虚拟仪器技术在发动机油耗测试中的应用(精选9篇)
虚拟仪器技术在发动机油耗测试中的应用 篇1
针对传统油耗测试仪器存在的`问题,基于虚拟仪器技术用失重法原理设计了发动机油耗测试系统,系统由凌华IPC610工控机、DAQ2214多功能数据采集运动控制卡,调理电路、称重传感器、油箱、电磁阀及各路油管等组成,用LabVIEW进行软件设计.该系统可与电涡流测功机测控系统有机结合,形成发动机测控系统.
作 者:赖建生 孔凡静 Lai Jiansheng Kong Fanjing 作者单位:赖建生,Lai Jiansheng(北京理工大学珠海学院,519085)
孔凡静,Kong Fanjing(珠海市第三中等职业学校,519070)
刊 名:中国科技信息英文刊名:CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION年,卷(期):“”(16)分类号:U4关键词:虚拟仪器 发动机油耗 失重LabVIEW virtual instrumentation engine fuel consumption weight-loss LabVIEW
虚拟仪器技术在发动机油耗测试中的应用 篇2
近年来, 新能源领域得到了空前发展。以电动汽车为代表的新能源汽车正被大面积推广。新型动力电池是电动汽车的技术关键。铅酸电池的大量使用容易造成环境的铅污染[1], 而锂电池的大电流放电能力不足, 超级电容电池是近年来兴起的一种新型电池。相比铅酸电池和锂电池, 超级电容电池具有充电速度快、循环寿命长、容量大及对环境无污染等优点, 因而得到越来越广泛的应用[2]。超级电容电池伏安特性及其容量重要参数, 产品出厂需要进行大量测试。专业的电池测试管理系统费用十分昂贵, 因此, 本文针对实验室动力型超级电容电池的测试需要, 在现有程控直流电源和电子负载的基础上, 采用虚拟仪器技术, 在L a b V I E W环境下搭建电池的软件测试平台, 实现对电池测试的控制、数据采集和分析功能。
1 超级电容电池工作原理
超级电容电池原理上结合了超级电容器和锂离子电池的优点[3]。超级电容器主要是利用了多孔电极材料的高比表面积的特点, 通过电解液离子极化形成的双电层完成储能[4]。超级电容器在工作时, 由于多孔材料做成的电极浸在电解溶液中, 中间加有隔膜。当充电时, 带正电的电极大量吸附阴离子, 而带负电的电极吸附阳离子。但是电荷并不会通过电极表面转移, 而是在电极和电解液之间重新排列富集, 从而产生了位移电流。于是能量就通过富集于电极表面而存储[5]。这种结构的电池具有功率密度高、循环寿命长和低温性能好的优点。而锂离子电池是一种典型的电化学电池, 其正负电极中嵌有不同的锂离子化合物。电池工作过程中, 不断有锂离子从一端电极中脱离, 经过电解液, 又嵌入到另一端电极中。电荷就随着电解液和电极之间的电化学反应而转移[6]。这种原理电池具有安全性好、能量密度高和自放电低的优点[5]。超级电容电池的一个电极采用双电容储能机制, 另一个电极采用电化学储能机制[3]。因而具备了两者的共同优点, 尤其是高比功率、高比能量和高放电电压以及长循环寿命的特点[9]。
2 虚拟仪器介绍
虚拟仪器 (Virtual Instruments, VI) 是一种以计算机为载体的自动化测量与控制系统, 用来实现对现实世界的各种物理量进行测量或对物理过程进行控制[7]。NI公司为虚拟仪器设计的软件环境是Lab VIEW, 是目前最常用的虚拟仪器开发平台。Lab VIEW编程环境主要包括前面板和后面板。其中前面板放置的是人机交互的控件, 完成计算机输入设置、参数和图像显示, 后面板完成程序的编写。Lab VIEW与传统的编程软件相比, 采用的是非常直观易懂的图形语言, 即G语言。不需要繁琐的代码编写, 只需把相关函数或者功能模块的输入输出端子相应连接起来即可, 大大降低了编程难度。Lab VIEW开发环境自带多种通信接口, 包括RS232、USB、GPIB等, 能够非常便捷地与多种设备仪器进行通信。Lab VIEW编程环境提供直接调用MATLAB的接口, 能够借助MATLAB处理复杂的数据运算。
3 超级电容电池测试平台设计
3.1 平台整体结构
本文设计的超级电容电池测试平台主要组成部分包括上位机的虚拟仪器部分、程控直流电源、电子负载以及充放电电路控制部分。电源、负载以及电路控制部分是平台的执行机构, 受到上位机虚拟仪器的控制, 与上位机之间采用RS232C协议通信。平台整体结构如图1所示。电路控制需要一个能和上位机通信的处理器, 接收上位机发出的电路开闭指令, 并驱动电路中的接触器断开或闭合。为了今后能够对测试平台进一步改进, 如进行测试中的超级电容电池电压均衡控制或者其他更多参数实时测量等, 下位机特为此预留出多个I/O口。
3.2 前面板设计
软件的前面板是人机交互接口, 前面板主要放置的是软件需要的输入输出控件。根据钒电池测试的具体要求, 程序的前面板应该包括如下功能:输入主要是电池充放电的参数, 包括设备选择、充放电方式选择、参数大小、充放电截止参数/时间以及充放电启动/停止/数据保存和电路开闭的开关和文件命名输入等。输出主要是软件的显示控件, 包括电池充放电曲线、实时电流电压、当前累计充放电容量和测试时间。前面板不涉及到编程问题, 一个良好的前面板设计, 主要应该考虑各控件的位置, 保证整齐、美观。图2为本文设计的超级电容电池测试开放平台前面板图。
3.3 后面板程序设计
软件后面板完成前面板中数据的传递, 向硬件系统发出指令, 接收数据处理等环节的任务。后面板的设计采用了模块化的程序编程思想, 先将系统需要实现的各个功能模块编写为可以在顶层程序中直接调用的子vi。本文着重介绍以下几个重要模块的编写。
3.3.1 串口通信模块设计
