【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 濟(jì)的性能，使他在儀器測(cè)控方面嶄露頭角并有無限的開發(fā)前景。 虛擬儀器技術(shù)的四大特點(diǎn) ： PC 技術(shù)為虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ) ， 他 幾乎完全擁有了現(xiàn)有的 PC 技術(shù)所主 導(dǎo)的新新商業(yè)技術(shù)的優(yōu)良方面，包括了卓越的處理器和文件 I/O，技師可以再迅速導(dǎo)入磁盤的同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。另外，迅速發(fā)展中的 Inter 和計(jì)算計(jì)網(wǎng)絡(luò)使虛擬儀器展現(xiàn)其強(qiáng)大的能量。 2． 擴(kuò)展性能強(qiáng) 虛擬儀器優(yōu)良的硬件和軟件使工程師和科學(xué)家們不用在當(dāng)前的技術(shù)中躊躇不前。由于虛擬儀器軟件的靈活性，使用者只要更新個(gè)人電腦或測(cè)量硬件，就能以最少的投資或幾乎不用軟件上的升級(jí)就能改進(jìn)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)。 為了最終能夠以最少的經(jīng)濟(jì)成本并且能減少上市時(shí)間，可以在使用最近最新的技術(shù)時(shí)，把他們組合到現(xiàn)有的測(cè)量?jī)x器上。 在驅(qū) 動(dòng)和應(yīng)用兩個(gè)方面。虛擬儀器高效的軟件結(jié)構(gòu)和硬件與個(gè)人電腦、儀器、通訊中的最新最近的科技相結(jié)合。使用戶的操作十分方便，使用者可以輕松并快捷的配置、創(chuàng)建、存儲(chǔ)、維護(hù)和修改性能高、成本低的一些測(cè)量和控制就能解決的方案。 虛擬儀器技術(shù)從根本上來看是一個(gè)集成的軟件、硬件的概念。伴隨著產(chǎn)品在功能上不斷 的趨向復(fù)雜與繁復(fù)，技師們一般都不要集成多個(gè)測(cè)量設(shè)備去完成完整的測(cè)試 ，但是連接還有集成這些不同的軟硬件設(shè)備需要消耗大量的時(shí)間，非常浪費(fèi)。虛擬儀器軟件的平臺(tái)為所有的 I/O 設(shè)備提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口。能夠幫助使用者迅速將 多個(gè)測(cè)量設(shè)備組合成單個(gè)的系統(tǒng)，使任務(wù)便的更加輕松。 在專門用來測(cè)量的設(shè)備來看，虛擬儀器的發(fā)展空間更加寬廣了。在當(dāng)今社會(huì)中，信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的如此迅猛，每個(gè)行業(yè)都向著智能、自動(dòng)、動(dòng)態(tài)的方向前進(jìn)，計(jì)算機(jī)在日常生活中已經(jīng)極為普遍了，他們?yōu)樘摂M儀器的推廣提供了很好的平臺(tái)并且打了堅(jiān)實(shí)的基底。所以，虛擬儀器適用于一切需要電腦存儲(chǔ)、管理、傳輸、分析數(shù)據(jù)的地方。早些時(shí)期的測(cè)量與處理、管理與分析完全風(fēng)馬牛不相及的場(chǎng)景將會(huì)大大不同。代替他的是數(shù)據(jù)的讀取、存儲(chǔ)、分析、管理和處理流水線的操作。既可以十分流暢又非常迅速便捷。將他們發(fā)揚(yáng)光 大，所有的計(jì)量系統(tǒng)，只要在技術(shù)上允許的都可以用虛擬儀器來代替，從這些方面來看虛擬儀器的前途無量并能迅速發(fā)展。 在自動(dòng)控制的方面來看，虛擬儀器一樣舉足輕重。絕大部分的閉環(huán)系統(tǒng)需要十分準(zhǔn)確基于虛擬儀器的汽鍋實(shí)驗(yàn)檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建 8 的采集數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)處理和管理還有數(shù)據(jù)傳輸。虛擬儀器又恰好很符合上述的特點(diǎn)，非常適合測(cè)控一體化。特別是在工業(yè)控制方面。虛擬儀器超強(qiáng)的計(jì)算能力和龐大的數(shù)據(jù)處理分析功能使他在溫度控制、實(shí)時(shí)監(jiān)控、電子電力儀器、流水線控制等領(lǐng)域中發(fā)揮著強(qiáng)大的能力。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技 術(shù)和儀器技術(shù)的完善，虛擬儀器將向以下三個(gè)方向發(fā)展。第一個(gè)是外掛式虛擬儀器，基于 PCI 總線的虛擬儀器在進(jìn)入 DAQ 的時(shí)候需要打開機(jī)箱比較麻煩，測(cè)試信號(hào)又直接進(jìn)入個(gè)人電腦，很多現(xiàn)場(chǎng)的問題例如被測(cè)信號(hào)和個(gè)人電腦之間有電磁擾亂。外掛式的虛擬儀器是將測(cè)量后的信號(hào)通過預(yù)先處理了，然后轉(zhuǎn)變成需要的數(shù)字信號(hào)，再由串口線或者是 USB 線傳送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，這樣不僅減少了機(jī)箱的拆裝麻煩，也節(jié)約了個(gè)人電腦的系統(tǒng)資源浪費(fèi)，只要運(yùn)行軟件就能獲取需要的結(jié)果。所以外掛式虛擬儀器系統(tǒng)成為后測(cè)試系統(tǒng)中的中流砥柱。第二個(gè)是 PXI 型高精度集成虛擬 儀器測(cè)試系統(tǒng)。