虛擬儀器技術在機械工程測試中的應用論文

隨着機電產品一體化和生產過程自動化程度的不斷提高，機械工程的測試系統越來越複雜。它已成爲整個機械設備研製、開發、應用和教學過程中不可或缺的組成部分。機械工程測試系統的基本任務是從測試對象獲取反映其變化規律的動態信息，一個功能完善的機械工程測試系統由傳感器、信號轉換裝置、信號分析處理裝置和顯示與記錄等功能模塊組成，無疑，討論和設計機械工程測試系統及其構成要素，是十分有意義的。本文主要分析了虛擬儀器技術在機械工程測試中的應用狀況，望大家參考。

一、機械工程測試系統基本狀況分析

測試是測量與試驗的簡稱，測試中最基本的是測量。測量是利用各種裝置對可觀測量（或稱被測參數）進行定性和定量的過程。測試的基本任務是獲取信息。測試是發展和檢驗自然科學理論的實踐基礎。在工程技術領域，由於實際研究對象的複雜性，很多問題難以進行完善的理論分析、推導和計算，所以必須通過試驗來獲得研究對象的狀態，變化和特徵等，這正是通過測試來實現的。測試技術正是研究有關測試方法、測試手段和測試理論的科學，它應用於不同的領域並在各個自然科學研究領域起着重要作用。特別是現在機械工程測試技術引起了大型工業企業和高等院校極大的重視。

測試系統的第一個環節是信號的傳感，即是將被測量的量或被觀察的量通過一個被測量傳感器或敏感元件轉換成一個電的、液壓的、氣動的或其他形式的物理量，被測的或被觀察的量與被轉換的輸出量之間根據可利用的物理定律應該具有一種明確的關係。傳感器就是用來完成這種轉換的裝置。

第二個環節爲信號的轉換和調理。被測物理量經傳感環節被轉換爲電阻、電容、電感或者電壓、電流、電荷等電參量的變化，由於在測試過程中不可避免地遭受各種內、外干擾因素的影響，且爲了用被測信號驅動顯示、記錄和控制等儀器或進一步將信號輸入計算機進行數據處理。因此經傳感後的信號尚需進過調理、放大、濾波、運算分析等一系列加工處理，以抑制干擾噪聲、提高信噪比，便於進一步傳輸和後續環節中的處理。

第三個環節是是對這些信號進行分析處理以及顯示記錄，包括信號的時域分析、頻域分析、相關分析等。原始波形顯示、處理後波形顯示等。從而還可以分析出機械運轉的工況等。 機械工程測試系統有測量、監控、試驗分析機械設備運行過程中的參數功能，但前序步驟必經信號的採集、分析才能得出。所以，本系統對於機械的後續分析作用意義重大。

二、虛擬儀器技術在機械工程測試系統中的應用現狀

科學技術的日益發展，對現在的機械工程測試系統影響很大，特別是相對於傳統的測試系統來講。以前要用特定的儀器對信號進行分析，但是利用虛擬儀器組建的機械工程測試系統卻不用專用的儀器，而是利用計算機作爲連接虛擬儀器軟硬件的平臺，信號源通過調理後數據採集卡就可以獲取數據進行分析處理。現代計算機技術對機械工程測試技術和儀器的發展產生了革命性的影響。

測試系統的發展經歷了模擬測試儀器、計算機測試系統（智能儀器）及虛擬儀器三個階段。現代機械工程測試技術以計算機爲中心，計算機的發展必然促進測試技術和儀器的發展。在此背景下，虛擬儀器的產生也就水到渠成。

在虛擬儀器中，軟件是虛擬儀器系統的關鍵，目前國內外這種軟件主要有美國DSP公司的'DADISP軟件，以實驗後數據處理分析和表示見長美國NI公司的系列虛擬儀器開發平臺（LabVIEW、LabWindows/CVI、Virtual Bench和Component Works）、美國QUATECH公司的DASLab軟件包和惠普公司的VEE軟件平臺都是可以搭建虛擬測試系統的軟件平臺，以圖形化編程和界面靈活見長。華中理工大學的V198虛擬儀器系統和哈爾濱工業大學的儀器王以虛擬的單個儀器或儀器庫見長。其中，美國NI公司的LabVIEW軟件功能最爲完善，LabVIEW軟件以簡單、直觀的圖形化編程方式、強大的圖形顯示和數據處理能力見長，運行速度快、開發週期短、界面靈活是其又一大優勢，最能體現虛擬儀器的風格，所以基於LabVIEW的虛擬儀器應用相當廣泛。

由於Pc的功能變得越來越強大，速度快，價格低，在標準PC上連接一個或多個儀器模塊構成測試儀器成爲一種趨勢。這種儀器即爲虛擬儀器。虛擬儀器的軟件開發平臺LabVIEW中，“所見即所得”的可視化技術是應用於測試領域的雛形。虛擬儀器注重測試人員在進行工作中的感覺。用仿真的面板給人以真實儀器的感覺，用豐富的曲線圖像向測試人員傳遞信息，是虛擬現實技術在機械工程測試領域中的廣泛應用趨勢。

幾個測試站點連成一個大的測試網絡，互通數據和信息，聯合分析測試結果，實現數據和信息共享的網絡化測試是機械工程測試系統的一個發展趨勢。虛擬儀器技術是現代機械工程測試系統的發展趨勢，在豐富的虛擬儀器軟硬件產品支持下，尤其是在被譽爲“科學家和工程師的語言”LabVIEW的支持下，組建一個機械工程測試系統正變得越來越容易。在技術發展日新月異的今天，爲了讓測試系統就有開放性、兼容性和不斷更新的可能，利用虛擬儀器的概念組建測試系統不失爲一種好的選擇。

在機械工程測試系統中，應用虛擬儀器編的越來越普遍，因爲很多傳統的硬件設備在虛擬儀器中都可以用軟件代替，從而降低了大量的設備浪費，降低了成本，並且還可以直觀化的顯示其結果，將多種的傳統儀器合併到一套虛擬儀器測試系統中，有利於編程，也有利於增強測試系統的準確度。

三、結論

總之，虛擬儀器技術在全球範圍內的應用越來越普遍，在我國主要應用到了企業生產中。我們要對虛擬儀器技術加大研究力度，力爭促使該技術應用於更廣泛的領域，趕上世界水平，爲我國的機械工程的發展做出貢獻。