如前所述, 本文中所涉及的通信全部是RS232通信。在Lab VIEW中使用串口通信, 需要借助Lab VIEW提供的VISA库完成。VISA (Virtual Instruments Software Achitecture) 虚拟仪器体系结构是VXI——即插即用联盟规定的标准I/O接口软件, 是目前仪器设备接口类型功能函数的超集[10]。Lab VIEW环境自带VISA的API函数, 支持串口的读写、开闭及配置等操作。因此通过VISA可以实现任何类型的串口通信应用。如图3为通信串口的配置和读写程序[11,12]。程序首先配置串口通信参数为9600波特率, 8位数据, 零校验和1位停止位。程序通过使用串口字节数属性以读取所有接收到的数据。
3.3.2 电源和负载控制及数据采集[13]
本文程控直流电源和电子负载使用台湾艾德克斯的大功率产品, 作为程控设备采用的指令是SCPI指令。SCPI指令是一种用于可编程仪器的标准指令集, SCPI指令包括IEEE.2标准中的通用指令和设备特定指令。本文用到的是设备特定的指令, 主要包括设置充放电参数、测量电压电流及启动与停止指令。其指令格式为:<关键字>:参数。电源提供的充电方式包括恒压充电和恒流充电模式, 电子负载还提供恒功率和固定电阻放电模式。因为充电时需要考虑在测试容量时有恒流转恒压的充电过程, 因此需要设置充电电流和充电电压。放电过程则只需要选择某种特定的方式即可, 不同方式对应于不同的SCPI指令, 因此, 在编写这个部分时采用枚举变量选择case结构进行设置。
对于数据采集, 主要是通过直流电源和电子负载远端测量端子和输出/入端构成的负反馈回路, 测量得到精确的电池端电压及输入/出电流大小, 并以ASCII码形式上传到上位机进行处理。设备上传数据需要得到上位机程序的指令才能进行。这里需要用到两条指令, 即“MEAS:CURR?”和“MEAS:VOLT?”。平台设置的采集时间间隔为1秒。这一部分放在主程序循环之中。测量电压的程序图如图5所示。
平台提供了数据的保存功能, 由于Lab VIEW提供有对excel电子表格的读写接口, 本文将测量的原始数据和计算处理的数据统一保存在excel里[14,15]。Excel表头包括序号、时间、电压、电流、功率、安时容量和瓦时容量等栏目。其中的累计容量计算采用电流对时间积分求得[1], 瓦时容量通过功率对时间的积分计算。
4 实验验证
利用此测试平台, 可以针对超级电容电池进行一系列基于充放电的测试实验, 如超级电容电池的容量测试、效率分析。本文以对四个标称为35Ah的电池组成的串联电池组的容量测试实验为例对测试平台进行验证。根据超级电容电池组的测试标准[1], 电池容量测试方法是先将电池充满电, 静置到温度稳定在25±2℃后, 进行恒流放电, 计算放电的安时容量。此处电池组设定恒流充电电流17.5A, 待电池充电到电池组端电压上升到60V时, 转为恒压充电模式, 待电流下降低于0.3A时, 认为电池已完全充满。放电过程采用17.5A电流恒流放电, 电压截止电压设定为42V, 得到放电容量值为32.4Ah。图6为实验的充放电曲线。电池放出的容量小于35Ah, 这是因为, 当电压下降到42V后, 还能继续放电。但此时, 从图中可以看出, 电压和功率正在迅速降低, 设定42V的截止电压是因为电池在实际工作中保持适度的放电深度对电池是有好处的。另外, 在这个充放电过程中随机选择多点, 采用电压表测量电池组端电压, 使用福禄克的电流钳测量电路中的电流, 均与直流电源、电子负载显示以及上传的数据吻合。因此, 实验证明该平台在超级电容电池测试应用中是可靠的。
5 结束语
虚拟仪器技术在发动机油耗测试中的应用 篇3
关键词:虚拟仪器技术;汽车测试;应用
引言
改革开放以来,随着通信技术、计算机技术、仪器仪表技术的飞速发展,随之出现了一些新的测量仪器与测量理论方法,这当中就包含虚拟仪器(virtualinstrument,VI)技术。虚拟仪器技术是计算机与现代仪器系统紧密结合的产物,它的出现打破了人们对传统仪器概念的理解,带来了一种全新的理念,在很大程度上对测试、测量领域产生影响。近二十多年来,虚拟仪器因为其特殊的优点被广泛应用在电子、教育、机械、通信、汽车制造等各个方面。在汽车电子领域,常常要实施各种测量、测试实验。如果使用传统仪器进行台架实验,不但需要投入大量的物力、人力以及时间,并且效率不高,同时还会出现实验结果与实际汽车工况不符合的情况。虚拟仪器技术的出现,给这一状况带来了新的转机。对虚拟仪器技术的研究和应用对汽车设计、制造、测试以及使用,对我国仪器仪表领域的技术发展,都具有十分重要的意义。
一、虚拟仪器及其特点
传统测量仪器主要由3个功能模块组成:信号采集与控制单元、结果表达与输出单元与信号分析与处理单元。因为这些功能模块一般情况下都是以固化的软件或者硬件的形式存在的,只能通过厂家来定义并制造仪器,所以,传统的仪器灵活性差,设计复杂,仍然采用手动的操作模式,并未独立使用,全部的测试过程只限于简单的模仿人工测试的步骤,当需要测试的参数比较多或者现场情况比较复杂的时候,使用非常不方便。随着软件技术、网络技术与计算机技术的快速发展,计算机在仪器与电子测量领域的应用越来越广,同时不断出现一些新的测试理论、方法与仪器,在这种状况下,虚拟仪器应运而生,作为传统仪器观念的因此变革,成为仪器产业重要的发展方向。虚拟仪器由模块化仪器硬件、计算机硬件资源与拥有过程通信、数据分析以及图形化用户界面的软件组成的测控系统。
与传统仪器相比,虚拟仪器具有以下特点:
1、功能越来越丰富、强大
虚拟仪器技术充分利用了计算机强大的数据传输、处理以及发布的能力,传统仪器中的信号显示、分析、存储、打印以及其他操作都由计算机来进行,得到了一个简单、灵活的测量测试系统。
2、具有较高的重复利用率和较快的开发速度
虚拟仪器的主体是软件,把传统仪器中的硬件部分替换掉,使得需要硬件完成的工作利用计算机的软件来完成,不仅减小了开发的周期,而且在满足市场需求、技术发展以及产品的可重复利用与更新换代方面的优势非常明显。
3、修改、设计更加方便
传统仪器的修改与设计需要专业的人员来进行,但是对于虚拟仪器来说,用户可以加入到设计中来,能够进行自定义,而且可以在仪器的功能面板上方便地进行修改。
