多功能虚拟仪器系统（精选9篇）

多功能虚拟仪器系统 第1篇

随着微电子技术、计算机技术等新技术的高度发展, 传统的测试技术和测试方法逐渐被新的测试技术和测试方法所代替。虚拟仪器技术作为测试领域的一项新技术, 越来越多地应用于工业过程控制、电子测量、航空航天测控等领域。

本文构建的多功能虚拟仪器系统将多种数字信号处理算法及常规仪器集成在一起, 形成了一个比较完整的数字信号处理体系, 可作为一般的工程测量仪器使用。

1系统组成

基于数字信号处理的多功能虚拟仪器系统包括硬件和软件两大部分, 其结构如图1所示。

1.1 系统硬件平台

系统硬件平台由计算机系统和I/O接口2个部分组成。I/O接口又包括信号传感模块、信号调理模块以及数据采集模块。信号传感模块是将被测系统的非电压信号转换成电压信号, 传送给信号调理模块。信号传感模块主要包括各类传感器和变换器, 由于被测系统的不同, 所选用的传感器类型也不同。本文拟采用压力传感器作为系统的传感模块。

因传感器和变换器送来的信号通常是一些非常微弱的电信号, 不能直接被数据采集模块采集, 故采用信号调理模块将微弱的信号进行放大或滤波, 转换成适合数据采集模块读取的信号, 并传送给数据采集模块。信号调理模块应尽可能靠近信号源或传感器, 使信号在被环境噪声影响之前被放大, 从而提高信噪比。

经调理后的模拟信号通过数据采集模块进行A/D转换, 转换成计算机可处理的数字信号, 送入计算机系统进行处理。数据采集模块还可以对计算机输出的数字信号进行D/A转换, 产生模拟信号, 反送给信号调理模块。数据采集模块应根据被测对象的类型及对被测参数的要求设计, 本文采用福州澳德计算机公司生产的基于USB接口的数据采集卡LabJack U12。

1.2 系统软件实现

系统软件部分是多功能虚拟仪器系统最关键的组成部分, 包括应用软件和I/O接口驱动程序2个部分。其中应用软件设计主要是指实现虚拟仪器功能的应用程序的设计, 包括仪器面板的设计和仪器功能算法的设计;I/O接口驱动程序是控制硬件设备的驱动程序, 是连接主控计算机与仪器设备的纽带。

应用软件的开发选用基于数据流的编译型图形编程环境LabVIEW。LabVIEW程序结构划分为3层递进结构:主程序层 (软面板程序) 、测试层 (应用程序) 、驱动层 (仪器驱动程序) 。

应用软件在整体上可分为系统设置模块、数据采集模块、数据保存模块、数据分析与处理模块、分析结果显示模块这五大模块。模块之间传递的数据包括系统设置的各项参数及采集处理的实验数据。系统设置的各项参数的传递采用ActiveX技术, 多功能虚拟仪器的采样参数与其它子虚拟仪器的采样参数构成服务器与客户机 (C/S) 的关系, 实现参数值的传送。实验数据的传递一是采用队列 (queue) 技术, 数据以队列技术实现采集、处理和显示各模块之间的数据传递, 有效避免了数据的丢失或冗余, 保证了数据的完整性;二是采用磁盘文件传送数据, 当用户希望将数据保存供以后使用时, 首先将数据采集模块采集到的数据保存到磁盘, 数据分析与处理模块调用磁盘中的原始数据进行分析与处理, 处理后数据又保存至磁盘, 供数据显示模块调用。

应用软件各模块之间的数据流关系如图2所示。

系统设置模块主要包括采集参数的设置、数据处理方式的设置及数据显示方式的设置。采集参数的设置包含采集通道设置 (1/2/4) 、扫描频率设置、采样点数设置及采集方式设置 (触发/连续) 。数据处理方式的设置包含数据分析与处理模块中的各种数据处理方法的选择, 如傅立叶谱分析、功率谱分析 (自相关和互相关) 、数字滤波器、波形发生器、数据存储示波器、阻抗测试仪。

数据采集模块通过数据采集卡驱动程序接口从前端采集数据, 当接收到数据采集请求后, 数据采集模块首先获得系统设置模块中预先设置的采集参数, 根据采集参数控制数据采集卡采集数据, 并将采集到的数据以队列方式传送到数据分析与处理模块, 及时对数据作进一步的分析与处理或存入磁盘, 以供其它模块调用。

数据分析与处理模块是系统软件的关键部分, 主要用来对数据采集模块传送过来的数据进行处理和分析。该模块包含傅立叶谱分析仪、古典功率谱分析仪 (自相关和互相关) 、数字存储滤波器、波形发生器、数字存储示波器及阻抗测试仪。

多功能虚拟仪器系统主面板如图3所示。采集模块ID号可以有选择地使用多个数据采集模块。采集方式选择为菜单控件, 有触发采集和连续采集2种采集方式。采样频率根据采集的通道数目在0～4 kS/s范围内选择, 采样点数在菜单控件中共有6种数值:128、256、512、1 024、2 048、4 096。模拟输入通道选择簇控件, 包括通道号 (共12种单端输入和差分输入) 选择、差分增益 (G=1, 2, 4, 5, 8, 10, 16, 20) 。菜单控件存放要调用的子虚拟仪器。保存数据路径控件能够选择用于存储数据的路径。保存按钮可以保存采集的数据。停止按钮用于停止多功能虚拟仪器系统的运行。

2多功能虚拟仪器系统的子虚拟仪器设计

多功能虚拟仪器系统的子虚拟仪器包括下列几种:

(1) 傅立叶谱分析仪:以触发或数据流方式采集数据、数据的快速傅里叶变换、信号频率的测定、数据的保存及结果的波形显示。

(2) 波形发生器:信号波形的产生和显示、数字信号转换成模拟信号并从数据采集模块输出。

(3) 数字存储示波器:以触发或数据流方式采集数据、数据的快速傅里叶变换、信号频率的测定和有效值的计算, 信号的时域和频域显示及波形的存储。

(4) 古典功率谱分析仪:以触发或数据流方式采集数据、数据的周期图法、自相关法或互相关法分析、信号频率的测定、分析结果的显示和保存。

(5) 数字存储滤波器:以触发或数据流方式采集数据, 数据的快速傅里叶变换、数据的滤波、滤波前、后的时频显示及滤波后的数据存储。

(6) 阻抗测试仪:以触发或数据流方式采集数据、有效值的计算、阻抗值的计算、信号波形和被测元件值的显示。

限于文章篇幅, 本文以傅立叶谱分析仪的设计为例。

傅立叶谱分析仪的软件设计流程如图4所示。

傅里叶谱分析仪的前面板如图5所示。采集模块ID号可以有选择地使用多个数据采集模块。采集方式选择为菜单控件, 有触发和数据流2种采集方式。扫描速率根据采集的通道数目在0～4 kS/s范围内选择, 扫描数值在菜单控件中共有6种数值:128、256、512、1 024、2 048、4 096。模拟输入通道选择簇控件包括通道号 (共12种单端输入和差分输入) 选择、差分增益 (G=1, 2, 4, 5, 8, 10, 16, 20) 。波形控件用于波形显示。开关控制按钮用于停止傅里叶谱分析仪的运行。

