浅析织机动态测试中虚拟仪器技术的应用与开发

张鹏

【摘 要】一般来说，对于织机动态性能的测试方法，多是由一起生产厂家定义一起功能的传统方法，在测试过程中所需一起和设备类型较多，且工作程序比较繁杂，不仅会影响测试精准度，在后续的数据处理方面也会受到一定的影响。为实现对大型织机设备的性能进行动态、准确的测试，本文将讲述一套功能强大的织机机械性能虚拟仪器测试系统，并简要阐述当前现代纺织机械测试技术的研究现状，以及虚拟仪器技术在织机动态测试中得应用。

【关键词】虚拟仪器技术；动态测试；数据采集；分析系统

一、现代纺织机械测试技术研究及发展现状

在动态测试研究分析中所用到的仪器会直接影响其测试分析结果的精准度，如何加强动态测试分析仪器的功能提升动态测试分析仪器的精准度一直都是工程技术人员对于动态测试分析研究的主要方向。传统的测试分析仪器在功能上比较单一，扩展性差，且与现代化计算机技术、智能技术等联系不大，而且其硬件设备价格昂贵。因此，传统的测试分析以及逐步被虚拟仪器技术所替代，最终成为测试测量行业领域的主流。虚拟仪器是由美国国家仪器公司（National Instruments NI）最早提出的概念，具有开发周期短、可扩展、性价比高等优点。虚拟仪器由相应的硬件和应用软件组成，硬件是基础，软件是核心。从虚拟仪器在织机动态测试中实际应用的价值来分析，对于如何利用虚拟仪器技术完成动态测试分析任务要求的研究对于织机动态测试技术的发展有着重要的意义。现阶段，国内外对于虚拟仪器技术的研究主要集中在以下几个方向：

（一）外挂式虚拟仪器

PC-DAQ式虚拟仪器是现在比较流行的虚拟仪器系统，但是，由于基于PCI总线的虚拟仪器在插入DAQ时都需要打开机箱等，比较麻烦，而且，主机上的PCI插槽有限，再加上测试信号直接进入计算机，各种现场的被测信号对计算机的安全造成很大的威胁，同时，计算机内部的强电磁干扰对被测信号也会造成很大的影响，故以USB接口方式的外挂式虚拟仪器系统将成为今后廉价型虚拟仪器测试系统的主流。

（二）PXI型高精度集成虚拟仪器测试系统

PXI系统高度的可扩展性和良好的兼容性，以及比VXl系统更高的性价比，将使它成为未来大型高精度集成测试系统的主流虚拟仪器平台。

（三）网络化虚拟仪器

根据虚拟仪器的特性，我们能够方便地将虚拟仪器组成计算机网络。利用网络技术将分散在不同地理位置不同功能的测试设备联系在一起，使昂贵的硬件设备、软件在网络上得以共享，减少了设备重复投资。现在，有关MCN（Measurement and Control Networks）方面的标准正在积极进行，并取得了一定进展。由此可见，网络化虚拟仪器将具有广泛的应用前景。

本文所研究的虚拟仪器测试系统是PXI型高精度集成虚拟仪器测试系统，重点分析其工作原理以及软件部分的操作。

二、虚拟仪器技术的概念及其特点

20世纪中期，虚拟仪器技术由美国国家仪器公司提出。它是一种由计算机硬件、软件以及总线技术与测试测量技术、仪器仪表技术相融合的产物。虚拟仪器技术的优势具体体现在以下几个方面：

（一）智能化程度较高，处理速度快，系统可靠性高。

（二）复用性强，系统费用低，测试仪器系统功能更灵活、更高效、更开放、系统费用更低。

（三）通过与计算机网络连接，还可实现虚拟仪器的分布式共享，更好地发挥仪器的使用价值。可操作性强，品用灵活，虚拟仪器面板可由用户定义，针对不同应用可以设计不同的操作显示界面。

三、虚拟仪器组成、工作原理及应用

与传统仪器的工作原理相似，虚拟仪器同样会分为数据采集与控制、数据分析处理、结果表达等三大功能模块（如图1所示）。虚拟仪器以透明的方式把计算机资源和仪器硬件的测试能力相结合，实现了仪器的功能运作。

虚拟仪器使用各种图标或空间虚拟出传统仪器面板上的各种器件。由各种开关图标来实现仪器是否接通电源，以各种按钮图标来设置被测信号的“放大倍数”、“通道”等参数；虚拟仪器测量以及分析的结果会以数值或者波形的方式显示在各种显示控件上，通过鼠标或键盘对虚拟的传统仪器面板进行操作，以对图形化软件流程图的编程来实现各种信号测量和数据分析功能。

（一）虚拟仪器的硬件系统

虚拟仪器的硬件部分主要由信号调理模块、数据采集设备和计算机组成。其中信号调理模块的功能是对传感器传來的信号进行适当地调理以便适应数据采集设备的要求，同时还具有抗混叠滤波、为传感器提供激励等功能。

（二）虚拟仪器的软件系统

软件是虚拟仪器技术的核心，虚拟仪器技术的软件就是降低测试测量成本，利用计算机资源使得本来由硬件实现的功能软件化，因此软件系统在虚拟仪器技术中占据着至关重要的位置。

（三）虚拟仪器的应用

该测试系统以美国国家仪器公司推出的NI PXI数据采集器为核心，以PXI总线为开发平台，结合LabVIEW8.5软件技术，研制成的软硬件相结合的新一代测试仪器。与以前的测试方法相比，该系统具有速度快、体积小、可靠性高和性能价格比低的特点。测试工作的结果证明，运用PXI总线开发的织机虚拟仪器测试系统，在对织机性能的动态测试方面具有非常强大的优势。

参考文献：

[1]于炳亮.電机转速测量方法研究[J].山东科学，2005.

[2]宋刚，秦月霞，张凯等.基于普通编码器的高精度测速方法[J].上海交通大学学报，2002.