一. 虚拟仪器技术

1.       虚拟仪器技术简介

虚拟仪器(Virtual Instrument)是由美国国家仪器公司(National Instrument)于20世纪80年代首先提出的。他是基于计算机的软硬件测试平台,是计算机技术与现代仪器技术深层次结合的产物。在一个虚拟仪器系统中,硬件是整个系统赖以工作的物理平台,用来建立信号与计算机的连接通道,形成计算机的I/O接口。软件是整个虚拟仪器硬件系统工作的灵魂,用户通过由软件设计产生的接口界面才能与虚拟仪器硬件系统进行交流,而虚拟仪器的数据采集,分析,处理和显示功能也只有通过软件才能实现。虚拟仪器通过应用程序将通用计算机与仪器硬件结合起来,以透明的方式把计算机资源和仪器硬件的测量,控制能力结合在一起,通过软件实现对数据的分析处理,表达并以友好的图形界面显示出来。虚拟仪器的出现被誉为仪器界革命性的新纪元。

2.       虚拟仪器设计开发

由于应用软件实现虚拟仪器与用户的交流,它可以提供友好的用户界面,强大的数据采集与处理功能,它是实现虚拟仪器功能的关键因素。因此,能否方便的设计出界面友好,功能强大的虚拟仪器软件,直接关系到仪器功能的实现和仪器的性能。目前虚拟仪器的开发较多的使用由NI公司推出的Lab Windows CVI,LabVIEW等。它们采用最流行的图形化编程环境,其中既包括菜单,表头等通用用户接口属性,也包括了开关,滑动条,数字显示窗口等仪器应用接口属性。

虚拟仪器的设计方法和实现步骤与一般软件的设计方法和实现步骤基本相同,只不过虚拟仪器设计时要考虑硬件部分。虚拟仪器设计方法主要包括以下三个部分:

(1) IO接口仪器驱动程序的设计;

(2) 仪器面板的设计;

(3) 仪器功能算法的设计。

3.       汽车工程中的虚拟仪器技术

伴随汽车工业的蓬勃发展，车用电气设备越来越多，从发动机控制到传动系统控制，从行驶、制动、转向系统控制到安全保证系统及仪表报警系统，从电源管理到为提高舒适性而作的各种努力，使汽车电气系统形成一个复杂的大系统。现代汽车已逐渐演变成为一个移动的PC网络系统。利用虚拟仪器技术，我们可以轻松的仿真各种车用电气设备，开发各种车用电控单元等。利用该技术，我们不必直接对硬件进行设计，而是在之前通过虚拟技术对硬件功能做原理性开发。这样，不仅可以缩短开发时间，也能降低开发成本。另一方面，现代汽车电气系统的日益复杂化，如果采用传统的硬件测量设备，不仅仅使设备数量增加，加大检验的工作量，而且各硬件设备灵活性不强、成本过高。利用虚拟仪器技术，我们可以将各种数据采集设备集成到计算机中，通过软件实现各种数据读取和信号分析处理，最后将结果显示出来。这样，可以大大减少检测的工作量，降低成本，还能灵活的开发适合自身车型的检测功能集成。