4、开发以及维护费用较低
虚拟仪器的开发、加工、更新等环节都实现了软件化,与传统仪器相比有比较低的制造成本。同时,虚拟仪器的代码有很高的复用率,在其生产、包装、运输中节约了人力、财力以及物力,并减少了维护的费用。
5、构成复杂的测试系统比较容易
虚拟仪器能够当作测试仪器独立使用,也能够利用高速计算机网络构成复杂的分布式测试系统进行远程监控、测试以及故障诊断。
二、汽车检测技术
汽车经过一百多年的发展,已以其卓越的性能和广泛的用途渗透到人类活动的各个领域,成为人们生活中不可缺少的一种交通工具。
伴随着汽车工业的迅猛发展,特别是现代电子技术和计算机技术的进步,汽车检测发展成为一门重要的学科,并在汽车制造、汽车使用、汽车维修等部门获得广泛的应用。汽车检测技术是综合利用各种现代化的检测技术和先进的检测设备,在汽车不解体或不完全解体的前提下,判断出车辆技术状况、查明故障部位和原因的一种技术手段,主要对汽车的动力性、经济性、操作稳定性、安全性、可靠性等进行检测分析,并提供公正的、科学的数据。
三、虚拟仪器技术在汽车工程中的应用
液力变矩器的性能对汽车的行驶安全性有着直接影响,能够通过虚拟仪器系统,测量不同进口压力与转速下的液力变矩器的性能参数。
通过人机接口完成系统资源的配置与试验设计以及测试数据的打印与回放。主控台根据初始信息调用仪器驱动程序,负责系统间的协调与通信工作,接收从I/O口回馈的试验信号,经数据处理后,发出控制信号使液力变矩器保持稳定,并到达预定状态,同时对该状态进行性能测试。该系统明显优于传统的测试仪,更加利于智能测试与诊断的开发以及系统功能的扩充。
在汽车道路测试过程中,主要采用的仪器有垂直陀螺仪、方位陀螺仪与非接触式车速仪、五轮仪等。这些设备大多数成本比较高、结构比较复杂,有些参数的测量误差较大,没有综合测试的配套软件、数据处理不方便等。
计算机与虚拟仪器的结合,具有极大的发展空间,基于PC机的虚拟仪器技术将向高性能、多功能、集成化、网络化方向发展。因此,虚拟仪器技术在汽车工程中具有广阔的发展前景,它必将为测试人员提供更加优良的测试环境。
结语
虚拟仪器可使用相同的硬件采集系统,通过配用不同的测试软件与传感器实现完全不同的测试功能。虚拟仪器技术在汽车性能测试领域的应用,使得汽车检测设备开发周期短,投资少,易于维护,通用性强,而且提高了性能测试的精度与智能化程度;该系统人机界面友好,操作方便,能够有效提高工作效率。因为虚拟仪器技术的越来越完善,它必将在汽车性能测试领域中得到更为广泛的应用。
参考文献:
[1]刘玉梅,苏建,潘洪达,翟乃斌,杨秀坤.虚拟仪器技术在汽车性能测试中的应用[J].中国公路学报,2005,02:112-115.
[2]薛雯,徐洋,胡彬.虚拟仪器技术在汽车测试中的应用[J].重庆工学院学报(自然科学版),2009,07:27-30.
[3]王亚芹,陈云明,王国义,夏新运.虚拟仪器技术在汽车检测中的应用[J].电子技术,2010,05:76-78.
虚拟仪器技术在发动机油耗测试中的应用 篇4
通过测试自动机的运动曲线来了解自动机的工作特性,判断自动机的运动是否平稳,能量的分配是否恰当,各机构之间的撞击所引起的速度变化是否合理,自动机有无故障等[1].自动机运动规律主要是自动机的运动位移、速度分别与时间的变化关系.然而在自动机运动曲线测试时,由于现场的测试环境恶劣和强烈的冲击,会叠加很多高频的随机干扰信号,这些干扰信号表现在运动曲线是一些“高频的毛刺”[2],在进行处理时,需要有选择地滤除.
利用高速相机方法[3,4]采集到的自动机运动的光斑图像,运动的位移曲线的获得是由图像数据经提取光斑重心所得,所得数据进行平滑后进行微分得到速度曲线,在将位移曲线微分转换成速度曲线时,高频的随机干扰信号,就会造成很多的误差,这是测试时非常不希望看到的.因此在这个数据进行微分前,需要将所得的位移数据进行平滑处理.文中通过分析滑动平均法,不同点数的局部加权散点修正平滑法及鲁棒的局部加权散点修正平滑法,与直接对数据微分法分别对同一组试验数据进行仿真分析,结果与测试精度更高的测试仪器数据结果的特征点比对,得出较为合理的平滑方法.
1 数据平滑方法
1.1 滑动平均法[5]
动态测试数据y(t)由确定性信号f(t)和随机性信号x(t)组成,且前者是所需的测量结果或有效信号,后者即是随机起伏的测试误差及噪声,即x(t)=e(t),经离散化采样后可相应的将测试数据写成
yj=fj+ejj=1,2,3,…,N (1)
为更精确地表示测量结果,抑制随机误差的影响,常对动态测试数据做平滑和滤波处理.具体地说,就是对非平稳数据{yk},视之在m个相邻数据的小区间上是为接近平稳的,即其均值接近常量,于是可取每m个相邻数据的平均值作为该m个数据中任一取值.这样沿N个数据逐一小区间(这里指m个数据)上进行不断的局部平均,即可得出较为平滑的测量结果{fk},而滤掉频繁起伏的随机误差.计算的一般表达式为
式中,2n+1=m,显然,这样得到的{fk=yk},其随机起伏因平均作用而比原来数据{yk}减少了,即更加平滑了.
1.2 局部加权散点修正平滑法及鲁棒的局部加权散点修正平滑法
局部加权散点修正法(简称LOWESS)是加权回归中最精巧的形式,它的平滑值是由被划定范围内的相邻的数据点的值来确定的.回归的加权系数也是由划定范围内的点来确定的.实现方法如下:
设需要被平滑的数据由坐标轴x,y确定,为得到(x,y)的平滑值,取划定与x相邻的数据范围来进行加权线性回归.回归系数由式(1)~式(3)确定
其中,x指需要被平滑的数据点的x坐标;xi是指在划定范围内需要被加权的数据的x坐标;dx是指在划定范围内坐标轴x到最远xi之间的距离即max(x-xi).局部加权散点修正是对各线性方程等号两边同时乘以系数
鲁棒的局部散点修正法是在局部散点修正法的基础上,根据平滑后的数据与原始数据差确定的加权系数进行线性回归得出平滑后的数据.这种方法的效果会更好.因此在进行方法比对时,采用鲁棒的局部散点修正平滑法.
