虚拟仪器技术在计量工作中的应用

摘要：虚拟仪器技术业是当前测试技术领域的一个热点，文中概述了虚拟仪器技术及其优越性，并举例介绍了虚拟仪器的测试、报表、网络化技术在计量工作中的应用。
关键词：虚拟仪器；计量；热敏电阻

    当今世界，以信息技术为主要标志的科学技术的发展日新月异，虚拟仪器技术已走进计量，为我们开拓新的领域。它彻底改变了传统计量仪器的物理结构，其性能又优于传统的计量仪器，成为计量仪器新一族，同时也必将引发计量工作的变革和进步。本文对虚拟仪器可应用在计量上的部分技术做了简要介绍。

1 虚拟仪器技术简介
    虚拟仪器系统的基础是计算机系统，核心是软件技术。虚拟仪器技术主要应用于测试、测量和控制系统等领域。虚拟仪器的软件平台LabVIEW是一种优秀的图形化编程工具。LabVIEW不仅提供了直观方便的编程环境，还提供了大量的工具和函数用于数据采集、分析、存储和展示。使用LabVIEW可以开发出功能强大的自动校准程序，包括仪器的自动控制、测量数据的获取与存储、测量不确定度评定、校准。还可以利用其报表生成技术来以及完成检定报告的工作等等，具有较好的效果和质量，以及较低的软件开发成本。

2 虚拟仪器计量应用
2．1 虚拟仪器测控技术的应用
    由虚拟仪器组成的测控系统是具有虚拟面板(Virtual Panels)的个人计算机仪器，由硬件设备与接口，个人计算机设备驱动软件和虚拟仪器面板组成。以热工方面的工作为例，本文介绍一种基于PC—DAQ的虚拟仪器测试系统的实现方案，可通过在PC机内PCI插槽中插入一块多功能数据采集卡，不仅可以将计算机生成的数字信号转换为模拟信号对控制对象进行控制，而且可以将传感器传来的模拟信号采集到计算机，经过转换后由计算机进行分析、处理，再通过显示器显示，由存储器储存，外接打印机打印或通过互连网传输等。实践验证明，这种方案有较好的测试效果，比传统测试系统具有更好的灵活性和开放性。
    当检测器件为Pt100热敏电阻，可把热电阻当做传感器，接入检测电路中，输出信号经信号调理电路处理后通过采集卡的模拟通道输入计算机，并由LabVIEW程序计算得到温度测量值。
    根据铂热电阻温度传感器的温度-电阻特性可近似表示为：
   
    其中A=3．90802×10-3／℃，由分度表中可查得R0=R(T)|T=0℃=100Ω(与实际测量值相符)。可以逆推，得到热敏电阻的电阻值。
    还可以在软件的设计中添加存储，打印，报警、网络传输模块，这样可以快捷实现远程测量，出具原始数据，超差报警等工作。图1所示为热敏电阻测量系统构成图。

2．2 虚拟仪器报表生成技术的应用
    日常检定工作中，工程技术人员经常会遇到各种测试数据必须以一定格式的报表形式输出的问题，测试结果的报表及测试信息的保存往往是检验测试的最直观及最重要的凭证，我们可以利用LabVIEW生成计量检定报表及访问Access测试信息数据库来方便快捷的完成出具记录、鉴定报告这一任务。
    经实践验证，可以利用LabVIEW的Report Generation报表生成工具包可以快速方便地生成Microsoft Of-fice支持的Word、Excel等形式的报表。现主要介绍生成Word报表技术，用LabVIEW生成测试报表基本有两种思路：一是利用LabVIEW中的MS Office Repot快捷VI来生成报表。此方法生成报表的好处是速度快，无需其他VI，但用该方法设计的报表不十分灵活，不能够满足一些特殊要求。二是利用Report Gener-ation模板中的VI来设计生成报表。用各种功能的VI可以设计格式复杂的报表，设计生成的报表可以满足多种格式的要求。
    利用Report Generation报表生成工具包生成报表程序时：首先要建立一个Word模板，把检定所需的文字信息包括证书号、型号、检定员等通过书签的方式指定到模板中。在Report Generation中利用New Report．VI(生成新报表)、Append Report Text．VI(添加报表信息)、Append Table to Report．VI(将Table表中的数据添加到报表当中)、Save Report to File．VI(保存报表)、Dispose Report．VI(处理报告)来实现Word报表的生成。在此方法中测试数据是通过在前面板显示控件Table表中的数据直接添加到报表中得到的。在程序设计中要把模板的名称及各种检定信息添加到相应VI中，在New Report．VI中要选择文本保存的形式，这里选择Word；在Window窗口状态可以选择保存Word报表时的窗口状态，包括最大化、最小化等，这里选择最小化；使用Save Repott to File．VI时可以用创建路径VI来指点文档保存的路径及保存的文件名称。测试完毕，保存数据后即可把检定信息及数据以Word文档形式保存到指定的文件夹中。
2．3 虚拟仪器网络功能的应用
    LabVIEW的网络功能主要建立在DataSocket技术，Web服务器和TCP、UDP协议基础上。
    其中在Web上发布程序是实现网络化最简单的方式。实现方法为：在Web上发布HTML文件，文件中包含程序的前面板和文本说明，这个文件保存以后，在发布程序的机器上运行Web服务器，网络上的任何计算机不管是否安装LabVIEW，只要按规定的格式在Web浏览器中输入URL，就可以查看保存的Web页。
    创建HTML文件的方法是在主程序的前面板上点击工具一网络发布工具菜单，之后按照提示进行下一步设置，录入文件名(字母或数字)生成URL，此时即完成在Web上发布HTML文件。
    远程的检定员可在Web浏览器上输入URL，进入测控程序的网页，在页面的程序上点击右键，选择：“请求VI控制权”，这样即对测控程序进行控制。从而完成对被检仪器的远程检定。

3 结束语
    综上所述，虚拟仪器技术提高和推动了计量事业的发展。它给了计量工作者更大的施展空间。随着科技的发展，虚拟仪器技术将可以广泛应用在贸易结算，计量检测，贸易计量等方面，有效提高工作效率，降低成本。