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,是計算機技術與現代儀器技術深層次結合的產物。在一個虛擬儀器系統中,硬件是整個系統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工作的靈魂,用戶通過由軟件設計產生的接口界面才能與虛擬儀器硬件系統進行交流,而虛擬儀器的數據采集,分析,處理和顯示功能也只有通過軟件才能實現。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,通過軟件實現對數據的分析處理,表達并以友好的圖形界面顯示出來。虛擬儀器的出現被譽為儀器界革命性的新紀元。

2.       虛擬儀器設計開發

由于應用軟件實現虛擬儀器與用戶的交流,它可以提供友好的用戶界面,強大的數據采集與處理功能,它是實現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和儀器的性能。目前虛擬儀器的開發較多的使用由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步驟與一般軟件的設計方法和實現步驟基本相同,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

伴隨汽車工業的蓬勃發展，車用電氣設備越來越多，從發動機控制到傳動系統控制，從行駛、制動、轉向系統控制到安全保證系統及儀表報警系統，從電源管理到為提高舒適性而作的各種努力，使汽車電氣系統形成一個復雜的大系統。現代汽車已逐漸演變成為一個移動的PC網絡系統。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。這樣，不僅可以縮短開發時間，也能降低開發成本。另一方面，現代汽車電氣系統的日益復雜化，如果采用傳統的硬件測量設備，不僅僅使設備數量增加，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，我們可以將各種數據采集設備集成到計算機中，通過軟件實現各種數據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，還能靈活的開發適合自身車型的檢測功能集成。