【正文】 帶。精度及性能是儀器系統(tǒng)的生命，而這完全依賴于提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的信號(hào)采集控制電路，因此在硬件采集電路的設(shè)計(jì)時(shí)，需根據(jù)所設(shè)計(jì)的虛擬儀器所要達(dá)到的性能指標(biāo)和被測(cè)信號(hào)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。多路模擬開(kāi)關(guān)可以分時(shí)選通來(lái)自多個(gè)輸入通道的某一路信號(hào)，這樣在多路開(kāi)關(guān)后的單元電路，只需一套即可，也可以采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行多路選擇控制。 　　 開(kāi)發(fā)硬件采集卡 　　一種典型的數(shù)據(jù)采集卡組成包括，先用傳感器把非電的物理量轉(zhuǎn)變成模擬電量，采樣/保持器可以保持信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)瞬時(shí)信號(hào)進(jìn)行采集，以便ADC進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換，提高ADC轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度。零槽模塊的GPIBVXI翻譯器將GPIB 的命令翻譯成VXI命令并把各模塊返回的數(shù)據(jù)以一定的格式傳回主控計(jì)算機(jī)。如果是GPIB接口，需要額外配備一塊GPIB488接口板，將接口板插入計(jì)算機(jī)的ISA插槽，建立起計(jì)算機(jī)與儀器設(shè)備之間的通信橋梁。 　　3 虛擬儀器系統(tǒng)的組建方案 　　在虛擬儀器系統(tǒng)的組建方案，主要包括底層硬件、軟硬件接口、應(yīng)用程序以及驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。按照面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想，一個(gè)虛擬儀器集成系統(tǒng)由多個(gè)虛擬儀器組成，每個(gè)虛擬儀器均由軟面板控制。根據(jù)測(cè)試任務(wù)確定儀器軟面板具體測(cè)試、測(cè)量功能，開(kāi)關(guān)、控制等設(shè)置要求。其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是： 　?。?） 按照VPP規(guī)范設(shè)計(jì)軟面板，使面板具有標(biāo)準(zhǔn)化、開(kāi)放性、可移植性。應(yīng)用工程師為帶GPIB接口儀器所寫的軟件，也可以于VXI系統(tǒng)或具有RS232接口的設(shè)備上，這樣不但大大縮短了應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)周期，而且徹底改變了測(cè)試軟件開(kāi)發(fā)的方式和手段。VXI總線即插即用聯(lián)盟，為其制定了標(biāo)準(zhǔn)，提出了自底向上的I/O接口軟件模型即VISA。高層是應(yīng)用函數(shù)/VI層，它根據(jù)具體測(cè)量要求調(diào)用底層的函數(shù)/VI。虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序的核心是驅(qū)動(dòng)程序函數(shù)/VI集，函數(shù)/VI是指組成驅(qū)動(dòng)的模塊化子程序。儀器驅(qū)動(dòng)器與通信接口及使用開(kāi)發(fā)環(huán)境相聯(lián)系，它提供一種高級(jí)的、抽象的儀器映像，它還能提供特定的使用開(kāi)發(fā)環(huán)境信息。 　　 　　利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力和虛擬儀器開(kāi)發(fā)軟件功能強(qiáng)大的函數(shù)庫(kù)可以極大提高虛擬儀器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析處理能力，節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間。 　　 　　儀器面板控制軟件即測(cè)試管理層，是用戶與儀器之間交流信息的紐帶。