虚拟仪器在汽车行业的开发应用
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摘要: 使用成熟的虚拟仪器技术制作汽车专用仪器，取代部分同类进口仪器，高效、低成本地开发应用，及时用上最新潮的仪器。例举美国国家仪器公司虚拟仪器的特点，结合工作实际说明研制思路的开拓方法，以及常见计量检定问题处理形式。使读者能了解节省时间，灵活巧干，价廉地计量各种不同类型应用系统的有效途径。 STh`?Zr(
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关键词 虚拟仪器 计量检定探讨 5,EkinZ$
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虚拟仪器使用范围极其广泛，传感器的种类数不胜数，联结件形状千姿百态，而且大多数是原装的标准件，可连接到相关系列产品的其它常规仪器上，“残忍地”对它宰一刀，统一换成一种形状的连接器件亦不合情理。如果为了兼容把形式多样的插座制作在一块接口板上，恐怕要设计一块比虚拟仪器尺寸大若干倍的" 海量 "接口板，才能勉强应付。 u2C)R'jCN
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为此，我们采用两种方案来弥补上述缺陷： '!>N?K,>_R
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１． 虚拟仪器上配置最常用的典型插座，设计在多块印刷电路板上，从而免去传统工艺中与仪器机箱间乱如蛛网的连接线，并且直接插到输入、输出卡槽内，而且可根据用户不同需要自由组合。 s},z]
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２． 若传感器无法直接与虚拟仪器的任何一块接口板相连，则在仪器与传感器之间用专用连接插头线过渡。 +` G N>/
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因此，较好地解决了传感器与虚拟仪器间连接问题。虚拟仪器得心应手地构建了用户自己定义的测量方案，真正地把心想事成变为现实。 49 #+=f80
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五 虚拟仪器与传统仪器、单片机开发仪器的比较 3I|omJWv
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虚拟仪器与传统仪器、单片机开发仪器相比，硬件工作量明显减轻，可节省大量选购电子元件过程，印刷电路板设计难度被简化，安装调试过程中使用的仪器大大地减少了，整个开发周期缩短许多倍。另外，仪器的可塑性很大，随时随地可按照实际情况增减功能,改进设计方案，其优越性是无比的；单片机开发的仪器使用若干年后，因为用户提出新的要求，原来设计功能不能适应变化的环境而被淘汰；虚拟仪器应用若干年后，日积月累，随时随地可以不断改进更新功能，因而越用越完善、越贴近用户；尤其是当单片机开发单台专用仪器时，开发专项新产品的设计者积累的感性认识被限制在当时的一定范畴内，从设计到变成仪器，受到时间跨度和经费支出的一定程度限制，其可靠性、稳定性常造成先天性不足，事后亦难以弥补解决。虚拟仪器的硬件、软件其成熟性，可靠性，稳定性是不容置疑的。而且，软件中如有不满足之处，事后弥补轻而易举徒手之劳。它直观性强，即使是非计算机专业对口人才，通过启蒙培训也能容易地进行修改。本应用方案在减少开发时间和降低成本方面的优势看来，应用虚拟仪器优越性是确切的。 (w"(wxkl
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虚拟仪器与单片机开发仪器相比，在数据分析处理上占有绝对优势，如概率分布、线性化校正、快速富里叶变换（FFT）等等。各种类型功能软件模块，进入商品化市场后，能在短时期内，按用户意见组合成各种各样的仪器。 +XB~-Rz;!
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通过一段时间的使用，用户必然会提出许多不同程度上的新要求，更多场合完全可应用软件升级的方法予以解决，这样一来可大大降低用户仪器设备更新换代的成本（花费）。计量仪器价格昂贵，利用率偏低，淘汰周期极短，虚拟计量仪器的研制，可一定程度地缓解上述矛盾。 5.|aO]
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传统仪器智能化数据处理难度很大，而虚拟仪器通过內置的功能强大的信号处理软件，分析所采集到的数据，直观性极强。该软件包汉化简便，可与Office中的Word字处理、Excel电子数据表方便地连结，随意自如地按照设计者的思路，进行科学计算及文字处理，储存打印输出规范化的测试、检定报告及校准证书。根据需要可及时改进版面格式。 5~HWTK 
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各公司的软件在不断改进完善之中，版本升级更新换代很快。硬件性能具有一定程度的优势，尤其是笔记本电脑DAQ（信号采集）卡，但是比同类价格贵许多，这就在一定程度上限制了该产品普及推广应用。因而可以换一种思维方法来扬长避短、改变当前现状，比如说在同一平台上制作一定数量各种不同类型的虚拟仪器来提高性价比。虚拟仪器的可靠性、稳定性比一般常规计量仪器高许多，要充分利用这些优点，为我们的计量工作服务。 :iR2;=9fb
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除此之外，对于经费支出拮据的用户，ADVANTECH (研华) 、 CONTIC （康泰克） 、AXIOM （艾讯） 等等的工业控制系统元件供货商也提供优质服务，在价格体系上占绝对优势。在技术上通过一定程度艰苦的努力，National Instruments公司的软件亦能方便地支持他们的硬件。 k/G/ls E
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六 计量检定思路 UO'n/8
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为举一反三说明问题，例如对于同一个力传感器而言，在不同的虚拟仪器中，用它可制作电子秤（单位：g、kg）；可制作测力仪（单位：N、KN）；亦可制作扭矩测试仪（单位：N·m）。电子秤与测力仪之间的量值关系为kg → N，仅乘以系数9.8即可；扭矩与压力之间的关系仅需多考虑一个机械力臂长度，乘以这个长度值即可。由此引伸出，一个传感器用于若干台虚拟仪器中，只要对力传感器进行一次检定即可，否则将形成重复检定，增大计量检定费用开支。 (n8 i:Fu
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再举一例：用计数器可统计输入脉冲个数，从而实现统计某一被检对象的数量，若与时间相关联，如每秒钟（每分钟）输入的脉冲个数，便可分析被检对象的变化速率（或：频率）。在汽车行业，根据每个脉冲的当量（XXmm/pulse 、XXml/pulse 、XX°/pulse）便可获取距离、油耗、角度；车速、耗油率、角速度等常用参数。因而在计量时，仅计量计数器的漏脉冲程度以及频率精度，便可间接得到车速、耗油率、角速度等最基本物理量常用参数。 o1G
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从以上分析引伸出，对于虚拟仪器必须进行如下几种类型的计量检定：各种传感器中直接影响测量精度的参数；虚拟仪器的电压、电流、时间、频率示值检定，即可包罗万象，考虑到各部分的匹配造成的累计误差，再乘以系数1/1.2；此后再用传统观念对各台虚拟仪器进行检定，通过比对其精度均可控制在允许范围内。 Mz*|soh60 <strong><font face="宋体">
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