虛擬儀器技術及其在汽車測試中的應用

摘要：虛擬儀器技術是計算機技術和測量技術在儀器儀表領域相結合所形成的一種全新的儀器種類。它能夠完成傳統儀器不能完成的任務，本文以虛擬儀器的特點為基礎，介紹虛擬儀器技術在汽車測試中的應用。

關鍵詞：虛擬儀器技術;汽車測試;應用

引言

改革開放以來，隨著通信技術、計算機技術、儀器儀表技術的飛速發展，隨之出現了一些新的測量儀器與測量理論方法，這當中就包含虛擬儀器（virtualinstrument，VI）技術。虛擬儀器技術是計算機與現代儀器系統緊密結合的產物，它的出現打破了人們對傳統儀器概念的理解，帶來了一種全新的理念，在很大程度上對測試、測量領域產生影響。近二十多年來，虛擬儀器因為其特殊的優點被廣泛應用在電子、教育、機械、通信、汽車制造等各個方面。在汽車電子領域，常常要實施各種測量、測試實驗。如果使用傳統儀器進行臺架實驗，不但需要投入大量的物力、人力以及時間，并且效率不高，同時還會出現實驗結果與實際汽車工況不符合的情況。虛擬儀器技術的出現，給這一狀況帶來了新的轉機。對虛擬儀器技術的研究和應用對汽車設計、制造、測試以及使用，對我國儀器儀表領域的技術發展，都具有十分重要的意義。

一、虛擬儀器及其特點

傳統測量儀器主要由3個功能模塊組成：信號采集與控制單元、結果表達與輸出單元與信號分析與處理單元。因為這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，只能通過廠家來定義并制造儀器，所以，傳統的儀器靈活性差，設計復雜，仍然采用手動的操作模式，并未獨立使用，全部的測試過程只限于簡單的模仿人工測試的步驟，當需要測試的參數比較多或者現場情況比較復雜的時候，使用非常不方便。隨著軟件技術、網絡技術與計算機技術的快速發展，計算機在儀器與電子測量領域的應用越來越廣，同時不斷出現一些新的測試理論、方法與儀器，在這種狀況下，虛擬儀器應運而生，作為傳統儀器觀念的因此變革，成為儀器產業重要的發展方向。虛擬儀器由模塊化儀器硬件、計算機硬件資源與擁有過程通信、數據分析以及圖形化用戶界面的軟件組成的測控系統。

與傳統儀器相比，虛擬儀器具有以下特點：

1、功能越來越豐富、強大

虛擬儀器技術充分利用了計算機強大的數據傳輸、處理以及發布的能力，傳統儀器中的信號顯示、分析、存儲、打印以及其他操作都由計算機來進行，得到了一個簡單、靈活的測量測試系統。

2、具有較高的重復利用率和較快的開發速度

虛擬儀器的主體是軟件，把傳統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算機的軟件來完成，不僅減小了開發的周期，而且在滿足市場需求、技術發展以及產品的可重復利用與更新換代方面的優勢非常明顯。

3、修改、設計更加方便

傳統儀器的修改與設計需要專業的人員來進行，但是對于虛擬儀器來說，用戶可以加入到設計中來，能夠進行自定義，而且可以在儀器的功能面板上方便地進行修改。

4、開發以及維護費用較低

虛擬儀器的開發、加工、更新等環節都實現了軟件化，與傳統儀器相比有比較低的制造成本。同時，虛擬儀器的代碼有很高的復用率，在其生產、包裝、運輸中節約了人力、財力以及物力，并減少了維護的費用。

5、構成復雜的測試系統比較容易

虛擬儀器能夠當作測試儀器獨立使用，也能夠利用高速計算機網絡構成復雜的分布式測試系統進行遠程監控、測試以及故障診斷。

二、汽車檢測技術

汽車經過一百多年的發展，已以其卓越的性能和廣泛的用途滲透到人類活動的各個領域，成為人們生活中不可缺少的一種交通工具。

伴隨著汽車工業的迅猛發展，特別是現代電子技術和計算機技術的進步，汽車檢測發展成為一門重要的學科，并在汽車制造、汽車使用、汽車維修等部門獲得廣泛的應用。汽車檢測技術是綜合利用各種現代化的檢測技術和先進的檢測設備，在汽車不解體或不完全解體的前提下，判斷出車輛技術狀況、查明故障部位和原因的一種技術手段，主要對汽車的動力性、經濟性、操作穩定性、安全性、可靠性等進行檢測分析，并提供公正的、科學的數據。

三、虛擬儀器技術在汽車工程中的應用

液力變矩器的性能對汽車的行駛安全性有著直接影響，能夠通過虛擬儀器系統，測量不同進口壓力與轉速下的液力變矩器的性能參數。

通過人機接口完成系統資源的配置與試驗設計以及測試數據的打印與回放。主控臺根據初始信息調用儀器驅動程序，負責系統間的協調與通信工作，接收從I/O口回饋的試驗信號，經數據處理后，發出控制信號使液力變矩器保持穩定，并到達預定狀態，同時對該狀態進行性能測試。該系統明顯優于傳統的測試儀，更加利于智能測試與診斷的開發以及系統功能的擴充。

在汽車道路測試過程中，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。這些設備大多數成本比較高、結構比較復雜，有些參數的測量誤差較大，沒有綜合測試的配套軟件、數據處理不方便等。

計算機與虛擬儀器的結合，具有極大的發展空間，基于PC機的虛擬儀器技術將向高性能、多功能、集成化、網絡化方向發展。因此，虛擬儀器技術在汽車工程中具有廣闊的發展前景，它必將為測試人員提供更加優良的測試環境。

結語

虛擬儀器可使用相同的硬件采集系統，通過配用不同的測試軟件與傳感器實現完全不同的測試功能。虛擬儀器技術在汽車性能測試領域的應用，使得汽車檢測設備開發周期短，投資少，易于維護，通用性強，而且提高了性能測試的精度與智能化程度;該系統人機界面友好，操作方便，能夠有效提高工作效率。因為虛擬儀器技術的越來越完善，它必將在汽車性能測試領域中得到更為廣泛的應用。

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