家用電器檢測中虛擬儀器的應用探究

摘 要：作為儀器檢測中的關鍵技術，虛擬儀器檢測技術的應用對于提高家用電器的檢測質量具有重要作用。文章首先介紹了虛擬儀器在電器檢測中的優勢，然后具體探討了家用電器檢測中虛擬儀器的應用，以期為相關技術與研究人員提供參考。

關鍵詞：家用電器；檢測；虛擬儀器

在對家用電器進行質量檢測時，為準確測量產品的各種技術性能，傳統手段是選用各類儀表、儀器對電器進行逐項檢測，然后依據測試數據統計歸納得到檢測結果。當前，光敏、磁敏、熱敏、壓敏、聲敏等傳感器技術和信息獲取技術發展迅速，虛擬儀器在實踐中的應用也展現出更有利的前景。作為計算機技術與儀器測量技術衍生結合的產物，虛擬儀器技術可大范圍改善傳統儀器在數據傳輸、處理方面的約束，提高檢測的方便性。因此，加強有關家用電器檢測中虛擬儀器的應用研究，對于提升家用電器運行水平具有重要現實意義。

1 虛擬儀器在電器檢測中的優勢

1.1 靈活性

波形發生器和示波器等傳統儀器，在使用前均由廠家限定功能，其僅能完成單項或幾項具體工作，用戶一般都無法對其功能進行自定義或擴展。儀器的內置電路、開關和旋鈕及其功能均是固定的。而虛擬儀器是以軟件為基礎開發的儀器，在統一采集系統條件下，可編制形成不同的軟件以實現不同的功能。這大幅度改善了虛擬儀器檢測的靈活性，同種硬件可適應不同的需要。

1.2 網絡化

當前的傳統儀器多為“單機”產品，不同儀器之間難以完成溝通，也無法開展遠程測試。而虛擬儀器可借助網絡化技術和計算機技術，完成網絡化測試。不同儀器間可利用廣域網通信協議TCP/IP等實現有效溝通，數據交換，也可依靠網絡技術實現遠程測量及遠程控制等。

1.3 開放性

虛擬儀器是以計算機為基礎開發的系統，所以其具備傳統儀器無法實現的開放性。基于計算機的虛擬儀器系統，其有效利用了高效處理器技術、操作系統和應用軟件技術等，可完成傳統儀器無法實現的數據處理、顯示、存儲、采集等操作。且可進行系統化和模塊化硬件改造，開發性大大提高。[1]

1.4 便攜性

虛擬儀器可單獨將測試系統集成到筆記本電腦內，某些情況下甚至能集成到更小尺寸的PDA上，可現場完成電器測試，大幅度提高了方便性；而傳統儀器因硬件尺寸限制，難以實現便攜測試。

2 家用電器檢測中虛擬儀器的應用

2.1 系統結構

家用電器檢測系統主要由主控臺、人機交互接口、I/O接口等硬件部分構成。

2.1.1 主控臺：作為檢測系統的關鍵部分，主控臺主要用于協調系統各模塊間的工作。其通過用戶對系統參數的配置對系統實行初始化，隨后利用I/O接口完成檢測信號采集接受，并完成數據處理及控制協調結果，輸出控制信號以保證被測對象達到預期狀態。在檢測過程中同時開展狀態監測，在發生異常狀況時可及時切斷電器電源，并提供報警指示。檢測完成后，自動開展數據綜合處理。

2.1.2 人機交互接口：依照產品類型，對系統資源和檢測條件進行匹配，以符合用戶需求，這是人機交互接口的主要功能。另外用戶還可利用人機交互接口實現數據打印和歷史數據查閱等功能。人機交互接口的應用大幅度改善了家用電器檢測系統組態的柔性。[2]

2.1.3 I/O接口：I/O接口主要用于將收集到的電器狀態參數傳輸到主控臺，以方便管控各執行元件精確完成指令動作，同時對主控臺輸出的控制信號進行接收，以調控對應操作機構，促使電器達到標準穩定的工作狀態。

2.2 軟件架構

家用電器檢測系統選用面向對象理念開展軟件配置。利用語言的信息流分析方法對系統實行面向對象設計及分析，以構建檢測系統模型和測量通道屬性模型。該系統的基本任務是依照家用電器檢測需求對電壓進行自動管控，實時測量家用電器絕緣電阻、泄漏電流及功率等性能參數，并自動綜合分析處理和輸出測量結果。依據系統特性及系統需求的功能特點，可將軟件分成數據采集模塊、數據庫管理模塊、控制管理模塊及系統配置模塊四部分。