傅里叶谱分析仪的部分程序如图6所示。

3结语

本文构建的多功能虚拟仪器系统运用虚拟仪器技术将实现单一功能的各种子虚拟仪器组合在一起, 形成一个一机多能的多功能虚拟仪器系统;采用ActiveX技术, 使多功能虚拟仪器的采样参数与其它子虚拟仪器的采样参数构成客户机与服务器 (C/S) 的关系, 实现参数值的传送;采用LabVIEW的队列技术, 实现数据采集模块和处理模块之间的数据传递, 有效避免了数据的丢失或冗余, 保证了数据的完整性;采用标准化和模块化结构设计, 硬件和软件均易于升级, 稍做改动即可对其它的信号系统进行测量和分析。通过对系统硬件和软件模块单元的调试和总体测试, 以及对多功能虚拟仪器系统及6个子虚拟仪器的总体测试, 结果表明, 该多功能虚拟仪器系统的各子虚拟仪器的测试数据都在误差范围之内。

参考文献

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[6]吴成东, 孙秋野, 盛科.LabVIEW虚拟仪器程序设计及应用[M].北京:人民邮电出版社, 2008.

熟悉工程测量仪器的功能与应用 第2篇

二、熟悉工程测量仪器的功能与应用

一、水准仪：

组成：望远镜、水准器和基座组成D——大地，S——水准仪，数字——每千米往返测得高差中数的中误差（以毫米计）。DS05、DS1、DS3（普通水准仪）、DS10。

二、经纬仪：

组成：照准部、水平盘和基座组成D——大地测量，J---经纬仪，数字——测回方向观测中误差的秒数。DJ07、DJ1、DJ2、DJ6。激光经纬仪是在光学经纬仪的望远镜上加装一只激光器而成。它与一般工程经纬仪相比，有如下的特点：

1.望远镜在垂直（或水平）平面上旋转，发射的激光可扫描形成垂直（或水平）的激光平面，在这两个平面上被观测的目标，任何人都可以清晰地看到。

2.一般经纬仪在场地狭小，安置仪器逼近测量目标时，如仰角大于50°就无法观测。激光经纬仪主要依靠发射激光束来扫描定点，可不受场地狭小的影响。

3.激光经纬仪可向天顶发射一条垂直的激光束，用它代替传统的坠球吊线法测定垂直度，不受风力的影响，施测方便、准确、可靠。

4.能在夜间或黑暗场地进行测量工作。

由于激光经纬仪具有上述的特点，特别适合作以下的施工测量工作：

（1）高层建筑及烟囱、塔架等高耸构筑物施工中的垂度观测和准直定位。

（2）结构构件及机具安装的精密测量和垂直度控制测量。

（3）管道铺设及隧道、井巷等地下工程施工中的轴线测设及导向测量工作。全站仪：电子经纬仪、光电测距仪和数据记录装置组成全站仪在测站上一经观测，必要的观测数据如斜距、天顶距（竖直角）、水平角等均能自动显示，而且几乎是在同一瞬间内得到平距、高差、点的坐标和高程。如果通过传输接口把全站仪野外采集的数据终端与计算机、绘图机连接起来，配以数据处理软件和绘图软件，即可实现测图的自动化。

虚拟社区对家庭功能外化影响研究 第3篇

关键词：虚拟社区；家庭功能外化；电子家庭

文章编号：978-7-80712-402-3(2009)04-050-03

一、引言

研究意义：时代的发展和变化给每一种学科中的家庭问题研究带来新的挑战。家庭领域中传统观点和理论解释都面临重新思考的过程，对于家庭功能的研究也步入了新的阶段。在以互联网为主导的现代化信息社会，生产力快速发展，社会剧烈变迁，网络对人类社会的影响是多方面的，对于家庭功能逐渐外化也存在内在的联系，这对未来家庭发展的研究不仅有着重要的意义。而且提供了一个崭新的视角。

研究路径：包括以下内容的研究；现实社区功能及对家庭的影响联系；虚拟社区的产生及功能与虚拟社区的社区结构研究；家庭功能及功能变迁的研究；虚拟社区对现实家庭的影响关系。总之，作者通过对网上若干虚拟社区的追踪调查即深入的访谈，结合所搜集的文献资料，对二者之间的关系作以探讨。

二、关于虚拟社区的简述

(一)虚拟社区的定义

虚拟社区是由具有共同兴趣及需求的人们，利用网络传播的特性，通过网上社会互动满足自身需求而构筑的新型的生存与生活空间。参与者着重于相互的交流、沟通与互动。进而产生的相互间的紧密和认同关系。最早的虚拟社区是1980年代早期，美国一个连接各大学电脑中心的网络USENET，它的主要目的是传播不同主题的新闻。形成一个交流经验、分享兴趣的虚拟社区。到了1990年代中期，网际网络的普及及其开放又隐匿的特性.让虚拟社区的发展更加快速。

(二)虚拟社区的功能

(1)信息交流，情感沟通。某些社区为居民提供了电子信箱，居民可以使用该信箱收发邮件，相互通信，有利于非同时在线时居民的交流。有的大型论坛提供手机短信发送功能，更方便了网民之间的交流。有的虚拟社区为居民提供了两种实时交互的聊天服务，聊天时除了用文字表达以外，系统还预设了丰富的表情和动作供调用(有些还能用语音进行实时交谈)。

(2)消费娱乐，购物馈赠。虚拟社区一般分为诸多版块，在许多社区都有社区商店，里面商品种类齐全，琳琅满目，分类细致。如阿里巴巴淘宝社区的商品，包括电脑通讯、男士和女士用品、书籍音像、运动用品、游戏装备等，安全性能高，价格较优惠，交易也比较方便，小到一根笔芯大到一辆汽车，其商品无所不包。随着互联网的迅速发展，越来越多的人加入到网上购物者的行列，网上购物逐渐成为一种时尚。据相关调查，56.8％的被调查者表示在网上购物的欲望一般；27.8％的被调查者认为自己很愿意参与网上购物}12.9％的被调查者表示自己没有兴趣；2.3％的被调查者表示没有必要网上购物。此外，调查显示，有58.5％的被调查者表示自己偶尔体验过网上购物消费；22.1％的被调查者表示经常体验网上购物；17.0％的被调查者表示自己从未体验过网上购物；另外还有2.4％的被调查者表示自己不打算体验网上购物。