2 测试直接对位移曲线进行微分处理
设自动机位移信号为Sr,叠加的高频随机干扰信号为Sn,则用式(4)数值微分处理得到速度为
式(4)中因微分步长Δt很小,Sr是连续变化的,ΔSr也很小.但因Sn频率高得多,纵然微分步长Δt很小,ΔSn并不一定减小,故ΔSn/Δt可能很大,因而会产生很大的误差,经常表现为大的高频“毛刺”;Δt越小,这种现象可能越严重.直接微分后的速度曲线如图1所示.
3 对试验数据的平滑处理结果及比对
对自动机运动参数测试而言,实际中没有一条标准的没有外界噪声干扰的自动机运动参数曲线,这是数据进行处理的一个难点.在对数据处理效果评估时,选用精度更高的测试系统的测试数据作为参考对象,在相同的试验条件下,用2套系统同时进行自动机运动参数测试,将试验中得到的数据经不同平滑方法进行平滑,微分后的结果,与另一套系统结果进行比对,得出较为合理的平滑方法.图2为高精度测试系统所测试的自动机运动的速度曲线,提取速度曲线中6个特殊点.分别为A、B、C、D、E、F.
在图2中,取6个特征点,x代表时间(s),y代表速度值(m/s).各点的坐标为:A(0.064 8,8.740 09)、B(0.068 62,7.263 68)、C(0.082 85,5.512 59)、D(0.086 88,-0.986 833)、E(0.128 9,-3.770 08)、F(0.134 31,0.549 622).
用本系统在相同条件下,进行数据采集并处理.对所得的数据点进行以下方式的处理.
由图1可知,直接对位移进行微分时,6个特征点被淹没在噪声中.所得的速度曲线失真很严重.
对试验数据进行滑动平均法进行处理,m值取5、9、11、13时,微分后的曲线如图3所示,参考曲线上6个特征点,在速度曲线上的对应值为A′、B′、C′、D′、E′、F′.速度在特征点的幅值与参考曲线中的对应点的相对误差如表1所示.
由表1中的相对误差可以看出,m值越大,局部平均的数据就越多,尽管平滑作用大,但是这样不仅将频繁的起伏滤除了,同时也将有效的高频信号给削减了,所以并不是m取值越大越好.
采用鲁棒的局部散点修正平滑法.对采集的试验数据来说,对应的x坐标值为采集的时间点,y坐标的值为位移值.通过划定不同的平滑范围(这里指不同的平滑点数)来对数据进行处理.选取不同的平滑点数进行平滑处理,如图4所示,图4中分别为5、9、11、13点平滑处理后,进行微分所得的速度曲线.相应的处理曲线的特征点与参考曲线上的特征点的相对误差如表2所示,m代表划定的不同数据点数.
在上述2种平滑方法中,滑动平均的9点平滑法和11点鲁棒的局部加权散点修正平滑法较为理想.单就这两种方法比较:就相对误差而言,虽然前者在F点运动平滑法的误差较大,但其他点的误差较后者都较小;就速度最大值而言,滑动平均平滑法与参考曲线的最大值相对误差最小;就运算时间而言,滑动平均的9点平滑法比11点平滑消耗的时间短,综上所述,数据处理过程中采用9点运动平滑方法对数据点进行平滑得到位移曲线,进而进行微分得到自动机运动的速度曲线.
4 总 结
文中通过分析自动机运动规律参数测试系统中数据获得方式,阐述了几种数据平滑方法,并对试验数据进行仿真分析,得出在进行大批量数据处理时,要求保证实时性的前提下能更准确有效地反映运动曲线时,可以采取的数据平滑的方法,为进一步对自动机的运动曲线进行降噪处理提供了参考.
参考文献
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[2]林渊,肖锋,郑宾,等.小波变换阈值降噪方法及在武器自动机数据处理中的应用[J].电子测量技术,2009,32(1):128-130.
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[4]黄成亮,郑宾,黄公亮.MATLAB与Lab windows/CVI接口技术在自动机测试中的应用[J].自动化与仪器仪表,2010(5):58-59.
虚拟仪器技术在发动机油耗测试中的应用 篇5
关键词:车辆工程;虚拟仪器;应用
虚拟仪器技术有效的融合了计算机技术和测量技术,通过计算机软件,将计算机强大的信息处理能力和仪器设备的硬件测量与控制能力紧密结合,并通过计算机软件实现对信息的把握、保存和处理,具有性能高、扩展性强、开发时间少、无缝集合等优势。近年来,虚拟仪器技术在汽车工程领域得到良好的应用,有效的提升了汽车设计、制造、使用和检测的水平,带动了汽车工程相关技术的进步与发展。
一、虚拟仪器技术
虚拟仪器技术就是通过软件将计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起,并通过软件实现对数据的显示、存储以及分析处理,因此有“软件就是仪器”之说。虚拟仪器技术的优势在于可由用户定义自己的专用仪器系统,且功能灵活,容易构建,所以应用广泛,尤其在科研、开发、测量、检测、测控等领域。虚拟仪器功能强大的开发软件,可让用户迅速建立用于设计和产品测试的自动化测量系统,并能方便地实现系统在各种环境下重复使用,而且维护起来简便。而其集成式软件架构最大限度地减少了建造复杂测量系统所需时间和资金,同时这些软件架构针对大型系统的管理任务,提供了满足测试和控制要求的完全客户化的测试管理软件及从大型测量系统的服务器上收集与分析测试数据的软件工具。
二、应用
目前在车辆工程领域,虚拟仪器主要用于车辆设计、研究、生产控制、检测维修等,而且大都处于理论试验阶段,大范围的应用尚需时日。深化虚拟仪器技术在车辆工程领域的应用,必将有助于提高车辆科研水平和生产效率。
1.虚拟仪器在汽车仪表检测中的应用。在汽车仪表大批量生产的同时带来另一个问题,那就是生产成品的检验问题。仪表总成是现代汽车的信息中心,它的生产质量,关系到汽车行驶的安全性和整车的质量。由于汽车仪表的更新换代,新的产品不断出现而旧的仪表又没有退出使用,如何设计出一种能针对各种不同型号仪表的检测设备应用在汽车仪表检测中己经成为一项重要而且极富现实意义的课题。
