自动测量仪器和测试系统的开发概述_机械/仪器_工程技术_专业信息
总货号：1007-0257（200 0) 04-0007-03计算机自动测量和控制。2000. 8（4)计算机自动测量和控制自动测量仪器和测试系统的发展概述Hongyu1，Dong 2 Qi（1。上海仪器仪表研究所，上海200082； 2。上海邮电学院，上海20023 7)摘要：展望未来基于计算机的测量仪器和测试系统的发展趋势两到三十年：智能化将进一步增强，标准化程度将进一步提高，网络测控技术将得到快速发展，这对于编制国内仪器的长期发展计划具有很高的参考价值。文字：自动测量仪器；计算机应用；智能；标准化；网络化中国图书馆分类号：TP274文档标识号：AAutom未来的声学测量仪器和测试系统（1。上海仪器研究所，上海200082； 1前言20多年来，微处理器和个人计算机已在仪器和系统中使用。应用使仪器技术达到了一个新的水平。
在下一世纪，随着计算机技术和相关技术的发展，仪器仪表将在智能化，标准化和网络化方面取得更大的进步。以下总结了自动测量仪器和测试系统的发展方向。 2测量仪器和测试系统的发展方向211仪器智能的进一步提高21111微处理器的应用在1970年代后期迅速普及，中国开始开发带有微处理器的仪器和仪表，并取得了许多成果。取得了成就，并取得了宝贵的积累。经验。随着微处理器功能的扩展，价格的下降以及国民经济发展的需求，它已在民用和工业仪表中得到普及，并且传统产品已得到大规模升级。例如：感应式电能表，它是仪器仪表领域最大的产品（我国的电能表产量居世界第一，出口量占13％）。多年来，这种电表一直未被接受。日期：2000205210作者简介：王洪宇（1946-），男，江苏阜宁人，上海仪器仪表研究所高级工程师，中国管理科学研究院特聘研究员，主要从事仪器仪表和计算机应用研究。董琦（1960-），男，上海人，上海邮电学院高级讲师，教学研究室主任。主要从事通信和计算机应用研究与教学。
持续改进和完善，但毕竟与旋转磁场的机电工作原理密不可分，这限制了仪器精度的提高和功能的扩展。上海邮电学院，上海200237）2.摘要：本文展望了未来20230年基于计算机的测量仪器和测试系统的发展趋势：仪器的智能将得到进一步的提高。标准化程度将进一步提高，网络测控技术将得到快速发展等。对于我国仪器仪表的长远发展计划，该标准具有重要的参考价值。
关键词：自动测量仪表计算机应用;智力化；标准化;使用微处理器后，情况发生了很大变化。它不仅提高了精度，而且还构成了新的电表，例如预付费（先付费后再用电）电能表，多费率（在不同时期以不同费率收费）电能表等，以满足需求。供配电管理。随着可靠性的提高和自动抄表系统的发展，由微处理器和微型设备组成的全电子式电能表将迅速发展，并可能在市场上与感应电表竞争，甚至占据主导地位。再举一个例子：新一代的变送器一般都使用微处理器，这样产品就具有自动量程，自动补偿，自诊断，自发现等功能，可以当场直接进行数字处理，并取代传统的4-20mA数字信号模拟信号，在现场总线网络中通信。随着大规模集成电路制造技术和信息处理技术的发展，计算机技术与仪器系统中仪器之间的界限将越来越模糊，体积将越来越小，仪器的智能性将越来越强。明显高于当前市场。那些智能仪器和仪表。
例如，这些智能硬件可以在没有操作系统的情况下提出问题的解决方案，并直接执行测量。人们转过身来的机器的状态正在改变为人们转过身来的机器。 21112虚拟仪器的功能得到进一步加强。虚拟仪器是一种充分利用计算机技术的仪器，可以由用户设计和定义。它通常由三部分组成：计算机，仪器模块和软件。仪器模块中的数据采集卡，GPIB卡，V XI模块仅用于信号的输入和输出，仪器的功能主要通过软件来实现。通过编程，用户可以将其设计到不同的仪器中，例如波形发生器，示波器或数字万用表。例如第8卷，计算机自动测量和控制212，仪器的标准化得到了进一步提高。 8由波形发生器，示波器的测量通道，比例比，时基，极性，触发信号等生成的波形，频率，占空比自动测量设备，幅度，偏移量等可以用鼠标或按钮，就像传统乐器一样。但是，虚拟仪器具有更强大的分析和处理能力。随着计算机技术和虚拟仪器技术的发展，传统的用户只能使用制造商提供的仪器功能的观念正在改变，而用户设计和定义的范围进一步扩大。同一虚拟仪器可用于更多场合。例如，它可以用于功率测量，温度测量，振动，运动和图像测量，甚至可以用于网络测量和控制。