(3)张贴讨论，切磋文艺。这是虚拟社区最基本也是最主要的功能之一。“网民”可以在社区中主要以文字的形式自由地表达自己的思想，如提建议、讨论、提问、回答问题等，这些最终都以张贴文章(帖子)的形式出现。

(4)民意调查。民主公平。投票网民在社区就某一问题发起投票或进行投票，从而对社区网民进行民意调查。同时网民在投票的过程中也张贴讨论，表明自己的观点。这种投票要比现实的投票透明，民主，公开。其结果也真实地反映了网民的偏好。

(5)网络平台，远程教育。现代远程教育是指学生和教师，学生和教育机构之间主要采用多种媒体手段进行远程教育系统教学和通信联系的教育形式。它是随着现代信息技术的发展而发生的一种新型教育形式，是构筑知识经济时代人们终身学习体系的主要手段。

(6)生产经营，自主管理。现代家庭的生产除现实社会工作岗位带来的收益外，许多人开始操作网络经营。如股票、证券，网上店铺等。如“东方财富网”立志于打造中国人气最旺的股票主体社区。炒股已在我国成为一种趋势，也有人以此为主要谋生方式，传统的家庭经营生产在虚拟社区中逐渐发生转变。形式也开始有新的前景。网上店铺更是繁多，店主通过网络以远程进行生意操作，完成交易。

(三)虚拟社区与现实社区的区剐

相同之处：他们都是由众多的成员一起参与、组成的。除了基本的信息沟通外，同样可以传达情感，而沟通的方式除了个人之间的沟通，也包括了集体的公共联系，遭种新的沟通型态是网络社会之所以被称为虚拟社区的重要原因。

相异点：虚拟空间具有跨地域性(空间的距离不再是阻碍)、去时间性(获得即时的互动及资讯)、互为主体性(以独立个体的身分进行沟通，而非传统媒体社会的单向传输性质)等特质，且虚拟社区中人与人之间的沟通(其实是电脑与电脑之间的连线)，较少有社会面貌的接触(更可能是完全的陌生人)。因此，基本上虚拟社区的沟通方式是较少道德束缚或社会规范的，而且是比较具有创意的(因为较无常规可循，比方说创造出一些代表心情、喜怒表情的符号——微笑、眨眼…)；但也因此是比较原始(较少掩饰)、粗鲁而直率的。虚拟社区的信息传播快，影响较集中化，同类信息接受的群体较有共同性，拥有共同的志趣或共同的职业等等。

三、虚拟社区与家庭功能外化的联系

(一)家庭功能及外化

1.家庭功能及家庭功能外化。

家庭对个人的成长及社会的稳定有着极其重要的作用，对于人类社会的发展和文明的传递更是有着不可忽视的功能。所谓家庭功能，是指家庭在人类生活和社会发展方面所能起到的作用，即家庭对于人类的功能和效能。不同的学者有不同的概括和分类，但总的来说，都离不开以下几个方面：(1)生物功能，如生理需求的满足，生育繁衍。抚幼偕老等。(2)心理功能，如情感的慰藉，安全的需要。(3)经济功能，如物质生产、分配、交换和消费等功能。(4)政治功能，如家长权利。(5)教育功能，如个人的社会化。(6)娱乐功能，如家庭成员的闲暇休闲生活。(7)文化功能，如宗教的学习、传授。

一般说来，家庭功能外化指的是家庭的个别社会功能作用的削弱。主要体现在某些社会机构功能取代了家庭的某些功能。如：学校担负起家庭教育的主要功能；在传统社会，家庭是主要从事社会生产的单位，而现代社会工厂已经具备了这样的功能；宗法社会中家法是很严厉的，常言道：“国有国法，家有

家规”，充分体现了家庭的社会地位，一些家庭成员之间的纠纷长辈是有权处理的，而理智社会、法院、街道办担负了管理家庭纠纷这样的功能；敬老院、孤儿院等福利机构逐步完善管理，从而为部分家庭担负起赡养、抚养等功能。引起家庭功能改变的主要因素概括而言，作者认为主要有四点：(1)社会生产力发展水平。这是影响家庭整体变迁的决定因素，也决定了家庭功能的改变。如家庭的生产功能，在农业社会主要以家庭为生产单位，在工业社会，这种单位逐渐被工厂、企业等社会组织所代替。(2)社会制度。在现代工化高度发展，法制体系日渐完善的法理社会，进入个人自由、思想开放的社会系统中，家庭的政治功能也在衰弱。(3)社会规范。当今社会，我们呼吁道德的建设，开始寻求和谐的社会。道德危机，老人赡养问题，越来越多的流浪儿童，家庭抚养赡养义务在缺乏社会规范的现状下越来越严重。(4)文化制度和价值观念。邓伟志、徐榕编著的《家庭社会学》中指出，不同社会的生育制度、宗教环境和人们的思想观念，影响着家庭各种功能的发挥程度。

(二)个别家庭功能外化与虚拟社区的联系

1、经济功能。经济功能是家庭功能的基础，随着生产力的快速发展，家庭维持的方式也在逐渐增多，不再局限于以家庭为单位的生产方式，社会专用功能机构的建设提供了许多的岗位，社会分工细化人们的交流不再局限于家庭成员之间。信息时代让地球变得越来越小，人与人之间的联系更紧密。虚拟社区的出现，为个人生产、消费提供了更广阔的空间，足不出户可以进行交易，这种便捷方式正在快速地发展，越来越多的人炒股，买基金，网上开店等，家庭经济功能变迁又多了一个主导因素，但这种作用是积极的。可以加强家庭的生产功能。

2、心理慰藉功能。越来越多的人认为虚拟社区能带给他们快乐和心理慰籍。许多人在虚拟空间写个人日志，越来越多个人“博客”的开通，各种主题的论坛和社区为现代人提供了展现自己的平台，为他们提供了另一种情感相互交流的空间。

3、娱乐功能。虚拟社区现在也为许多商人提供了商机，网络游戏吸引了不少的玩家，玩家们自己建立论坛，建立社区，不仅可以互相谈论经验，有的还可以在虚拟空间结婚，领养孩子。许多功能与现实生活非常相似，玩家们一般是非常投入的。如最普及的腾讯空间，主人不仅可以建立好友群还可以领养植物和宠物。现今非常火爆的开心农场成为许多自领不可或缺的娱乐项目。

4、教育功能。虚拟社区突破了传统教育的束缚。在虚拟空间可以制作出虚拟校园、虚拟多媒体教室及其各种虚拟教学模型。用户在网络虚拟环境中。不仅能浏览真实的校园环境，还可以在虚拟教室通过虚拟模型进行学习。并与虚拟教师沟通各类知识，感受全方位的立体教学及校园文化。虚拟网络技术将带给我们崭新的教育思维，给教育带来重大变革。