通过NI公司的软硬件产品对整个检测系统进行设计,根据仪表测试所需的各种模拟、数字、开关、K-Line、CAN等各种信号参数,采用NI的PXI系列板卡、中泰的PCM-536以及自制的可编程网络电阻和数据通讯转换卡组成系统的硬件电路部分。以此为基础,再利用NI的LabVIEW软件对整个测试系统进行设计,最终目标是研制一个小巧、灵活、可靠性高的便携式检测系统,在汽车仪表检测中它能够针对大部分的车型,模拟产生仪表所需的各种采集信号信息,并且通过CAN接口与被测仪表进行通信,从而实现汽车状态信息的实时反馈。
通过NI公司的LabVIEW软件平台对整个测试系统进行设计,经过实践证明它不仅降低了生产成本,提高了检测效率,确保了产品的质量,而且一个完整的汽车智能数字仪表的检测系统,也适用于通用的汽车仪表检测系统。
2.汽车的性能设计方面。在汽车性能设计中,虚拟仪器技术逐步代替了以往传统的设计方法或技术,应用现状与前景良好。传统的设计方法复杂而又浪费时间与精力,且无法实现功能设计和功能实验的共同进步。过去的设计方法通常是先做出系统,然后在实验层面上进行测试,然后再验证这个系统的功能,这种方法不仅消耗了大量的时间和精力,也难以改进系统设计,改进的结果且不能立即展示,而且测试系统价格高昂,使用不方便。运用虚拟仪器技术,设计人员可以快速对设计系统进行更改或改进,并及时了解设计的效果,有效的改善传统设计方法的不足。
3.虚拟仪器在汽车的制动性和操纵稳定性中的应用。在传统的汽车的制动性和操纵稳定性测试过程中,主要采用五轮仪、非接触式车速仪以及方位陀螺仪、垂直陀螺仪等仪器。这些设备大多结构复杂、成本较高,有些参数的测量误差较大,没有综合测试的配套软件、数据处理不方便等,而利用虚拟仪器可以很方便的解决传统测试中的问题。
此系统主要由接口电路、软件和虚拟仪器面板组成,其中硬件可实现与PC机的接口,即完成模数转换、数字量输入输出及记数器/定时器操作等功能。软件包括驱动接口和仪器功能程序。由以上测试原理构成的汽车综合测试系统,克服了有些硬件检测仪器需要使用模拟跟踪仪绘制曲线,靠人工判别辨认的缺点,实现了全数字化处理。
4.车辆检测与维修。在车辆安全与维修检测中,一般都采用仪器设备与人工直观相结合的方式,检测结果因易受到人为因素的干扰而丧失准确性。运用虚拟仪器技术,可使配光检测系统和车辆尾气系统相结合,更新检测方式,实现对汽车及汽车相关部件的自动检测,并提高准确度,如用虚拟仪器研制的车灯配光检测系统和车辆尾气成分含量检测系统等。另一方面,虚拟仪器技术的应用对汽车的实验与测试方面也有重要的促进作用。在汽车实验和测试中,需要对各种信号进行测量和分析操作,由人工或机械方式完成这些任务难度大、时间长。虚拟仪器技术的出现,不仅使这些问题得到有效缓解,也为汽车测试与实验提供了更多的选择,为汽车测试中出现的问题提供了更加灵活有效的解决方案。
虚拟化技术在企业中的应用 篇6
关键词:虚拟化技术;信息化;桌面虚拟化;服务器虚拟化
中图分类号:TP308
随着我国社会经济体制的逐渐变革,各类企业也都有了新的发展,而企业信息化发展作为给类企业的重点发展目标,已经成为当前企业发展的主流趨势之一。为了办公需求,各类企业的办公室和机房内部逐渐增添了越来越多的计算机,而企业需求的增加以及网络环境的日趋复杂,使得企业内部的计算机维护成本以及采购成本都呈现出了逐年递增的趋势。而购买回来的计算机的工作利用率连一半都达不到,造成了一定程度的资源及空间浪费。但是采用虚拟化技术将同一种类的应用程序安装在同一台办公电脑当中,便可以对企业中的浪费问题进行有效的解决。
1 虚拟化技术的概述
虚拟化技术(Virtualization Technology,VT)又可以称之为VT技术,而其中的“虚拟化”一词只是一个广义范围的术语,一般计算机领域,通常指的是计算机中的原件部分不在实际的物理产物中进行运行,而是在虚拟的范围内来进行操作。虚拟化技术最早诞生于上世纪的60年代初期,是由美国的IBM公司进行研究和发展起来的主机镜像[1]。而在当时,虚拟化技术主要被应用于大型的计算机当中。近年来,随着科技的不断进步,虚拟化技术也得到了新的发展,并延伸出了多种计算虚拟化模式。VT技术在实施的过程中,可以将一台物理状态的计算机内部软件环境转化为多个以独立形式进行存在的单独区域,而这些被分出的单独的分区又可以按照具体的指令来模拟出一台系统完整的计算机。这些被虚拟化技术独立分出的计算机又可以称之为虚拟机(Virtual Machine,VM)。当前在企业中应用的虚拟化技术有很多,其中包括服务器虚拟化以及桌面虚拟化等。
2 虚拟化技术在服务器虚拟化中的应用
虚拟化技术在企业服务器虚拟化中的应用具有三个方面的特点。
首先,虚拟化技术可以将企业计算机内的硬件程序进行整合[2]。也就是说其可以将计算机内部的多种应用程序全部整合到同一台计算机服务器当中,继而使得企业因业务量大而不得不备置大量服务器的问题得到解决。而且服务器数量的减少,还可以有效降低企业内部整体的服务器维护成本以及硬件设施的更换购买成本。当然,虚拟化技术在应用到企业服务器系统内部的过程中,其所模拟的程序必然是主机里所包含的系统成分,而主机中没有的部分虚拟化技术并无法模拟出来。
其次,虚拟化技术还可以通过对高级工具进行利用,使服务器在工作中的负载平衡、工作容量规划、工作内容自动部署以及虚拟机等系统得以实现,继而使得企业的服务器管理效率能够得到相应的提升[3]。与此同时,虚拟化技术在企业服务器中的应用,还可以将企业的IT人员从以往常规枯燥乏味的工作中解脱出来,使其能够将节省下来的时间投入到对其他服务器增值业务的研发当中。IT人员资源的节省,也可以有效降低企业的运营成本输出。