“软件就是工具”。软件技术是虚拟仪器的核心技术。常用的仪器软件包括LabVIEW，LabWindows / CVI，VB，VEE等。这些软件非常完整，仍在升级和改进中。以LabV IEW为例。这是一个基于图形编程语言G的开发环境。它将所有通信功能与硬件（如RS232，RS485，GPIB，V XI，PXI和数据采集卡）集成在一起；内置的TCP /软件标准库功能，例如IP和ActiveX。使用LabV IEW还可以生成32位编译器，从而使用户可以高速收集数据以及测试和测量程序。基于LabV IEW511版本的介绍，美国NI公司将在2000年推出LabV IEW610版本。LabVIEW改进了与Internet的连接。借助内置的Web工具，用户无需编程即可在几秒钟内在Web上分发虚拟仪表板。使用新的数据套接字技术，用户可以与其他支持Internet的程序快速共享数据，而不必担心网络协议和数据格式。
使用Ac2 tiveX技术，LabV IEW511集成了Math Works的MA TLAB，后者在简单易用的环境中集成了交互式数学工具包和数据采集的强大功能。 LabV IEW511还推出了一系列增强性能的工具，包括新的3D图形控件，以提高对用户界面进行编程的效率。为了创建实时数据采集和控制应用程序，用户现在可以在LabV IEW RT软件开发环境中开发其应用程序，然后将这些代码下载到远程RT系列智能数据采集板以及该板上的独立板。板卡处理器实时执行。因为LabV IEW R T代码在智能R T系列板上运行，所以即使主机PC崩溃，控制环仍可以照常运行。我国对虚拟仪器的研究始于1990年代中期，迄今为止已有新的发展。例如，重庆大学测试中心已成功解决了有序交换文件困难的限制，并改变了各种测试仪器的功能，技术参数和准确性。指示器集成在功能软件库中。用户只需将带有程序的软盘和手掌较大的硬卡分别插入软盘驱动器和计算机总线中，即可实现计算机中集成仪器的功能。例如，东方振动与噪声技术研究所开发了INV系列虚拟仪器，该仪器可实现多功能，多用途的机器。它已经实现了“把实验室带走”。
上海仪器仪表研究所，哈尔滨工业大学仪器王电子技术公司等多个研发生产单位在虚拟仪器的研究开发中也取得了一定的成果。标准化的好处是显而易见的。该系统灵活，易于安装，开发周期短，易于维护。用户可以从多个供应商处购买相同的仪器，大，中，小型制造商可以根据相同的规格设计仪器，依此类推。 1975年，IEEE在HPIB总线的基础上通过了GPIB标准（IEEE488），标志着测量仪器从手动控制到程序控制的过渡。 1987年，GPIB仪器总线和VM E微型计算机总线的结合催生了新一代的标准仪器总线V XI。这是VM E微型计算机总线在仪器应用中的扩展。仪器系统已经从离散的桌面和机架安装结构演变为更紧凑，更快速的工作模块化结构。开放式V XI仪器广泛使用计算机软件成果来确保模块级和系统级兼容性，以及更高程度的软件和硬件标准化。在当前和将来的较长时间内，它已成为主流的仪器架构。此外，多年来，基于PC，PCI和PXI的仪器已经诞生，它们具有自己的优势。以PXI为例，它是PCI计算机总线在仪器应用中的扩展。
它结合了PCI计算技术，具有坚固工业包装的Windows软件和系统级规范，从而构成了一种小型，低成本，但快速的数据传输模块化仪器。仪器的系统结构和组成有很多因素，现在有一个很好的解决方案。为了方便用户，仪器制造商将同时对硬件和软件进行标准化。该仪器可细分为几层，例如硬件模块，驱动程序和软件开发平台，并且每一层与相邻层之间的接口都经过标准化处理；软件和硬件制造商根据标准规定开发自己的软件和硬件产品。例如：开发硬件模块时，请考虑为上级提供标准接口（以满足软件规范）。开发驱动程序时，将使用硬件模块提供的标准接口来监视硬件。同时，为上级模块提供了标准的调用接口，因此高级软件的设计独立于硬件。去年9月，美国的一些仪器制造商建立了可互换虚拟仪器（IV I）基金会。这个开放的小组提出了基于计算机系统中即插即用驱动程序的可互换虚拟仪器的想法。 ，并为典型的仪器（例如信号源，数字万用表，波形发生器，示波器，电源等）指定了明确的软件驱动要求。在设计仪器硬件时，必须按照统一的软件规范进行操作，以使其具有最佳的互换性。
标准化的结果将使不同制造商生产的产品或不同体系结构的产品（例如GPIB，V XI，标准串行端口，PCI，Compact PCI / PXI等）彼此兼容。例如，基于V XI或PXI的示波器可以用来代替测试系统中基于GPIB的示波器。使用中的仪器损坏，无法像新仪器一样工作。当需要更新或重新校准时，用户可以轻松地用相同类型的其他仪器替换它，而无需更改测试代码或重写程序。对于用户而言，这意味着更高的灵活性和可靠性，因为它们不受特定体系结构或因素的束缚。国外有人说：“信息产业正在从互操作性和标准9··王洪宇以及其他自动化测量仪器和测试系统（例如搜索网页）的发展中受益。现在是时候进行测试和测量工作了。向上”。最近，国内科学技术人员也已开始在更广泛的水平上关注这种标准化，尤其是软件接口（包括本地和远程通信协议）的标准化。至于具有标准架构的仪器，它将在现有基础上继续进行改进和改进。 213网络测控技术的飞速发展。现在，该仪器可以在网络上传输数据了。