四、未来虚拟社区和家庭功能发展的趋势预测

(一)技术革命成为主导因素。虚拟社区对家庭功能外化产生的影响主要是以技术革命为物质基础和条件的，在以电子、信息科学为基础的时代，已不再需要强制人们必须在工厂和办公室里完成工作仃务.家庭将重新成为工作单位，家庭的生产、消赞等功能有了新的发展空间，通过计算机控制、远距离监测，在家庭中就可以从事生产劳动。“未来的技术将扩大在家庭中的工作量，家庭将重新成为工作地点。这种家庭权可称之为‘电子家庭’。”

(二)文化、价值观取向发挥潜在力量。面对现代社会的家庭危机，越来越多的人感到身心疲惫，渴望传统家庭精神支柱的保护与安慰。人们开始向往小城镇和农村的纯朴生活。发达的信息社会，虚拟社区的存在为保持与外界的联系与沟通奠定基础，创造条件，家庭娱乐功能，心理功能也会加强，这在不久的未来会成为可能。

多功能虚拟仪器系统 第4篇

信号发生器是许多电子设备特别是测试设备必备的一部分, 用以输入基准源信号给被测设备, 通过接收被测设备返回的信息, 分析研究被检测设备的情况。传统的信号发生器主要靠硬件来实现, 其功能单一、维护费用高。这里研究的虚拟信号发生器是基于虚拟仪器技术实现的, 该虚拟信号发生器不但界面友好, 而且功能强大、操作简便, 而且可以进行频谱分析。

Lab VIEW是一种图形化的程序语言, 又称为“G”语言。使用这种语言编程时, 基本上不写程序代码, 取而代之的是流程图或框图。它尽可能利用技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念, 因此, Lab VIEW是一个面向最终用户的工具, 提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时, 可以大大提高工作效率。

本文研究的主要内容就是利用虚拟仪器技术开发一个包含任意信号发生、可调及频谱测量于一体的虚拟仪器系统。

1 多功能信号发生器的设计思路

(1) 前面板的设计

前面板的设计主要需要考虑到所设计的系统要实现什么功能, 再根据这些功能, 在控件选板中选择相应的控件, 放在前面板相应的位置上, 摆放也有一定的讲究, 使前面板看起来比较协调。

(2) 后面板的设计

后面板的设计要用到函数模板, 根据本程序需要实现的功能, 在函数选板中选择相应的函数, 由于程序不是只执行一次, 所以要涉及到循环结构, 本文的程序用到的循环结构有while循环结构、条件结构。程序调试成功后就产生一个包含任意信号发生、可调及频谱测量于一体的虚拟仪器系统。

2 多功能信号发生器前面板设计

多功能信号发生器前面板需添加波形显示控件, 可以进行波形显示, 需添加频谱显示控件, 可以进行频谱分析。本实验主要显示正弦波、三角波、方波和锯齿波信号, 并对相应的信号进行频谱分析。在输出波形的同时、可以通过前面板的数值控件选项, 改变输出波形的频率、幅值、初始相位、偏移量、采样信息等设置。前面板如图1所示。

3 多功能信号发生器后面板设计

信号处理中最常用到的几类信号, 包括:正弦波、三角波、方波和锯齿波, 在波形生成的VI库中选择一个通用的基本信号发生器VI (Basic Function Generator.vi) 生成。该VI的功能相当于一个简单的信号发生器, 该VI的连线板如图2所示。

依次设置其偏移量、重置信号、信号类型、频率、幅值、相位、采样信息、方波占空比、信号输出量。

频谱分析主要是将信号发生器发出的信号强度按频率顺序展开, 使其成为频率的函数, 并考察变化规律, 称为频谱分析。在Lab VIEW中选用频谱测量VI模块 (如图3所示) , 通过相应的参数设置进行选择, 实现深入了解信号的特性, 为进一步的科学实验提供依据。

频谱分析VI, 输入端口连接基本函数发生器输出, FFT频谱分析选择峰值分析, 直接连接波形图显示。由于频谱的x轴单位应该为Hz, 所以, 给“仿真信号频谱”显示屏添加了x标尺偏移量与缩放系数属性节点, 使得x轴数值表示Hz, 如图3所示。

为了连续的生成和观察信号波形, 这里使用基于While循环结构的框架实现本程序, 所以在框图中添加一个While循环结构。

4 多功能信号发生器程序设计

多功能信号发生器后面板程序框图如图4所示。

5 多功能信号发生器调试结果及频谱分析

多功能信号发生器分别产生正弦波、三角波、方波、锯齿波, 并对其中的正弦信号进行频谱分析。如图5所示。

6 结语

本文介绍了基于Lab VIEW软件设计的多功能信号发生器的设计实现方法, 它已实现基本信号发生器的全部功能, 并可以进行频谱分析, 如果配上多功能数据采集卡等硬件则可以成为能够进行数据采集、时频分析等具有多种功能模块的虚拟仪器。随着虚拟仪器的高速发展, 虚拟仪器将在很多领域发挥更大作用, 并逐渐取代传统仪器。

参考文献

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多功能虚拟仪器系统 第5篇

关键词：虚拟机,快照功能,ERP系统,审计证据

企业ERP系统集成规模不断扩大,带来业务、财务和内控管理信息量的激增,传统审计技术很难及时有效地分析大型ERP系统中业务流数据、资金流数据和嵌入ERP系统的内控技术形成的业务控制数据。在审计实务中,要确认ERP系统内部控制的有效性,必须对其有充分了解。然而,信息技术发展很快,与之相适应的内控技术也不断发展,了解内控技术并非轻而易举。这就导致审计人员用传统的方式采集证据时,显得束手无策,难以取得充分、可靠的审计证据。内控设计缺陷或执行失效未被发现,会大大增加审计风险。虚拟机快照功能有效地解决对ERP系统审计不能获取充分、可靠审计证据的难题。

一、虚拟机快照功能优点

1. 虚拟机。

虚拟机指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的计算机系统。虚拟机不是一台真实的物理意义上的计算机,是通过软件模拟的计算机系统。真实计算机称为宿主机,软件模拟计算机系统称之为虚拟机。虚拟机是网络化、云计算的一种主要应用。

笔者在ERP系统实验教学中应用虚拟机技术已多年,虚拟机的优点是保证教学的稳定性。首先是防止病毒破坏。虚拟机文件是保存在宿主机上一个文件夹,这个文件夹运行起来是一个完整的独立计算机系统。主机遭到病毒入侵,不会影响到硬盘上虚拟机文件的操作,虚拟机文件夹重新拷贝到其他主机上,几秒钟就可以继续使用。其次,可以避免不同课程学生因用一台机器而相互删改实验数据的问题。再次,能避免不同课程的应用软件相互干扰的问题。

