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虛擬儀器技術(shù)在機(jī)械工程測試中的應(yīng)用論文
隨著機(jī)電產(chǎn)品一體化和生產(chǎn)過程自動化程度的不斷提高，機(jī)械工程的測試系統(tǒng)越來越復(fù)雜。它已成為整個(gè)機(jī)械設(shè)備研制、開發(fā)、應(yīng)用和教學(xué)過程中不可或缺的組成部分。機(jī)械工程測試系統(tǒng)的基本任務(wù)是從測試對象獲取反映其變化規(guī)律的動態(tài)信息，一個(gè)功能完善的機(jī)械工程測試系統(tǒng)由傳感器、信號轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)機(jī)械工程測試系統(tǒng)及其構(gòu)成要素，是十分有意義的。本文主要分析了虛擬儀器技術(shù)在機(jī)械工程測試中的應(yīng)用狀況，望大家參考。
一、機(jī)械工程測試系統(tǒng)基本狀況分析
測試是測量與試驗(yàn)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(shù)）進(jìn)行定性和定量的過程。測試的基本任務(wù)是獲取信息。測試是發(fā)展和檢驗(yàn)自然科學(xué)理論的實(shí)踐基礎(chǔ)。在工程技術(shù)領(lǐng)域，由于實(shí)際研究對象的復(fù)雜性，很多問題難以進(jìn)行完善的理論分析、推導(dǎo)和計(jì)算，所以必須通過試驗(yàn)來獲得研究對象的狀態(tài)，變化和特征等，這正是通過測試來實(shí)現(xiàn)的。測試技術(shù)正是研究有關(guān)測試方法、測試手段和測試?yán)碚摰目茖W(xué)，它應(yīng)用于不同的領(lǐng)域并在各個(gè)自然科學(xué)研究領(lǐng)域起著重要作用。特別是現(xiàn)在機(jī)械工程測試技術(shù)引起了大型工業(yè)企業(yè)和高等院校極大的重視。
測試系統(tǒng)的第一個(gè)環(huán)節(jié)是信號的傳感，即是將被測量的量或被觀察的量通過一個(gè)被測量傳感器或敏感元件轉(zhuǎn)換成一個(gè)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(zhuǎn)換的輸出量之間根據(jù)可利用的物理定律應(yīng)該具有一種明確的關(guān)系。傳感器就是用來完成這種轉(zhuǎn)換的裝置。
第二個(gè)環(huán)節(jié)為信號的轉(zhuǎn)換和調(diào)理。被測物理量經(jīng)傳感環(huán)節(jié)被轉(zhuǎn)換為電阻、電容、電感或者電壓、電流、電荷等電參量的變化，由于在測試過程中不可避免地遭受各種內(nèi)、外干擾因素的影響，且為了用被測信號驅(qū)動顯示、記錄和控制等儀器或進(jìn)一步將信號輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。因此經(jīng)傳感后的信號尚需進(jìn)過調(diào)理、放大、濾波、運(yùn)算分析等一系列加工處理，以抑制干擾噪聲、提高信噪比，便于進(jìn)一步傳輸和后續(xù)環(huán)節(jié)中的處理。
第三個(gè)環(huán)節(jié)是是對這些信號進(jìn)行分析處理以及顯示記錄，包括信號的時(shí)域分析、頻域分析、相關(guān)分析等。原始波形顯示、處理后波形顯示等。從而還可以分析出機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的工況等。 機(jī)械工程測試系統(tǒng)有測量、監(jiān)控、試驗(yàn)分析機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中的參數(shù)功能，但前序步驟必經(jīng)信號的采集、分析才能得出。所以，本系統(tǒng)對于機(jī)械的后續(xù)分析作用意義重大。
二、虛擬儀器技術(shù)在機(jī)械工程測試系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀
科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，對現(xiàn)在的機(jī)械工程測試系統(tǒng)影響很大，特別是相對于傳統(tǒng)的測試系統(tǒng)來講。以前要用特定的儀器對信號進(jìn)行分析，但是利用虛擬儀器組建的機(jī)械工程測試系統(tǒng)卻不用專用的儀器，而是利用計(jì)算機(jī)作為連接虛擬儀器軟硬件的平臺，信號源通過調(diào)理后數(shù)據(jù)采集卡就可以獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)對機(jī)械工程測試技術(shù)和儀器的發(fā)展產(chǎn)生了革命性的影響。