在虛擬儀器系統(tǒng)中用靈活強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器的某些硬件，特別是系統(tǒng)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)直接參與測(cè)試信號(hào)的產(chǎn)生和測(cè)量特性的分析，使儀器中的一些硬件甚至整個(gè)儀器從系統(tǒng)中消失，而由計(jì)算機(jī)的軟硬件資源來(lái)完成它們的功能。NI公司從一開(kāi)始就推出豐富而又簡(jiǎn)潔的虛擬儀器開(kāi)發(fā)軟件?！?　　測(cè)試軟件是虛擬儀器的主心骨。計(jì)算機(jī)（LabVIEW）：它的作用是數(shù)據(jù)采集，分析，顯示和記錄。數(shù)據(jù)采集卡：它是外界信號(hào)進(jìn)入計(jì)算機(jī)的通道，在這個(gè)通道中要實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換、放大或縮小、光電隔離等。如測(cè)速發(fā)電機(jī)、流量傳感器等信號(hào)調(diào)理：它的作用包括信號(hào)放大或衰減、濾波、隔離、保護(hù)等。8Ps*^Vyamp。x39。W5l7F N9ux
m^Iq0　　4．2 溫度補(bǔ)償集微網(wǎng)欲知半導(dǎo)體動(dòng)態(tài)，速上老杳吧E^,IgjSw)BP集微網(wǎng)欲知半導(dǎo)體動(dòng)態(tài)，速上老杳吧Dp,P fQag B 　　作為測(cè)量電橋的四個(gè)臂，當(dāng)稱重時(shí)受到負(fù)載F的作用后，R1，R2受拉伸阻值增加，R3，R4受壓縮阻值下降，四個(gè)應(yīng)變片組成差動(dòng)電橋，輸出特性的線性度好，并且還具有溫度補(bǔ)償作用。溫度變化引起的電阻變化是客觀存在的，但不希望在測(cè)量結(jié)果中反映出來(lái)。GiH0　　電阻片由金屬材料制成，它的阻值隨著溫度的變化也將產(chǎn)生變化。集微網(wǎng)欲知半導(dǎo)體動(dòng)態(tài)，速上老杳吧*?M0u L0uW7p7W+aQq0　　j(:k~iD0 39。J+_]Oe DiU0 K7v2Z _amp。它們具有靈敏度高(比金屬應(yīng)變片大50～100倍左右)，機(jī)械滯后小，體積小，耗電少等優(yōu)點(diǎn)。i 　　當(dāng)力F使單個(gè)應(yīng)變片的電阻變化△R時(shí)，全橋測(cè)量電路的輸出電壓U0=U△R／R。V。由于電阻應(yīng)變片組成的橋式電路是平衡的，而電阻應(yīng)變片的電阻變化會(huì)引起電橋的不平衡，因而輸出電壓信號(hào)，該信號(hào)與梁端的受力F成正比。這種橋式測(cè)量電路，可以靈敏地測(cè)量極微小的電阻變化。L!My{|amp。N 　　式中：L為兩孔中心距的50％；E為梁的彈性模量；b為梁的寬度；h為孔上下最薄處的厚度。`G ~:Y39。集微網(wǎng)欲知半導(dǎo)體動(dòng)態(tài)，速上老杳吧。用應(yīng)變片測(cè)量應(yīng)變或應(yīng)力時(shí)，是將應(yīng)變片粘貼于被測(cè)對(duì)象上，在外力作用下，被測(cè)對(duì)象表面產(chǎn)生微小機(jī)械變形，粘貼在其表面上的應(yīng)變片亦隨其發(fā)生相同的變化，因此應(yīng)變片的電阻也發(fā)生相應(yīng)的變化。?P!F 　　在金屬絲變形的彈性范圍內(nèi)，電阻的相對(duì)變化△R／R與應(yīng)變△L／L成正比，因而△R／R=K△L／L。 電阻應(yīng)變效應(yīng)1 應(yīng)變測(cè)量原理peL?s:q0 $X^Fpc0　　半導(dǎo)體應(yīng)變片可用于應(yīng)力測(cè)量和應(yīng)力分析，以及作為各種傳感器的力一電轉(zhuǎn)換元件，它基于金屬絲在受拉或受壓后發(fā)生彈性形變，其電阻值也隨之產(chǎn)生相應(yīng)的變化這一物理特性實(shí)現(xiàn)的。 基本原理2 電阻應(yīng)變測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)現(xiàn)在, 有關(guān)MCN( Measurement and Control Networks)方面的標(biāo)準(zhǔn)正在積極進(jìn)行, 并取得了一定進(jìn)展。根據(jù)虛擬儀器的特性, 我們能夠方便地將虛擬儀器組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。 PXI 型高精度集成虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)PXI總線在機(jī)械、電氣和軟件特性方面充分發(fā)揮了PCI 總線的全部?jī)?yōu)點(diǎn), 具有高度的可擴(kuò)展性、良好的兼容性、極高的傳輸速率, 以及比VXI 更高的性價(jià)比, 因此, 基于PXI 總線的虛擬儀器硬件將會(huì)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。