2. 虚拟机快照功能。

虚拟机的快照功能是将虚拟机上运行的ERP系统某一时点数据像照片底片一样永久地保留下来。虚拟机上可以随时点击快照,随时保存,可以创建多个快照。快照功能不但保留某一时点的数据,同时也将数据运行的环境也保留下来,即生成数据的业务流、资金流和关键控制点控制数据等都被保留下来。

虚拟机的克隆快照是对原虚拟机的一种完全的拷贝,或者说是映像。克隆的虚拟机和原来的虚拟机中的操作是相对独立的,相互之间不会影响。

二、虚拟机快照功能对获取审计证据的改进

1. 真实生产数据重新执行,获取穿行测试审计证据。

传统审计中最主要的证据是书面证据,书面证据的缺点是属于静态数据,是ERP系统处理后的结果。打印给审计师的数据是否和原始生产数据一致、是否被篡改过不能确定。所以,书面证据生成过程的监督很重要。利用快照功能可再现书面数据生成过程,观测内部控制管理执行过程和实现审计穿行测试。

ERP系统实现了业务和财务一体化,即业务模块之间集成,业务和财务集成,以用友ERP-U8(V8.61)为例,在销售直接发货模式中,销售发票[保存]同时,系统自动生成销售模块的发货单,自动生成库存模块的出库单。系统自动生成发货单和出库单是内部控制信息化管理的一个关键控制点,内部控制管理嵌入在ERP系统中,防止多发货、多出库。即防止出现发出存货却没有给顾客开具发票,销售发票和出库单、发货单收据不一致,存货减少应当被记录而没有记录等记录不完整问题。接下来点击销售发票[复核]功能,数据自动生成应收单据传递到应收模块,这一步实现了资金流与物流的同步记录和数据的一致性。在应收模块对应收单据进行审核并制单,在[制单]事务发生时自动生成销售会计核算分录,传递到总账模块,在总账模块中可查询,应收账款模块和总账模块的集成,保证了数据最少的输入量以及总账和明细账的高度一致。

我们可以在销售发票[保存]前克隆快照生成结果1——发票未保存映像。快照1里保存了实际生产数据,而且快照1是一个动态的审计证据。调用快照1,点击销售发票[保存],系统自动生成发货单和出库单的内部控制关键控制点,可以被观测。同时,完成[保存]——[复核]——[应收单据审核]——[制单]——[凭证查询]操作,追踪销售交易在ERP系统中的处理过程,完成审计穿行测试。

通过快照1获取的审计证据有四个方面的优点:第一,再现原有进程输出的结果,可以和实际生产数据结果进行对照,判断事务处理的真实性、准确性和完整性。快照1来源于生产数据,相当于原件,审计证据更可靠。第二,操作过程的业务控制数据可以被记录、测试,易于判断内部控制设计是否有缺陷或执行是否失效。审计师直接观察快照中内部控制的运行得到的审计证据比询问被审计单位间接得到的审计证据更可靠。第三,快照涉及输入、处理、输出以及应用控制的整个过程,实现“穿透计算机”的审计,解决电子形式的会计记录只能在特定时间获取的问题。第四,快照1的后续操作过程、内部控制业务数据记录、审计穿行测试,不会直接影响实际生产数据,不会妨碍和干扰生产系统正常工作。

2. 保留连续数月月末快照映像,获取追踪ERP系统变化情况的审计证据。

要求被审计单位每月月末克隆快照并刻盘,由企业内部审计部门保存,外部审计师经授权借阅。这样保留的审计证据有以下优点:

第一,避免企业使用多套账舞弊。商业化ERP软件支持建立多套账,系统设置的超级用户可以同时操作软件中的多套账,舞弊者可将源于相同会计事项的原始数据按不同的会计核算规则分别设置多套账并同时进行核算,产生符合管理层意愿的差异很大的多套账数据结果。克隆快照不仅把数据结果复制下来,更重要的是把产生结果的生产环境同时克隆,审计人员可以对比多套账,发现舞弊问题。

第二,数月快照可追溯,审计师使用分析性复核方法取证。例如,ERP系统提供由凭证模板自动生成相关业务凭证功能,如计提短期借款利息、增值税期末结转、期间损益结转等。这种由模板自动生成的凭证,其正确性与模板定义要素(特别是金额取数公式)密切相关。舞弊者可以通过修改模板定义要素进行舞弊。如某企业某月大幅度增加短期借款利息计提比例,增加财务费用,减少利润,逃避税收。快照功能不仅能使审计师看到自定义生成的会计凭证,同时也记录模板定义要素,审计师对比数月的模板定义要素,进行分析性复核并重新计算,就能发现问题。

第三,易于确定盘点时间点,获取实物证据。传统审计库存盘点中存在的典型问题是:若某项存货1月份大量购进、5月份全部卖出,传统库存盘点时间安排在12月31日,那么对于这项存货无法实施盘点,这批货是否真实存在只能依靠书面凭证和内部控制判断。快照每月留底,若某月采购量大,审计师及时发现,可在存货未售出前实施盘点。库存盘点可以全程录像,作为实物证据。

第四,易于确认应收账款的真实性。传统审计中应收账款函证程序取证存在的最大问题是回函率低,因此除函证外,还要执行替代程序,即对应收账款内部控制进行评价。快照不仅保留应收款记录,也记录了产生应收款的内部控制流程。快照上能追查到与某笔销售业务有关的[销售报价单]——[销售订单]——[销售发票]——[销售发货单]——[出库单]——[应收单据]——[销售会计凭证]——[收款单据],检查销售订单是否连续编号。监测销售订单审核、发票审核、收款核销等内部控制活动。快照使得内部控制可监测,提高了内部控制的有效性,这些为应收账款真实性提供了可靠的审计证据。

第五,保留审计线索。按月保留快照,任何时间都可以重演。导致如“反记账—反结账、取消审核”不留痕迹的弊端。例如,利用反记账功能篡改跨月账簿记录,虽账簿记录被篡改,但快照还保留着业务数据,审计师可以对比业务数据和账簿数据,发现问题。同样,舞弊人员录入的虚假数据、篡改的程序、权限的变更都能被记录,保留审计线索。

三、快照技术对审计师工作的改进

多功能虚拟仪器的开发与设计 第6篇

1 恒流源电路设计

恒流源电路即提供稳定电流,以保证其他电路稳定工作,这要求恒流源电路输出电流应保持恒定。该系统核心硬件部件为恒流源,其精度直接决定了系统测量精度,其功率决定系统测试的量程范围,因此设计出的恒流源要求功率大、精度高、稳定性好。

恒流源有多种实现方式。按照IC的应用方式分类,可分为晶体管恒流源、场效应管恒流源、集成运放恒流源。按照恒流方式分类可分为,开关方式和线性方式。该文主要研究设计一种线性方式集成运放构成的高精度恒流源。

