淺析織機動態測試中虛擬儀器技術的應用與開發

張鵬

【摘 要】一般來說，對于織機動態性能的測試方法，多是由一起生產廠家定義一起功能的傳統方法，在測試過程中所需一起和設備類型較多，且工作程序比較繁雜，不僅會影響測試精準度，在后續的數據處理方面也會受到一定的影響。為實現對大型織機設備的性能進行動態、準確的測試，本文將講述一套功能強大的織機機械性能虛擬儀器測試系統，并簡要闡述當前現代紡織機械測試技術的研究現狀，以及虛擬儀器技術在織機動態測試中得應用。

【關鍵詞】虛擬儀器技術；動態測試；數據采集；分析系統

一、現代紡織機械測試技術研究及發展現狀

在動態測試研究分析中所用到的儀器會直接影響其測試分析結果的精準度，如何加強動態測試分析儀器的功能提升動態測試分析儀器的精準度一直都是工程技術人員對于動態測試分析研究的主要方向。傳統的測試分析儀器在功能上比較單一，擴展性差，且與現代化計算機技術、智能技術等聯系不大，而且其硬件設備價格昂貴。因此，傳統的測試分析以及逐步被虛擬儀器技術所替代，最終成為測試測量行業領域的主流。虛擬儀器是由美國國家儀器公司（National Instruments NI）最早提出的概念，具有開發周期短、可擴展、性價比高等優點。虛擬儀器由相應的硬件和應用軟件組成，硬件是基礎，軟件是核心。從虛擬儀器在織機動態測試中實際應用的價值來分析，對于如何利用虛擬儀器技術完成動態測試分析任務要求的研究對于織機動態測試技術的發展有著重要的意義。現階段，國內外對于虛擬儀器技術的研究主要集中在以下幾個方向：

（一）外掛式虛擬儀器

PC-DAQ式虛擬儀器是現在比較流行的虛擬儀器系統，但是，由于基于PCI總線的虛擬儀器在插入DAQ時都需要打開機箱等，比較麻煩，而且，主機上的PCI插槽有限，再加上測試信號直接進入計算機，各種現場的被測信號對計算機的安全造成很大的威脅，同時，計算機內部的強電磁干擾對被測信號也會造成很大的影響，故以USB接口方式的外掛式虛擬儀器系統將成為今后廉價型虛擬儀器測試系統的主流。

（二）PXI型高精度集成虛擬儀器測試系統

PXI系統高度的可擴展性和良好的兼容性，以及比VXl系統更高的性價比，將使它成為未來大型高精度集成測試系統的主流虛擬儀器平臺。

（三）網絡化虛擬儀器

根據虛擬儀器的特性，我們能夠方便地將虛擬儀器組成計算機網絡。利用網絡技術將分散在不同地理位置不同功能的測試設備聯系在一起，使昂貴的硬件設備、軟件在網絡上得以共享，減少了設備重復投資?，F在，有關MCN（Measurement and Control Networks）方面的標準正在積極進行，并取得了一定進展。由此可見，網絡化虛擬儀器將具有廣泛的應用前景。

本文所研究的虛擬儀器測試系統是PXI型高精度集成虛擬儀器測試系統，重點分析其工作原理以及軟件部分的操作。

二、虛擬儀器技術的概念及其特點

20世紀中期，虛擬儀器技術由美國國家儀器公司提出。它是一種由計算機硬件、軟件以及總線技術與測試測量技術、儀器儀表技術相融合的產物。虛擬儀器技術的優勢具體體現在以下幾個方面：

（一）智能化程度較高，處理速度快，系統可靠性高。

（二）復用性強，系統費用低，測試儀器系統功能更靈活、更高效、更開放、系統費用更低。

（三）通過與計算機網絡連接，還可實現虛擬儀器的分布式共享，更好地發揮儀器的使用價值。可操作性強，品用靈活，虛擬儀器面板可由用戶定義，針對不同應用可以設計不同的操作顯示界面。

三、虛擬儀器組成、工作原理及應用

與傳統儀器的工作原理相似，虛擬儀器同樣會分為數據采集與控制、數據分析處理、結果表達等三大功能模塊（如圖1所示）。虛擬儀器以透明的方式把計算機資源和儀器硬件的測試能力相結合，實現了儀器的功能運作。

虛擬儀器使用各種圖標或空間虛擬出傳統儀器面板上的各種器件。由各種開關圖標來實現儀器是否接通電源，以各種按鈕圖標來設置被測信號的“放大倍數”、“通道”等參數；虛擬儀器測量以及分析的結果會以數值或者波形的方式顯示在各種顯示控件上，通過鼠標或鍵盤對虛擬的傳統儀器面板進行操作，以對圖形化軟件流程圖的編程來實現各種信號測量和數據分析功能。

（一）虛擬儀器的硬件系統

虛擬儀器的硬件部分主要由信號調理模塊、數據采集設備和計算機組成。其中信號調理模塊的功能是對傳感器傳來的信號進行適當地調理以便適應數據采集設備的要求，同時還具有抗混疊濾波、為傳感器提供激勵等功能。

（二）虛擬儀器的軟件系統

軟件是虛擬儀器技術的核心，虛擬儀器技術的軟件就是降低測試測量成本，利用計算機資源使得本來由硬件實現的功能軟件化，因此軟件系統在虛擬儀器技術中占據著至關重要的位置。

（三）虛擬儀器的應用

該測試系統以美國國家儀器公司推出的NI PXI數據采集器為核心，以PXI總線為開發平臺，結合LabVIEW8.5軟件技術，研制成的軟硬件相結合的新一代測試儀器。與以前的測試方法相比，該系統具有速度快、體積小、可靠性高和性能價格比低的特點。測試工作的結果證明，運用PXI總線開發的織機虛擬儀器測試系統，在對織機性能的動態測試方面具有非常強大的優勢。

參考文獻：

[1]于炳亮.電機轉速測量方法研究[J].山東科學，2005.

[2]宋剛，秦月霞，張凱等.基于普通編碼器的高精度測速方法[J].上海交通大學學報，2002.