最后,虚拟化技术在企业服务器中的实现是以虚拟机的形式来进行体现,而虚拟机的运行过程中并没有与最底层的硬件绑定在一起,故在对其进行移动的时候,并不会对企业服务器的总体工作带来影响[4]。也就是说,在对服务器虚拟机进行升级和维修的的过程中,并不需要将所有的应用程序全部中断。与此同时,企业服务器虚拟化还可以实现最终的对IT资源进行按需访问的活动。也就是说,企业只需配备少量的人力资源就可以完成全部的工作需求。
3 虚拟化技术在桌面虚拟化中的应用
虚拟化技术在桌面虚拟化中的应用是微观应用的一种体现,其具体表现在企业员工的桌面交付当中。桌面虚拟化的产生是为了能够使企业内部的任何一名员工无论在任何一个地方,只要能够启动一个可以连接网络的终端桌面,便可以对自己的专用桌面进行访问。也就是说企业内部桌面虚拟化的最终实现目的是为了能够使操作者完全摆脱对设备的依赖,并为各种操作者的需求来提供网络资源,继而使操作从以往传统的以操作设备为中心转化为以操作者为中心。可以说,虚拟化技术在企业中的集成应用典型便是企业操作系统的桌面虚拟化,其能够将服务器中的资源在后台数据库中进行整合和管理,继而构建出一个虚拟的操作桌面结构(Virtual Desktop Infrastructure,VDI),而在服务器的终端数据库中又同时运行着多种虚拟架构(Virtual Desktops),并为操作者提供在服务器原有资源基础上的对中计算操作环境/镜像形式[5]。也就是说,操作者可以在任何时候以网络为载体对企业终端的桌面系统进行操作和访问,就跟在使用终端物理形式存在的计算机一样,没有丝毫差别。操作者在操作中接收到的系统平台信息以及运行的系统应用程序都是通过桌面虚拟化技术的制作来得以实现的。终端服务器的管理人员可以对操作者的请求进行直接的接收,并通过软件将其的请求进行统一的认证、管理、分配。其主要的操作步骤包括操作者访问验证、桌面系统配置以及程序数据交付。
在整个的企业服务器终端交付系统实现过程中,其对虚拟化技术进行了充分的利用,并将自身包含的软硬件资源进行了全方位的整合与管理,最后通过智能化的运算体系按照用户的具体需求将其进行分类和交付。这种动态灵活的云端体系和资源交接方式使得操作者的操作界面可以一直处于高效的运转之下,继而有效提高了企业在进行办公过程中的有效性和安全性。当然,为防止操作者的操作安全出现问题,桌面虚拟化还对操作者也就是用户的信息进行了录入和保存。
4 结束语
综上所述,本文所研究的虚拟化技术主要是通过将物理资源按照逻辑的方式来进行实现,继而好能为各类企业提供一个高效、快捷、便利以及安全的信息管理和IT环境。与此同时,虚拟化技术在企业中的应用,可以在最大程度上提高企业内部服务器的工作效率,使得以往传统复杂的计算机服务器管理变得简单、快捷,继而从根本上提高了企业计算机系统的整体安全性和实用性。虚拟化技术不但具有先进的科学技术指导,更具有极高的性价比,能够使企业以往因为制备服务器过多而造成的运营成本浪费的情况得到缓解和解决。
参考文献:
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[4]李宏亮,李春榆.浅析基于VMareACE的桌面虚拟化在企业中的应用[J].电脑知识与技术,2014(16):1209-1210.
[5]王玮,都平平.虚拟化技术在图书馆业务管理系统中的应用研究[J].情报探索,2014(05):74-78.
作者简介:张仁志(1982.11-),男,吉林梅河口人,信息工程师,中级职称,研究方向:计算机应用。
虚拟仪器技术在发动机油耗测试中的应用 篇7
1.1 虚拟仪器的概念
虚拟仪器 (Virtual Instruments, 简称VI) 突破了传统仪器的特点, 将传统仪器由硬件实现的数据分析功能与显示功能, 改由功能强大的计算机及其显示器来完成, 并配置以相应的I/O接口设备进行数据采集, 再编制不同测试功能的软件对获得的信号数据进行分析处理及显示, 就可以构成一套完整的测试系统, 并具备数据处理的功能和友好的人机界面。同时, 仪器的功能和面板可以由用户根据需要自行定义或扩展, 而不是由厂家事先定义且固定不变。这样, 用户不必购买多台不同功能的仪器, 不必购买昂贵的集多功能于一身的传统仪器, 也不必不断购买新的仪器。而且因为有网络的存在, 可以应用网络实现仪器共享或远程控制。虚拟仪器的出现, 彻底改变了传统的仪器观念, 开辟了测试计量技术的新纪元。
1.2 虚拟仪器的构成
虚拟仪器必须以计算机为硬件基础, 由计算机管理着虚拟仪器的各种资源。计算机硬件平台可以是各种类型的计算机, 如普通台式计算机、便携式计算机、工作站、工业控制计算机等。计算机技术在显示、存储能力、处理性能、网络、总线标准等方面的发展, 导致了虚拟仪器系统的快速发展。其系统结构图如图1所示。
按照测控功能硬件的不同, V I可分为GPIB、VXI、PXI和DAQ四种标准体系结构。
(1) G P I B (G e n e r a l P u r p o s e Interface Bus) 通用接口总线, 它是最早的仪器总线, 是计算机和仪器间的标准通讯协议。GPIB的硬件规格和软件协议已纳入国际工业标准——IEEE 488.1和IEEE 488.2, 目前多数仪器都配置了遵循IEEE 488的GPIB接口。但是由于GPIB的数据传输速度一般低于500kb/s, 已经不适合于对系统速度要求较高的应用, 目前已经逐步退出市场。
(2) VXI (VME eXtension for Instrumentation) 即VME总线在仪器领域的扩展, 经过10多年的发展, VXI系统的组建和使用越来越方便, 尤其是组建大、中规模自动测量系统以及对速度、精度要求高的场合, 然而, 组建VXI总线要求有特定机箱、零槽管理器及嵌入式控制器, 造价较高。目前这种类型也有逐渐退出市场的趋势。