该文设计的恒流源如图1所示。

恒流源的核心电路有PI调节器和功率电子电路组成,图1中运算放大器U1组成比例放大器,U2组成积分器,共同组成闭环控制系统,可通过系统函数分析系统稳定性和精度。

该恒流源电压给定部分采用USB2833数据采集卡,采用12位精度AD/DA,可输出0~10 V电压,对应输出电流0~3 A。

在实际应用中,由于单个MOSFET允许通过的电流不足以满足实际需求,因此可以通过MOSFET的并联实现大功率的输出,在该设计中采用4个N沟道场效应管,4个P沟道场效应管,以增大输出电流。如果并联的数量不多可以直接直接并联使用,当需要输出数百安培的电流时,应设计均流电路,保证各个MOS管流过的电流相等,防止一个损坏造成的大面积损坏。

在端口输出端采用四线制接法,把两根电源线,两根信号线,电源和信号分开工作。在实际测量中,将信号端接在待测原件的外侧,电源线接在待测原件的里侧,这样可以降低导线中电阻对测量的结果的影响,使精度得以提升。实验证明恒流源的精度可达0.1%。

2 电阻测试设计

传统的电阻测试方法有伏安法、电桥法,虽然它们各有优点,但都存在测量精度不高,测量微小电阻时误差较大等缺点,该设计要达到测量高精度电阻的目的,因此,采用恒流源法。该系统利用被测电阻四端法伏安特性,将恒流源电流流入被测电阻R的两根电流线和电压表测量端的两根电压线分离开,使得数字电压表测量端的电压不再是恒流源两端的直接电压,可以减少系统误差。

在电阻测试程序设计中,可以对给定电流进行任意设定,通过USB2833数据采集卡采集电流与电压数据,对数据进行分析,再把结果显示到人机界面上,为了清晰直观的表现采集数据的变化,在人机界面上使用了电流与时间曲线图和电阻与时间曲线图,方面观察数据采集的变化,并且在程序中加入了对数据的保存,提高了数据的可靠性。

3 电子负载设计

电子负载能够准确检测出负载电压,精确调整负载电流,可以模拟负载实际工作情况,和模拟一些特殊的负载要求,如可以产生不同频率的脉冲电流,主要用于电源调试检测。电子负载的功能主要由软件实现并且可以允许用户二次开发。

该系统的电子负载功能测试可以设定采样周期,恒流源的值,输出恒流源设定值,定时采样电子负载两端的电压和电流,显示并存储采样值,计算出被测电源的精度,功率和内阻。电子负载功能测试程序包括对电子负载界面进行初始化;设定恒流源电流值和采样周期;.计算被测电源精度,即用被测电源的输出电压与标准输出电压进行比较相减,得出被测电源精度;显示更新的输出电流、采样电流、采样电压和被测电源精度;将输出电流、采样电流、采样电压和被测电源精度存入数据库;判断是否继续进行电子负载功能测试,是则返回步骤2继续进行,否则返回主控制程序。

4 蓄电池性能测试设计

电池性能测试主要采用对电池进行各种方式的充放电来完成,采集充放电的参数,包括检测电流、电压、容量、内阻、温度、电池循环寿命等,并制作有关的各种曲线和图表,最后得出蓄电池性能测试结果。

电池测试软件设计是性能测试的核心技术,该系统的蓄电池性能测试能够设定恒流充电和恒流放电,设定采样周期,设定充电和放电的电流,输出设定值,采样被测电池的电流和电压,显示并存储,计算出被测电池的容量、内阻、电池循环寿命等。蓄电池性能测试程序包括电池测试界面初始化;设定充电或放电;设定恒流源电流和采样周期;输出电流,并定时采样电流和电压;计算被测电池容量,即用电流乘以时间得到电池容量;显示更新的输出电流、采样电流、采样电压和被测电池容量;将输出电流、采样电流、电压和被测电池容量存入数据库;判断是否继续进行测试,是则返回步骤2继续,否则返回主控制程序。

5 多功能虚拟仪器系统的集成

电阻测试,电子负载和蓄电池性能测试都已有较成熟的理论,该文研究的重点是如何利用虚拟仪器技术实现集成测试,包括测试方法和测试软件,以及系统控制软件。

5.1 多功能虚拟仪器系统硬件设计

多功能虚拟仪器系统硬件框图如图2所示。

PC机与通信接口相连,通信接口连接高精度大功率恒流源,恒流源连接被测部件,包括电阻测试,电子负载和蓄电池。计算机通过通信接口设定恒流源量程和电流值,恒定电流施加到被测部件。被测部件的测量参数通过通信接口被计算机采集。

5.2 多功能虚拟仪器系统软件设计

多功能虚拟仪器系统软件框图如图3所示。

系统控制软件:友好的人机界面,可选择各种功能。

自动校准软件:按自动校准理论校准恒流源量程和精度。

恒流源软件:设定恒流源参数,采样恒流源输出电压和电流。

电阻测试软件:按恒流源法测试微小电阻参数。

电子负载软件:模拟负载实际工作情况,调试检测电源特性。

蓄电池性能测试软件:按照电化学理论检测蓄电池性能。

数据库:所有测试数据存在数据库中,具有数据库管理功能。

6 结语

基于恒流源的多功能虚拟仪器系统,通过解决了恒流源的高精度和大功率的结合问题,提高了电阻测试、电子负载、蓄电池性能测试的测试精度和测量范围,同时基于虚拟仪器三种功能的集成,充分利用了最先进的计算机软硬件技术,得到了更高的开发效率和更完备的系统功能。用该测控系统进行了各项功能测试,证实该测控系统测定的参数准确,且能够很好地实现复合功能,与传统的单一功能虚拟仪器系统相比,这无疑是一个飞跃,对于虚拟仪器技术的发展也将起到积极的推动作用。

参考文献

[1]钟乃元,高飞.大电流高精度恒流源[J].电子测量技术,2007,30(9):176-179.

[2]王忠林,阎明媚.半导体激光器恒流驱动电路的研制[J].滨州学院学报,2007,23(3):30-32.

[3]田俊杰,董威,陈静,等.基于场效应管的恒流源设计[J].中国测试,2009(1):118-121.

[4]付聪.虚拟仪器发展及应用研究[J].福建电脑,2011(3):26.