早期采用的集中控制方法或4-20mA通信方法正在朝着可以减少连接成本，支持智能设备以及分布式测控方向的高性能数字网络方向发展；越来越多的系统开始采用开放式标准化的网络结构。在这些分布式标准化系统中，每个节点彼此独立，并且可以专注于其主要工作以使程序高效运行。节点之间的信息通过网络传输，达到互相关的目的。如果节点发生计算机故障的可能性很小，则系统将继续运行，并且可靠性将大大提高。有关使用标准局域网结构测量和控制系统的国内报道通常可以在相关的报纸和杂志上看到。考虑到远程测量/控制和集中式数据收集/处理，该仪器需要更强的有线（甚至无线）连接。随着计算机网络技术的发展，Internet和Internet具有这种性能，并且它们肯定会在仪器应用中使用。发挥很大作用，有效促进仪器仪表和网络测控系统的发展。例如，通过In2以太网上的数据收集，用户可以远程监视/控制过程和实验数据。您无需亲自访问该站点就可以很好地了解远程情况，并且实时性能非常好。一旦过程中出现问题，相关数据将立即显示在用户面前，以便可以采取措施（包括与远程制造商协商等），并大大提高了可靠性。
此外，多个用户可以同时监视同一进程。例如，工程技术人员监视其办公室中的生产过程，质量控制人员可以同时在另一个位置收集这些数据并建立数据库。水，电和煤计量管理部门和调度系统可以同时监视过程用水，电和煤炭的使用情况。用户甚至可以在Internet上的任何地方获取他们想要收集的数据。另一方面，Internet还可以帮助用户合作并访问他们在全球范围内感兴趣的问题。例如，软件工程师可以使用网络软件工具将开发程序或应用程序下载到远程目标系统以进行调试或实时运行，就像目标系统在隔壁房间一样，这对研发工作有很大帮助。工程师和技术人员。现在，Internet是由数千个大小不一的网络组成的高速网络。它不仅连接到数千万台计算机，而且还连接到信息设备。在不久的将来，越来越多的测试和测量仪器也将集成到Internet中。为了确保Internet和网络系统的正常运行，测试仪器正在发生许多新的重要变化。最重要的一点是Web技术应用程序的扩展，尤其是传输控制协议/网络协议（TCP / IP），浏览器和嵌套服务器应用程序的扩展。
例如，通过GPIB2EN ET转换器，数据采集仪器的数据流被转换为符合TCP / IP协议的形式，然后连接到In2ternet。而基于TCP / IP的联网智能仪器使用嵌入式TCP / IP软件使现场变送器或仪器直接具有Internet / Internet功能。像计算机一样，它们已成为网络中的独立节点。它们可以轻松地直接连接到最近的网络通信电缆，并且“即插即用”直接将现场测试数据发送到Internet，在线传输并发布。分享；用户可以通过IE，Netscape浏览器或标准应用程序实时浏览信息（包括处理后的数据，仪器的面板图像等）。如有必要，系统还可以在网络的任何节点上对这些现场仪器，变送器，传感器或执行器进行在线控制，编程和配置。另一个示例：借助网络听诊器等测试仪器，用户可以快速隔离网络中的故障，提供网络问题的解决方案，并监视关键设备（TCP / IP，服务器，客户端，交换机，路由器，打印机等）等。中国在网络布线和Internet测试方面具有巨大潜力。
有关工具必定会相应发展。此外，网络还在酝酿仪器创新的可能性！ 3小结在过去的20年中，仪器的快速发展令人惊讶。未来的变化可能更大。随着科学技术的发展，基于计算机的仪器将来将更加方便使用。更可靠，更易于配置和更灵活。所有这些将有效地促进仪器的智能化，标准化和网络化。参考文献：[1]王宏宇，谢明芳，何明。电工测试系统[M]。上海：上海科学技术出版社，1994。[2]约翰·格拉夫。过去的20年，未来的20年：In2仪器随着技术的发展而迅速发展[M]。 1998. [3] National Instruments。技术信息[M]。 1997〜1999。 [4]孙旭，吴蓓玲。彩色测量与仪表总线[J]。计算机自动测控，1999，7（1)：1〜4。[5]应怀乔。虚拟仪器和微机加泰的现状与发展[J]。
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