2.2.1 數據采集模塊：數據采集模塊用于收集和處理數據。其先初始化設定數據采集控制卡，隨后依據系統配置模塊輸出的相關數據庫不同檢測點的硬件信息，發送對應硬件操作指令，啟動數據采集過程。依照用戶設置的時間間隔重復檢測各測量點，收集初始化數據，然后開展數據數字濾波處理及分析，最后依照算法計算得出數據結果并顯示。如果此數值在設定極限值以上，則會自動改變狀態顏色，為相關技術人員提供報警指示。

2.2.2 數據庫管理模塊：數據庫模塊是家用電器檢測系統的關鍵構成部分。控制、數據采集、輸出顯示及系統配置等模塊功能的完成均需要對數據庫開展操作，也是檢測系統設計的重要環節。家用電器檢測系統可選用技術成熟的關系數據庫，其主要包含檢測步驟數據庫、通道配置數據庫和實時與歷史數據庫三部分。為確保數據傳輸準確且不出現競爭沖突，實際應用中可選用以下方法：（1）采用Timer組件對檢測結果進行定時采集，并將符合條件的部分存儲到數據庫中；（2）各模塊在對數據庫使用時，在開啟并使用后應立即實施關閉，由此保證各模塊在操作數據庫時相互不受影響；（3）將臨界區技術應用到該模塊，以確保操作數據庫的過程在事件一級的安全性；（4）在程序內部，各數據表格文件僅通過單個Table組件和其聯系，以盡可能減少數據出口。

2.2.3 控制管理模塊：控制管理模塊用于接收用戶在系統配置過程中設定的參數，和PID算法、收集的數據、電氣設備、控制設備等構成閉環系統，自動開展任務檢測。在PID算法中選用增量式PID算法。控制管理與數據采集模塊是家用電器檢測系統的關鍵模塊，其實現檢測系統的核心功能。但兩者屬于兩個并發進程，為確保數據線程及代碼安全，可選用臨界區技術，也就是在單個時間片內，僅操作一個事件直至其執行完成。這是一種最快捷和簡潔的完成多線程順序存儲一個數據結構或全局變量的方法。[3]

2.2.4 系統配置模塊：系統配置模塊是家用電器檢測系統的重要組塊之一。其不但包含系統檢測的時間和目的等文字數據，還可依據測試任務，對全部測量點及控制參數進行定義，主要有相應的通道號、檢測步驟數、控制完成的初始值和目標值、狀態持續時間、各測量點位置、控制順序等，所有信息分類構建數據庫或文檔，從而為正確順利進行電氣檢測提供參數依據。部分數據庫需在檢測前完成設置，可新建文檔或修改已有文檔。系統配置模塊可為控制管理模塊提供所有管控參數，可構建形成包括參數單位、測量點通道號、測量點報警限值、測量點類型、測量點位置等通道信息的檢測通道模型。

3 結束語

虛擬儀器檢測技術的應用質量將直接關系著家用電器的實際運行質量和功耗，因此，相關技術與研究人員應加強有關家用電器檢測中的虛擬儀器應用研究，總結虛擬儀器應用要點及關鍵技術措施，以逐步提升家用電器檢測的整體質量。

參考文獻

[1]王立剛，王福招.虛擬儀器技術在光照度檢測中的應用研究[J].科學技術與工程，2011，13（14）：74-75.

[2]王亞芹，陳云明，王國義，等.虛擬儀器技術在汽車檢測中的應用[J].電子技術，2012，5（35）：57-58.

[3]余浪英.淺談家電維修中的檢測技術[J].科技風，2013，6（10）：61-62.

作者簡介：李雷鳴（1984-），男，山東濟南人，學歷：碩士，檢驗員，研究方向：家用電器產品質量檢測。