多功能虚拟仪器系统 第7篇

关键词：虚拟仪器技术,多功能示波器,采集数据

1 虚拟仪器

虚拟仪器 (virtualinstrumention, 缩写VI) 是基于计算机的仪器, 是将仪器装入计算机, 以通用的计算机硬件及操作系统为依托, 实现各种仪器功能。

1.1 虚拟仪器的特点

虚拟仪器特点:

1) 尽可能采用通用的硬件, 各仪器之间的差异主要是软件;

2) 能充分发挥计算机能力, 有强大的数据处理功能可以创造出功能更强大的仪器;

3) 用户还可以根据自己的需要定义和制造各种仪器;

4) 仪器研发周期大大缩短;

5) 可与计算机同步, 可与网络互联。

1.2 Lab VIEW

Lab VIEW (Laboratory Virtualinstrument Engineering) 是一种图形化的编程语言, 又称为“G”语言。使用Lab VIEW编程时基本上不写程序代码, 取而代之的是流程图。Lab VIEW提供的控件和传统仪表外观一样, 可方便地模拟传统仪表从而创建用户界面, 例如示波器与万用表等, 用户还可根据自己的喜好改变或设计控件用来美化界面, 这样就实现了软件即是仪器。

2 数据采集卡

本设计选用的是MPS-010601信号采集卡, 支持USB总线接口, 利用MPS-010601将传感器和控制器与计算机结合在一起, 利用labview语言进行编程, 完成对信号的采集、分析、显示及记录。用户通过计算机修改程序还可实现观察波形、频谱分析、信号发生等功能, 这样设计出的虚拟示波器功能强大而且价格低廉, 同时可以实现多个传统设备具备的功能。

3 多功能示波器硬件构成

其硬件主要由数据采集卡、接口总线、硬件驱动及示波器软件构成, 如图1所示。

4 多功能示波器界面设计

利用labview图形化编程软件来设计示波器操作面板, 其面板如图2所示, 图中显示的是双通道波形, 通道A是正弦交流信号, 通道B是直流信号, 图3给出了部分程序框图。

5 结束语

通过修改多功能示波器的程序及前面板还可以做出其他的虚拟仪器, 比如信号仪、波形发生器及数字计数器等虚拟仪器, 这样可以大大减少教学或研究成本及时间。

参考文献

[1]陈栋, 崔秀华.虚拟仪器应用设计[M].西安电子科技大学出版社.

[2]徐晓东, 郑对元, 肖武.LabView8.5常用功能与编程实例精讲[M].电子工业出版社.

[3]陈树学, 刘萱.LabVIEW宝典[M].电子工业出版社.

多功能仪器卡钳的研制与应用 第8篇

1 脱卡测试现状

注水井压降主要利用电子或机械井下投放仪进行脱卡定位测试, 井下工具由加重杆、脱卡工具、电子压力计组成, 完成测试后需要用打捞工具进行打捞。由于注水井压力高, 所以为了保证顺利下放, 打捞工具配重较多, 因此工具长度增长, 捞到井下工具串后形成一个由加重杆、打捞头、原井下测试工具串组成的很长很重的工具串。在上提到井口防喷管内取出时, 防喷管操作平台只能容一人操作, 工具又重又长 (约为35kg、3.2m) , 而且捞头和脱卡器伞头之间为软连接, 连接处可横向360度活动, 单人操作取出工具必须一手抓伞头以下部位进行固定, 另一只手把捞头打开, 使捞头和伞头分离, 加重杆和捞头为硬链接, 很重, 单手打开捞头操作非常困难, 稍微不慎就会导致施工人员高空坠落和仪器损毁事故, 造成非常大的损失, 为了解决这个问题, 我们提出了多功能仪器卡钳的研制与应用这个课题。

2 多功能卡钳制作及主要特点

2.1 创新思路及制作

做一卡钳工具, 卡在脱卡工具伞头主体上, 使工具通过卡钳卡坐在防喷管上沿口, 然后可使用双手进行捞头和伞头的脱离工作, 很容易地将工具串分成两部分取出。将大力钳齿口换为圆弧形工具钢细齿, 保证夹紧力;根据钳嘴形状右侧一面上下焊上宽度20mm, 厚度4mm, 长约40mm圆弧形钢片, 卡钳夹住伞头下端主体后, 钢片正好挡在防喷管上沿口承重;在钳腮部位镶一块强磁磁钢。卡钳可吸附在防喷管任意位置, 拿取便利。

2.2 主要特点

2.2.1 该工具卡紧力强, 安全系数高。

2.2.2 不仅用在压降测试上, 还可以用于地面仪器及工具装卸。

2.2.3 钳嘴大小可调, 可用于不同外径的工具及仪器。

2.2.4 制作成本低廉, 使用简单、方便。

3 使用情况及效果

3.1 现场应用情况

此工具应用在水井压降的测试中, 起到了很好的作用。工具串上提至井口防喷管后, 卡钳卡住工具使操作人员能轻松将工具串从捞头和伞头处顺利完成分离, 使工具串变成两节, 使其重量分解, 轻松取出, 避免了操作人员高空坠落事故及仪器损伤事故的发生。

3.2

效果分析该工具使用有效降低测试劳动强度, 提高测试效率, 减少了定位器的整体损害, 保证资料取准取全, 保证井下定位器和仪器安全, 避免落井, 减少作业打捞和打捞车打捞, 减低成本。按年测试15口井减少两起仪器损伤事故计算, 年创效20W元。

计算公式=损毁压力计价值×数量+脱卡工具价值×数量+单井测试资料价值×井次=4W×2+3W×2+3W×2=20W元

(按年减少两起仪器损毁事故计算)

该工具简单实用, 现场应用效果非常好, 广泛适用于测试单位水井压降测试及井下落物打捞等工作。

4 结语

此装置结构简单, 操作方便, 安全可靠, 通过应用, 效果很好, 既节省人力物力, 减轻了员工的劳动强度, 又降低了成本消耗, 提高劳动生产效率60%以上, 有较高的经济效益和社会效益, 它适用于油田测试各单位。

智能仪器功能原理及其发展趋势 第9篇

关键词：智能仪器,原理,特点,发展趋势

1 工作原理

信息由传感器感受后将这些被测参量进行电信号的转换, 后传递进入模拟开关, 但是, 在进入模拟开关前需要对干扰进行滤波去除;由单片机再对进入通道的信号进行选通并将信号传递给增益放大器, 被放大的信号还需要进行脉冲信号的转换, 通过转换器转换后再次送入单片机;单片机在初始设定值的基础上对这些数据进行相应的处理以及计算;最后所显示和打印出的数据就是运算后的结果;在仪器内的E2PROM以及Flash ROM内都有着设定好的参数, 单片机会将计算后的值同这些参数进行比较, 根据事先的设定对在比较结果的基础上发出控制信号。正式由于智能仪器的这种工作原理, 因此其和PC机相互配合还能够成为分布式的测控系统[1], 由PC机作为上位机用以接收各个下位机所采集以及测量的数据或者是信号, 并进行统一的管理。