(3) PXI (PCI eXtension for Instrumentation) 即PCI在仪器领域的扩展, 是在PCI总线内核技术上增加了成熟的技术规范和要求形成的, 增加了多板同步触发总线的参考时钟, 用于精确定时的星形触发总线, 以使用于相邻模块的高速通讯的局部总线。PXI具有高度可扩展性, 可扩展到256个扩展槽。把台式PC的性能价格比和PCI总线面向仪器领域的扩展优势结合起来, 将形成未来主流的虚拟仪器平台之一。
(4) DAQ (Data AcQuisition) 数据采集, 指的是基于计算机标准总线 (如ISA、PCI、PC/104等) 的内置功能插卡。它更加充分地利用计算机的资源, 大大增加了测试系统的灵活性和扩展性。利用D A Q可方便快速地组建基于计算机的仪器, 实现“一机多型”和“一机多用”。在性能上, 随着A/D转换技术、仪器放大技术、抗混叠滤波技术与信号调理技术的迅速发展, DAQ的采样速率已达到1Gb/s, 精度高达24位, 通道数高达64个, 并能任意结合数字I/O, 模拟I/O、计数器/定时器等通道。仪器厂家生产了大量的DAQ功能模块可供用户选择, 如示波器、数字万用表、串行数据分析仪、动态信号分析仪、任意波形发生器等。在PC计算机上挂接若干D A Q功能模块, 配合相应的软件, 就可以构成一台具有若干功能的PC仪器。
虚拟仪器系统开放、灵活、可与计算机技术保持同步发展, 将之应用在测试方面, 可大大节省用户的开发时间。虚拟仪器技术经过十几年的发展, 而今正沿着总线与驱动程序标准化、硬/软件模块化、编程平台的图形化和硬件模块的即插即用方向进步。以开放式模块化仪器标准为基础的虚拟仪器标准已日趋完善, 建立在虚拟仪器技术上的各种先进仪器将会层出不穷。
1.3 虚拟仪器的软件
目前, 虚拟仪器的软件主要通过编程语言和图形编程语言来实现。编程语言例如C语言在早期的虚拟仪器的开发中较多应用, VC、VB等开发环境也可以用于虚拟仪器的开发。而图形编程语言, 国外的有NI公司的LabWindows/CVI、Lab-VIEW, HP公司的VEE;国内的有东方震动和噪声研究所DASP开发软件。而Matlab工具有着强大的矩阵计算能力和丰富的功能包, 未来VI的编程平台会向MATLAB和LabVIEW混合编程的方向发展。
2 应用实例
在本测试系统中采用了基于PCI的虚拟仪器连成测试系统。这种方式借助于插入计算机内的数据采集卡与专用的软件LabVIEW相结合。LabVIEW是图形化编程语言, 这种编程语言和人的思维习惯相符, 初学者很容易掌握, 结合C++语言开发构造测试系统, 它充分利用计算机的总线、机箱、电源及软件的便利。本文的计算机采用工业控制计算机, 这样有效避免了PC上边插槽少、噪声大的问题。
2.1、性能高
虚拟仪器是在PC技术的基础上发展起来的, 所以完全“继承”了以现成即用的PC技术为主导的最新商业技术的优点, 包括功能卓越的处理器、文件I/O和较高的网络带宽, 在数据导入磁盘的同时就能实时地进行复杂的分析, 高速数据记录已经较少依赖大容量的本地内存;而且, 现代网络技术的提高使得多个终端可以共享测试结果。在采用虚拟仪器技术的情况下, 构建一台示波器是相当简单的, 只要将一台基于PC的数字转换器放置在PC机中, 就能以高达每秒100MB的速度将数据导入磁盘。
2.2、实时灵活方便测试
由于航空总线对实时性的要求特别高, 所以对系统的信号或动态数据信息的处理分析, 是对其状态检测与故障诊断的前提和基础, 信号是利用传感器进行测量获得。在航空总线中, 系统的输入电平和输出电平是判断终端性能的重要标准, 利用虚拟仪器技术就可以比较容易实现测试系统的实时性。在虚拟仪器控制软件模块下, 通过软件设计, 可以按照不同的功能和用途设计自己的虚拟仪器界面和功能, 形成一个虚拟仪器测试系统。
2.3、仿真系统的设计
虚拟仪器与具体工程应用相结合, 利用虚拟仪器开发环境LabVIEW开发各种仿真系统。LabVIEW基本库函数为用户提供了许多功能不同的算法函数, 我们可以利用这些算法库开发出用于数字信号处理的各种功能函数, 如频域分析的功率谱估计、F F T、逆F F T、F H T、逆F H T和细化分析等;时域分析的相关分析、卷积运算、反卷运算、均方根估计、差分积分运算和排序等。首先, 在LabVIEW前面板中, 编辑生成仿真系统的人机界面, 然后, 在L a b V I E W框图中, 使用C语言编写仿真系统程序, 调试成功后, 就可以进行仿真测试了, 如图2所示。
2.4、网络化测试
随着计算机技术、虚拟仪器技术和网络通信技术的发展, 21世纪的仪器和测控系统将是一个开放的系统。以PC机和工作站为基础, 通过虚拟仪器和网络通信技术构成的实用测控系统, 提高测控水平和效率及共享信息资源。虚拟仪器技术将航空总线的仪器、仪表和计算机融为一体, 然后通过网络技术将虚拟仪器接入因特网。
3 结论
本文介绍的虚拟仪器不仅有效替代了传统仪器——示波器、信号分析仪等的功能, 降低了测量系统的成本, 使测量不易受测量条件的限制, 过程简便易行, 而且发挥了微机强大的功能和软件设计的灵活性。主要表现在:采用图形化编程语言LabVIEW和面向对象编程技术, 软件开发效率高, 可操作性与维护性好, 测量数据的采集、处理精度高;充分利用了计算机的存储与外部设备连接的能力;硬件具有开放性, 允许通过升级硬件来提高其虚拟;在相同硬件条件下, 可以通过修改或增加软件模块, 形成新的仪器功能。虚拟仪器的设计与开发已经成为测试与仪器技术发展的一个重要方向, 在测试领域将越来越受到人们的重视, 在航空总线测试中也越来越表现出巨大的发展前景, 将成为今后发展的一个必然趋势。
参考文献
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[3]鲍芳, 冯燕.基于PCI/PXI/VXI总线的虚拟仪器测试系统.工业仪表及自动化装置.2000.2.