虛擬儀器代表著儀器發(fā)展的最新方向, 將不斷地被推向各個(gè)新的領(lǐng)域。 虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展前景3 虛擬儀器的應(yīng)用和發(fā)展前景虛擬儀器以計(jì)算機(jī)發(fā)展為平臺(tái), 迎合了當(dāng)今信息社會(huì)等各行業(yè)向智能化、自動(dòng)化、集成化發(fā)展的趨勢(shì)。①計(jì)算機(jī)是載體,②軟件是核心③高質(zhì)量的A/D采集卡及調(diào)理放大器是關(guān)鍵。 　　PC插卡→并口式→串口USB方式（適合于普及型的廉價(jià)系統(tǒng)，有廣闊的應(yīng)用發(fā)展前景）PC插卡式于80年代初問(wèn)世，并行口方式于1995年問(wèn)世，串口USB方式于1999年問(wèn)世。PXI具有8個(gè)擴(kuò)展槽，而臺(tái)式PCI系統(tǒng)只有3~4個(gè)擴(kuò)展槽，通過(guò)使用PCI—PCI橋接器，可擴(kuò)展到256個(gè)擴(kuò)展槽，臺(tái)式PC的性能價(jià)格比和PCI總線面向儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)，將形成未來(lái)的虛擬儀器平臺(tái)。　　PXI總線方式虛擬儀器PXI總線方式是PCI總線內(nèi)核技術(shù)增加了成熟的技術(shù)規(guī)范和要求形成的，增加了多板同步觸發(fā)總線的技術(shù)規(guī)范和要求形成的，增加了多板發(fā)總線，以使用于相鄰模塊的高速通訊的局總線。有其他儀器無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。由于它的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放、結(jié)構(gòu)緊湊、數(shù)據(jù)吞吐能力強(qiáng)、定時(shí)和同步精確、模塊可重復(fù)利用、眾多儀器廠家支持的優(yōu)點(diǎn)，很快得到廣泛的應(yīng)用。GPIB測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和命令簡(jiǎn)單，主要應(yīng)用于臺(tái)式儀器，適合于精確度要求高的，但不要求對(duì)計(jì)算機(jī)高速傳輸狀況時(shí)應(yīng)用。在標(biāo)準(zhǔn)情況下，一塊GPIB接口可帶多達(dá)14臺(tái)儀器，電纜長(zhǎng)度可達(dá)40米?！　PIB總線方式的虛擬儀器　　GPIB技術(shù)是IEEE488標(biāo)準(zhǔn)的虛擬儀器早期的發(fā)展階段。美國(guó)LINK公司的DSO2XXX系列虛擬儀器,它們的最大好處是可以與筆記本計(jì)算機(jī)相連，方便野外作業(yè)，又可與臺(tái)式PC機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)臺(tái)式和便攜式兩用，非常方便?！　〔⑿锌谑教摂M儀器　　最新發(fā)展的一系列可連接到計(jì)算機(jī)并行口的測(cè)試裝置，它們把儀器硬件集成在一個(gè)采集盒內(nèi)。但是受PC機(jī)機(jī)箱和總線限制，且有電源功率不足，機(jī)箱內(nèi)部的噪聲電平較高，插槽數(shù)目也不多，插槽尺寸比較小，機(jī)箱內(nèi)無(wú)屏蔽等缺點(diǎn)。3 虛擬儀器的分類　　虛擬儀器的發(fā)展隨著微機(jī)的發(fā)展和采用總線方式的不同，可分為五種類型：　　PC總線——插卡型虛擬儀器　　這種方式借助于插入計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集卡與專用的軟件如LabVIEW相結(jié)合（注：美國(guó)NI公司的Labview是圖形化編程工具，它可以通過(guò)各種控件自己組建各種儀器。隨著產(chǎn)品在功能上不斷地趨于復(fù)雜，工程師們通常需要集成多個(gè)測(cè)量設(shè)備來(lái)滿足完整的測(cè)試需求，而連接和集成這些不同設(shè)備總是要耗費(fèi)大量的時(shí)間。NI設(shè)計(jì)這一軟件構(gòu)架的初衷就是為了方便用戶的操作，同時(shí)還提供了靈活性和強(qiáng)大的功能，使我們輕松地配置、創(chuàng)建、發(fā)布、維護(hù)和修改高性能、低成本的測(cè)