tǒng)的日益復雜化，如果采用傳統(tǒng)的硬件測量設備，不僅僅使設備數(shù)量增加，加大檢驗的工作量，而且各硬件設備靈活性不強、成本過高。利用虛擬儀器技術，我們可以將各種數(shù)據(jù)采集設備集成到計算機中，通過軟件實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)讀取和信號分析處理，最后將結果顯示出來。這樣，可以大大減少檢測的工作量，降低成本，還能靈活的開發(fā)適合自身車型的檢測功能集成。