在一些測(cè)試系統(tǒng)的角度出發(fā)，現(xiàn)在比較先進(jìn)的 I/O 總線技術(shù)分為： VXI 總線和 PXI 總線。VXI 總的是用來滿足高端自動(dòng)化測(cè)試的需求，但是現(xiàn)代的個(gè)人電腦不支持這種總線的結(jié)構(gòu)，也不能講主要的軟件程序的一些好處給使用者，例如低成本、高性能。但是 PXI 平臺(tái)是在PCI 的基礎(chǔ)上的，它有 PCI 的一些優(yōu)點(diǎn)，例如：低成本、持續(xù)提高的高性能、為最終使用者提供主流軟件模型。 PXI 系統(tǒng)高度的可拓展性和比較優(yōu)秀的兼容性，與 VXI 系統(tǒng)更高的性價(jià)比，是他成為今后大型高精度集成測(cè)試系統(tǒng)的主流。第三個(gè)是網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的 發(fā)展，有些工程師已經(jīng)開發(fā)出通過網(wǎng)頁瀏覽器觀測(cè)嵌入智能儀器的產(chǎn)品，使用者可以通過網(wǎng)絡(luò)操作設(shè)備。在虛擬儀器的基礎(chǔ)上，我們可以通過他們的特性講虛擬儀器組商業(yè)技術(shù) 用戶定義的儀器 運(yùn)動(dòng)控制 視圖 工業(yè)自動(dòng)化 傳感器和數(shù)據(jù)采集 測(cè)試和測(cè)量 圖 12 虛擬儀器用途 寧波大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將在不同位置不同功能作用的分散的測(cè)試設(shè)備聯(lián)系在儀器 上 ，使價(jià)格過于昂貴的設(shè)備在 Inter 上得以共享。不僅能讓人們能夠輕易的得到自己所需要的數(shù)據(jù)，還有很大的經(jīng)濟(jì)效益?？梢?想象在不久的將來，醫(yī)生可以通過網(wǎng)絡(luò)操作儀器來給病人看病，這樣能夠 更方便更快捷。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬儀器也正在繼續(xù)迅速發(fā)展， 完全有可能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測(cè)量?jī)x器。虛擬 儀器在他的構(gòu)成和其獨(dú)特的性能和功能方面性價(jià)比能更上一層樓，他的特性能很好的適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展還有研究方面的深層次問題，比如在新的測(cè)量課題和需求。眾所周知，在當(dāng)今社會(huì)虛擬儀器能夠在科學(xué)技術(shù)等各個(gè)方面得到廣泛的應(yīng)用。 數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用及發(fā)展 數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用 自提出數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)庫(kù)理論以來，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)便得到了快速深刻的發(fā)展，并且廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域的。數(shù)據(jù)庫(kù)是計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中一種專門用來管理數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，他包括的數(shù)據(jù)有很多形式，比如文字、數(shù)字、符號(hào)、圖像、圖形和音頻等。現(xiàn)代生活中很多簡(jiǎn)單的應(yīng)用需 要處理紛繁雜亂的數(shù)據(jù)，特別是數(shù)字、文字、圖像。在很多領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)非常重要 ， 比如網(wǎng)絡(luò)、多媒體設(shè)備中極為常見。很多軟件也需要利用數(shù)據(jù)庫(kù)管理比如在 CAD制圖軟件或一些網(wǎng)站中運(yùn)用的一系列程序。關(guān)于以上的應(yīng)用，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)都沒辦法十分準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)對(duì)他們的管理及應(yīng)用，而實(shí)際生活中又涌現(xiàn)出很多不同的操作管理問題，慢慢把數(shù)據(jù)庫(kù)管理的發(fā)展推向了一個(gè)新的高度。 數(shù)據(jù)庫(kù)即 Database，是以一定的數(shù)據(jù)模型的組合并能夠長(zhǎng)期儲(chǔ)存在電腦內(nèi)的大量的可共享數(shù)據(jù)的集合，是按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來組合、分析、存儲(chǔ)、管理數(shù)據(jù)庫(kù)的倉(cāng)庫(kù)。里面的數(shù)據(jù)即是倉(cāng) 庫(kù)里的存貨。數(shù)據(jù)庫(kù)不是獨(dú)立存在的場(chǎng)所，被包括在他的系統(tǒng)當(dāng)中?！皞}(cāng)庫(kù)”中的“存貨”是按照貨品清單進(jìn)行組織、描述和存儲(chǔ)的。具有 冗余度小 、獨(dú)立性高和易擴(kuò)展性的特點(diǎn)，然而數(shù)據(jù)能為各種信息的使用者所共享。