2 功能特点

集成电路的出现是现代电子技术发展的结果, 比之微电子仪器, 集成电路更是将各种微型电路集中到一块芯片上, 超大规模的集成电路就是这项技术发展的结果。集成了各个电路的芯片就是单片机, 并在此基础上结合了测量控制以及计算机等技术, 智能化控制测量系统就诞生了, 智能化仪器就是在此基础上产生[2]。

较之传统的仪器以及仪表设备, 智能仪器有着其独特的方面:

(1) 自动化的操控手段。整个系统在控制上都是由单片机或者是微控设备进行操作和控制的, 诸如:量程的选择以及开关的控制, 采集数据以及扫描, 数据的处理传输和打印显示等动作, 都可以通过智能仪器实现自动化。操作自动化。仪器的整个测量过程如键盘扫描、量程选择、开关启动闭合、数据的采集、传输与处理以及显示打印等都用单片机或微控制器来控制操作, 实现测量过程的全部自动化。

(2) 智能化的自测功能。智能设备对于自身所产生的故障能够自我分析, 检测出故障部位甚至能查找分析出原因。像自动故障状态的检验、自动凋零、量程的自动转换和自我校准和诊断等。自我检测的功能在仪器的维护上提供了极大的方便, 其运行的时间也较为的灵活。

(3) 能够处理数据。数据处理是智能仪器相比传统仪器所具有的优势, 由于微控设备以及单片机的存在使得相对于传统的逻辑硬件在处理信号以及数据上更加的灵活, 很多逻辑硬件无法做到的事情通过智能仪器在软件的控制下灵活的解决。

(4) 人机关系更加和谐。传统的仪器主要是靠切换开关进行操作, 而智能仪器只需要通过键盘对命令进行输入就能够实现测控, 操作员可以更加方便的进行操作。并且, 通过显示屏智能仪器还会将仪器的工作状态以及运行状态、测量和处理后的数据进行直观的显示, 使得操作员方便及时的掌握仪器以及测控的状态。

3 发展趋势

3.1 微型化

智能仪器在信号的采集以及数据的处理中具有着很大的优势, 但是随着人们对于仪器功能要求的同时, 对于仪器的体积也同样提出了要求。微型化成为了机械仪器的发展主流趋势, 并且智能仪器中所用的电子元件体积不断的减小, 加之微电机械技术的发展使得智能仪器也向着微型化的方向发展。微型智能设备虽然体积小, 但是在进行信号以及数据采集、信号处理以及线性化处理、输出放大信号等功能上同样全面。而且随着技术的发展, 微电子业的技术不断的趋于完善成熟, 微型智能仪器在技术成熟的同时价格也会随之降低, 因此其应用的范围也会不断的被扩大。在军事航天、生物科技、医疗自动化技术中卫星智能化仪器都有着其独特的作用。举例:对于一个病人进行不同参量的测量, 通常需要插入几个管子, 管子数量的增多就会加大感染几率, 微型智能设备就可以解决这种问题, 其体积小并且能够同时测量多个参数, 能够植入体内, 这些都是传统仪器所不及的。

3.2 多功能化

智能仪器其中一个特点即是仪器的多功能性。诸如, 仪器生产的厂家所制造的函数发生器, 这种仪器就集合了频率合成仪、脉冲发生器以及任意波形发生仪的功能。这样将各种仪器的功能进行集合不但能够在性能上保证准确性高于频率合成器或者是专用的脉冲发生仪器, 同时由于设备的功能集成, 在性能测试上也可以综合的进行, 可以更好的为测试功能提供相应的解决方案。

3.3 人工智能化

人工智能是计算机应用的一个崭新领域[4], 利用计算机模拟人的智能, 用于机器人、医疗诊断、专家系统、推理证明等各方面。智能仪器的进一步发展将含有一定的人工智能, 即代替人的一部分脑力劳动, 从而在视觉 (图形及色彩辨读) 、听觉 (语音识别及语言领悟) 思维 (推理、判断、学习与联想) 等方面具有一定的能力。这样, 智能仪器可无需人的干预而自主地完成检测或控制功能。显然, 人工智能在现代仪器仪表中的应用, 使我们不仅可以解决用传统方法很难解决的一类问题, 而且可望解决用传统方法根本不能解决的问题。

3.4 融合ISP和EMIT技术, 实现仪器仪表系统的Intenet接入 (网络化)

伴随着网络技术的飞速发展, Intenet技术正在逐渐向工业控制和智能仪器仪表系统设计领域渗透, 实现智能仪器仪表系统基于Intenet的通讯能力以及对设计好的智能仪器仪表系统进行远程升级、功能重置和系统维护。

在系统编程技术 (In-System Programming, 简称ISP技术) 是对软件进行修改、组态或重组的一种最新技术。它是LATTICE半导体公司首先提出的一种使我们在产品设计、制造过程中的每个环节, 甚至在产品卖给最终用户以后, 具有对其器件、电路板或整个电子系统的逻辑和功能随时进行组态或重组能力的最新技术。ISP技术消除了传统技术的某些限制和连接弊病, 有利于在板设计、制造与编程。ISP硬件灵活且易于软件修改, 便于设计开发。由于ISP器件可以像任何其他器件一样, 在印刷电路板 (PCB) 上处理, 因此编程ISP器件不需要专门编程器和较复杂的流程, 只要通过PC机, 嵌入式系统处理器甚至INTERNET远程网进行编程。

EMIT嵌入式微型因特网互联技术是em Ware公司创立ETI (e X-tend the Intenet) 扩展Intenet联盟时提出的, 它是一种将单片机等嵌入式设备接入Intenet的技术。利用该技术, 能够将8位和16位单片机系统接入Intenet, 实现基于Intenet的远程数据采集、智能控制、上传/下载数据文件等功能。

3.5 虚拟仪器是智能仪器发展的新阶段

测量仪器的主要功能都是由数据采集、数据分析和数据显示等三大部分组成的。在虚拟现实系统中, 数据分析和显示完全用PC机的软件来完成。因此, 只要额外提供一定的数据采集硬件, 就可以与PC机组成测量仪器。这种基于PC机的测足仪器称为虚拟仪器。在虚拟仪器中, 使用同一个硬件系统, 只要应用不同的软件编程, 就可得到功能完全不同的测量仪器。可见, 软件系统是虚拟仪器的核心, “软件就是仪器”。

4 结束语

智能仪器是计算机科学、电子学、数字信号处理、人工智能、VL-SI等新兴技术与传统的仪器仪表技术的结合。随着专用集成电路、个人仪器等相关技术的发展, 智能仪器将会得到更加广泛的应用。作为智能仪器核心部件的单片计算机技术是推动智能仪器向小型化、多功能化、更加灵活的方向发展的动力。

参考文献

[1]李泓.智能仪器设计基础[M].北京:清华大学出版社, 2010.51-52.[1]李泓.智能仪器设计基础[M].北京:清华大学出版社, 2010.51-52.