虚拟仪器技术在发动机油耗测试中的应用 篇8
第三阶段油耗法规要求汽车的百公里平均油耗值是6.9L, 对应的碳排放是163g。这个法规要求2015年所有的车厂要全部达到。而且它是渐进的, 到2015年的时候不是一刀切, 而是2012年开始申报, 2013年按照6.9L的百分比, 一年一年地局部降低, 到2015年必须要达到6.9g。更重要的是, 国家想用一年多一点的时间, 在2012年底把“十三五”末期2020年的第四阶段的汽车燃油消耗量限制的强制法规出台, 那时的标准肯定比第三阶段的油耗值还要低。
面对这样的挑战, 发动机技术首当其冲要成为降低油耗的突破口, 在“中国汽车工程学会年会”上, 各个企业对此有着清醒的认识。
邢如飞:第一, 我们要把动力升级放在非常重要位置上。宝马技术的高层说发动机就是宝马的品牌, 那么对我们来说自主品牌第一要解决的问题就是动力总成, 就是发动机, 所以第一要进行技术创新的就是发动机。因为靠我们简简单单地摸索缓慢地进步的话, 追上法规要求太难了。但是, 对我们这么不利的一个法规, 我们的表现还不错。第二, 再继续往下怎么追呢?最好是政府能给我们一个缓冲的空间。第三是要引入电动技术。现在面临更大的挑战是, 一方面想办法在巨大的成本压力下使用40%~50%插电式电动机, 另一方面赶紧突破纯电动的技术。将来如果我们的电池和跨领域的伙伴真的实现技术突破, 这个课题就破解了。所以我们要做的是用最大努力学习和追赶德国汽车业, 让产品适合市场需求。
周剑光:节能法规对自主品牌意味着生存下去还是死亡。安全、节能、环保这三大主题是永远追求的主题。节能是对主机厂压力最大的一个任务和目标。尤其是现在中国面临双重压力, 紧迫性和挑战性。从自主品牌发动机进展上来说, 中国企业刚刚能够做出自己的发动机, 但又要求满足油耗标准, 这对我们来说的确是非常具有挑战性的, 而且2015年说得非常具体。如果通过这一关, 自主品牌就活下去了, 通不过我们的压力就非常大, 技术中心的压力也非常大。我们有信心去做这些事情。因为我们有很多的资源, 如东风汽车公司的技术中心从美国、欧洲、日本引进了14位领军人物, 也有一些项目外包到国外的咨询公司。节能我们肯定是要做, 重要性、紧迫性都认识到了。我们也认识到挑战性, 但我们会迎头赶上。第二阶段油耗标准我们实现了, 第三阶段的油耗标准我们也一定要实现。
2015年的时候如果能够通过传统的技术满足节能目标的话, 我想到了2020年或者是第四阶段、第五阶段, 必须要有新的动力总成, 只有优化传动系统才能最终实现将来更加严格的节能指标。
王秋景:降低15%的油耗我们现在还找不到方法, 当前解决这个问题的一个特点就是要技术进步。实际上我们要采取技术精益化的方式来解决这个问题, 今天我们已经讲到了小型化、轻量化、润滑油, 大的方法是混合动力化。还有那么多小的方法, 我们必须在每一个小的技术上采取措施。我们知道, 发动机的工况不一样, 效率也是不一样的, 很多能量是被浪费掉了。我们都知道浪费, 但是没有想办法去解决问题。所以我想说, 目前看来更好的办法就是技术精益化。技术精益化给我们带来的挑战是:我们是应用型的技术, 把别人的技术拿来开发一个车。这时候我们已经支出了很多的成本, 比我们不搞自主的时候支出的成本还多。但如果我们把每一项技术都放在百分之一、千分之一的尺度上研究, 支出的成本会更大。这对我们来说也是非常大的挑战。
另外, 我们讲低碳经济和节能减排, 其实核心问题实际上是两个速度的平衡问题, 一个是能源技术的进步, 还有一个是节能减排速度的创新, 是两个速度平衡地发展。第一个问题是生成能量的问题, 第二个是节约能量的问题。我们的低碳经济讲的是可持续发展的问题, 光靠节约可能是解决不了问题的。同时我们可能还是要期待爱因斯坦式的人物出现, 期待袁隆平式的人物出现。所以我们期待在发动机的效率方面要取得突破。
李骏:要达到第三阶段必要的技术产品, 比如汽油直喷的发动机现在还没有看到, 高效率的变速器也没有看到, 轻量化的材料现在也缺少。所以, 决心、信心和现实相比还是有很大反差的, 这说明要应对第三阶段的油耗法规急需三个调整, 技术的调整、产品的调整和产业的调整。没有这三个调整或者是三个调整过慢, 到2015年就很难满足新的法规要求。我想通过这个论坛提醒大家的是, 要及时地进行技术产品和生产结构的调整。
通过这个论坛有三个启示:
第一, 中国的汽车企业随意烧油的时代已经过去了。如果说世界缺石油的话, 那么中国更缺油。油资源缺乏制约中国汽车业发展这样的时代已经到来, 在这样一个时代里, 作为OEM负有节省资源, 为国分忧的责任。
第二, 随着第三阶段油耗法规的到来, 汽车工业就更难, 除了应对排放以外还要应对油耗。降低油耗意味着我们要花更大的技术力量。
第三, 无论是传统汽车节油, 还是新能源汽车节油, 我们还比较落后。我们要及时地看到这一点, 尽快地进行技术调整、产品调整和生产结构调整, 做好前期技术储备、技术创新工作。
虚拟仪器技术在发动机油耗测试中的应用 篇9
虚拟仪器技术突破了传统电子仪器以硬件为主体的模式充分利用了最新的计算机技术来实现和扩展传统仪器的功能。[3]
Lab VIEW提供很多外观与传统仪器 (如示波器、万用表) 类似的控件, 可用来方便地创建用户界面。是一款功能比较强大的虚拟仪器设计软件。与传统的编程语言比较, Lab VIEW图形编程方式能够节省85%以上的程序开发时间, 其运行速度却几乎不受影响, 体现出了极高的效率。[4]
一、虚拟仪器技术
虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件, 结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量的一种技术。具有性能高, 扩展性强, 开发时间少, 无缝集成等优点
在高频电子线路的教学中, 如果使用Lab VIEW进行实验平台的设计, 帮助同学学习理解、掌握课堂上的理论知识, 既可以达到与硬件实验同样的效果, 又提供给学生更多的实践机会。基于其诸多优势, 很多高校也在积极探索研究适合各自课程的虚拟实验平台。
二、高频电子线路虚拟实验平台设计
实验总体分为六大部分, 即振幅调制与解调, 小信号放大, 数字调制与解调, 频率变换与混频, 功率放大与选频与滤波, 实验组成如图1所示。
三、实验范例
打开虚拟实验平台的可执行程序进入入口界面如图2所示。学生可以通过左侧的选项卡进入相应的实验模块学习, 这里以数字调制与解调实验模块为例做以说明。
点击数字调制与解调进入相应的子模块, 如图3所示。
设置输入为1010001100可以立即得出相应的2ASK, 2FSK, 2PSK的图行如图3所示。再通过点击上方的解调选项卡可以看到各种调制相应的解调的波形。实践证明通过该实验平台的训练, 学生可以很轻松的掌握基本原理, 收到了实验辅助理论教学的作用。
四、结语
文中提出的基于Lab VIEW的高频电子线路实验平台, 可以弥补学校硬件实验设施的不足, 提升教学效率, 通过提供实验的源程序, 让学生可以自行修改程序, 激发学生的学习兴趣, 使学生从被动的应付实验变为主动的设计实验, 从而提升的学生实践创新能力。
参考文献
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