伴隨著信息技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)需求量的提高，特別是 20 世紀(jì) 90 年代之后，數(shù)據(jù)管理不再只有存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)，逐漸轉(zhuǎn)化成為用戶所需要的各種數(shù)據(jù)管理的途徑。利用表格來存儲(chǔ)那龐大的數(shù)據(jù)在各行各業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用，一般有很多種類的數(shù)據(jù)庫(kù)，在接下來的介紹中將會(huì)與大家見面，特別是在服務(wù)業(yè)、航空業(yè)、銀行業(yè)、政府部門、各大專院校等。 基于虛擬儀器的汽鍋實(shí)驗(yàn)檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建 10 數(shù)據(jù) 庫(kù)中還包括一個(gè)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，它是在數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，雖然現(xiàn)在的定義還沒完全統(tǒng)一，但他是面向主題的、集成的、不可更新的，隨著世紀(jì)不斷變化的數(shù)據(jù)集合。 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)有以下四個(gè)特點(diǎn)： 1. 面向主題 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的主題是一種數(shù)據(jù)的集合，是一種邏輯概念，是對(duì)分析對(duì)象進(jìn)行較完整的比較和描述。任何一個(gè)主題的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)都由一組相聯(lián)系的關(guān)系來抒發(fā)和實(shí)現(xiàn)。然而一個(gè)主題又可以被劃分為多個(gè)表。主要是指數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的數(shù)據(jù)都是圍繞一個(gè)中心來策劃、組織、創(chuàng)建、使用。 2. 數(shù)據(jù)集成 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的數(shù)據(jù)都有一致的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，他們的數(shù)據(jù)源存在很多相對(duì)的 問題，然比如同樣的名字卻有不同的意義，數(shù)據(jù)類型不一樣，單位相對(duì)字長(zhǎng)的不同。整合和統(tǒng)一數(shù)據(jù)是在進(jìn)入數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)之前必要的經(jīng)過。 3. 相對(duì)穩(wěn)定 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的數(shù)據(jù)不容易丟失但寫不可更新。一般情況之下，只能一定時(shí)間中添加卻不能進(jìn)行修改。 4. 反映歷史變化 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的數(shù)據(jù)被放入其中到最后被刪除掉的整個(gè)時(shí)間段是不斷在變化的，意思是隨著時(shí)間改變有新的東西加入。二是數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)藏的時(shí)間相對(duì)有限，過期則會(huì)自動(dòng)消除。三是數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中又很多綜合數(shù)據(jù)，但是他們會(huì)沿時(shí)間變化路線重新綜合 5. 支持決策 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中大部分?jǐn)?shù)據(jù)是供決策分析去使用。 寧波大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 2 測(cè)試系統(tǒng)的硬件部分簡(jiǎn)述 系統(tǒng)硬件組成及工作原理 此次研究的課題所用到的硬件主要由這幾部分組成：汽鍋，溫度采集模塊， K 線熱電偶，串口轉(zhuǎn) USB 接口。汽鍋主要由底部加熱絲、汽鍋體、壓力表、安全閥、氣管、電磁閥組成 ，在汽鍋體內(nèi)加入水，通過 220V 的電源對(duì)底部加熱絲進(jìn)行加熱。溫度采集模塊由ADAM3039 和 ADAM3210 組成，將采集到的真實(shí)溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送入計(jì)算機(jī)內(nèi)。 K線熱電偶的溫度采集范圍是 0 到 1300 攝氏度。因?yàn)槲矣玫氖枪P記本電腦，沒有串 口，要將采集模塊連接到筆記本，必須要配置串口轉(zhuǎn) USB 借口。通過這些硬件的連接，便可測(cè)得人們所需要的數(shù)據(jù)，具體操作將在以下說明。 系統(tǒng)硬件的組成 汽鍋的原理圖 圖 21 汽鍋結(jié)構(gòu)圖 底部加熱絲 汽鍋體 熱電偶 壓力表 安全閥 氣管 電磁閥 DAM3039 和 3210 模塊 基于虛擬儀器的汽鍋實(shí)驗(yàn)檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建 12 圖 22 溫度采集模塊 通過將這兩個(gè)模塊相連，再加上串口轉(zhuǎn) USB 接口，即可接入筆記本電腦，然后將 K 線熱電偶接連在 3039的 IN0到