測試系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了模擬測試儀器、計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)（智能儀器）及虛擬儀器三個(gè)階段。現(xiàn)代機(jī)械工程測試技術(shù)以計(jì)算機(jī)為中心，計(jì)算機(jī)的發(fā)展必然促進(jìn)測試技術(shù)和儀器的發(fā)展。在此背景下，虛擬儀器的產(chǎn)生也就水到渠成。
在虛擬儀器中，軟件是虛擬儀器系統(tǒng)的關(guān)鍵，目前國內(nèi)外這種軟件主要有美國DSP公司的DADISP軟件，以實(shí)驗(yàn)后數(shù)據(jù)處理分析和表示見長美國NI公司的系列虛擬儀器開發(fā)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(tǒng)的軟件平臺，以圖形化編程和界面靈活見長。華中理工大學(xué)的V198虛擬儀器系統(tǒng)和哈爾濱工業(yè)大學(xué)的儀器王以虛擬的單個(gè)儀器或儀器庫見長。其中，美國NI公司的LabVIEW軟件功能最為完善，LabVIEW軟件以簡單、直觀的圖形化編程方式、強(qiáng)大的圖形顯示和數(shù)據(jù)處理能力見長，運(yùn)行速度快、開發(fā)周期短、界面靈活是其又一大優(yōu)勢，最能體現(xiàn)虛擬儀器的風(fēng)格，所以基于LabVIEW的虛擬儀器應(yīng)用相當(dāng)廣泛。
由于Pc的功能變得越來越強(qiáng)大，速度快，價(jià)格低，在標(biāo)準(zhǔn)PC上連接一個(gè)或多個(gè)儀器模塊構(gòu)成測試儀器成為一種趨勢。這種儀器即為虛擬儀器。虛擬儀器的軟件開發(fā)平臺LabVIEW中，“所見即所得”的可視化技術(shù)是應(yīng)用于測試領(lǐng)域的雛形。虛擬儀器注重測試人員在進(jìn)行工作中的感覺。用仿真的面板給人以真實(shí)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(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械工程測試領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用趨勢。
幾個(gè)測試站點(diǎn)連成一個(gè)大的測試網(wǎng)絡(luò)，互通數(shù)據(jù)和信息，聯(lián)合分析測試結(jié)果，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息共享的網(wǎng)絡(luò)化測試是機(jī)械工程測試系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展趨勢。虛擬儀器技術(shù)是現(xiàn)代機(jī)械工程測試系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，在豐富的虛擬儀器軟硬件產(chǎn)品支持下，尤其是在被譽(yù)為“科學(xué)家和工程師的語言”LabVIEW的支持下，組建一個(gè)機(jī)械工程測試系統(tǒng)正變得越來越容易。在技術(shù)發(fā)展日新月異的今天，為了讓測試系統(tǒng)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(tǒng)不失為一種好的選擇。
在機(jī)械工程測試系統(tǒng)中，應(yīng)用虛擬儀器編的越來越普遍，因?yàn)楹芏鄠鹘y(tǒng)的硬件設(shè)備在虛擬儀器中都可以用軟件代替，從而降低了大量的設(shè)備浪費(fèi)，降低了成本，并且還可以直觀化的顯示其結(jié)果，將多種的傳統(tǒng)儀器合并到一套虛擬儀器測試系統(tǒng)中，有利于編程，也有利于增強(qiáng)測試系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。
三、結(jié)論
總之，虛擬儀器技術(shù)在全球范圍內(nèi)的應(yīng)用越來越普遍，在我國主要應(yīng)用到了企業(yè)生產(chǎn)中。我們要對虛擬儀器技術(shù)加大研究力度，力爭促使該技術(shù)應(yīng)用于更廣泛的領(lǐng)域，趕上世界水平，為我國的機(jī)械工程的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
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