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[摘 要]随着计算机技术和检测技术的不断发展，传统仪器仪表已不能满足实际需求，虚拟仪器在用户自定义和可拓展方面表现突出，有取而代之的趋势。检验认证机构的检测设备需不断更新，基于虚拟仪器的检验检测将推动检测技术的革新和发展。本文分析了虚拟仪器的典型应用领域，提出了基于虚拟仪器的电线电缆护套拉伸试验系统和电能质量检测系统，方法高效、便捷、准确，具有很高的推广性。
[关键词]虚拟仪器 检验检测 拉伸试验 电能质量
中图分类号：U467.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）12-0377-01
1 引言
虚拟仪器技术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、测量和自动化的应用。灵活高效的软件能创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。这也正是NI（Native Instruments）近30年来始终引领测试测量行业发展趋势的原因所在。虚拟仪器同时拥有高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台这三大组成部分，如图1所示，与传统仪器比较表现出明显优势，充分发了挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强、开发时间少，以及出色的集成这四大优势。
2 虚拟仪器的应用
随着PC、半导体和软件功能的发展，虚拟仪器的功能和性能也不断地提高，在许多应用中几乎可以完全替代传统仪器。虚拟仪器的各种优点让用户可以放心地舍弃旧的传统测量设备，接受更新型、以计算机为基础的虚拟仪器系统。此外，新型笔记本电脑又把虚拟仪器的便携性和强大功能推向一个新的水平。所有这些必将加快虚拟仪器的发展，使它的功能和应用领域不断增强和扩大。
2.1 虚拟仪器在测控系统方面中的应用
虚拟仪器系统开放、灵活，可与计算机技术保持同步发展，将之应用在测控方面可以提高精确度，降低成本，并大大节省用户的开发时间，可以随时采集和记录从传感器传来的数据，并对之进行统计、数字滤波、频域分析等原理，因此已经在测控领域得到广泛的应用。
2.2 虚拟仪器在电力方面的应用
由于虚拟仪器具有灵活的图形用户接口，可以更精确地进行图像的处理。也便于远端的实时监控，便于存储。也可利用虚拟仪器强大的网络功能，实现地区性质的数据共享，或者直接组成一个地区性质的测量网络。
2.3 虚拟仪器在实验教学方面的应用
因为虚拟仪器组建系统灵活、开放性好、生产维护和开发的成本低、性价比高等。现在，随着虚拟仪器系统的广泛应用，越来越多的教学部门也开始用它來建立实验教学系统，不仅大大节省开支，而且使得教学方法也更加灵活了。
3 虚拟仪器在检测方面的应用
在检测技术引进基于LabVIEW语言的虚拟仪器，利用虚拟仪器在信号处理分析及显示方面的强大功能，将许多检测技术基本理论方便地用图形表达出来，生动地验证了信号描述、信号调理、信号处理分析等方面的有关理论。也可利用虚拟仪器开发工具开发专用虚拟仪器系统，可以把一台个人计算机变成一组检测仪器，用于数据/图像采集、控制与模拟。可用于光电信息和计算机检测技术试验中，也可用于温度检测系统。
3.1 虚拟仪器在电线电缆检测检验中的应用
电线电缆检测检验机构在进行拉伸试验时，一种方法是用游标卡尺或米尺人工视觉跟踪，这种方法在拉断瞬间难掌握，存在很大的误差。另一种方法是用两夹具分别夹住护套上标记的两标记点，拉伸过程带动夹具运动，人工或传感器测量拉伸长度，此种方法容易出现滑落或在标记处断裂现象，不符合国家标准。基于虚拟仪器机器视觉的电线电缆拉伸试验系统可避免上述问题。测量系统由维视图像生产的500万像素的MV-VDM500SC/SM CCD摄像机，配置USB3.0接口，可直接连接计算机，安装有虚拟仪器开发软件计算机，以及拉力机、照明系统组成，如图2所示。
在照明系统的照射下，拉力机以一定的速度拉伸被测电缆，CCD摄像机将采集到的数字图像通过USB3.0接口传输到计算机，经过虚拟仪器开发的用户的图像处理程序和识别程序对采集图像进行处理，最终输出护套拉伸长度。
3.2 虚拟仪器在电能质量检测中的应用
从测量的历史和现状来看，电能质量检测大致经历了四个阶段，分别是模拟化检测、数字化检测、智能化检测、虚拟化检测。系统首先利用基于霍尔原理的电压和电流传感器将原始高电压、大电流信号变为交流小信号，接着利用信号调理器对小信号进行调理.然后送入计算机后台进行处理，显示电流、电压、相位、频率、谐波、功率因数、功率（有功、无功、视在功率和总功率）、电能、三相电压不平衡度、三相电流不平衡度、闪变、谐波等电能质量参数的处理结果，并同时对部分的参数监测结果进行图形化显示。
高质量和高精度的信号采集是对电能质量进行有效分析的前提条件，在硬件方面，虚拟仪器系统在信号输入端一般采取有效地滤波处理，转换电路将大电压和大电流装换为4～20mA标准电流或0～5V标准电压。采集系统采集到标准信号后，试验人员便可以在PC机上对信号进行任意操作，通过用户自定义开发程序，针对试验内容制定对应测量方案，方便、快捷、准确、实时。
4 结束语
虚拟仪器的崛起是测试仪器技术的一次“革命”，是仪器领域的一个新的里程碑 ，它使现代测控系统更灵活、更紧凑、更经济、功能更强。无论是测量、测试、计量或是工业过程控制和分析处理 ，还是涉及其它更为广泛的测控领域，选用虚拟仪器都是理想的解决方案。随着电子技术、计算机技术、网络技术等相关技术的发展，虚拟仪器将会逐步取代传统的测试仪器而成为测试仪器的主流。虚拟仪器在当今乃至将来的检验检测机构和认证认可机构中将发挥更大作用。
参考文献
[1]丁宇康.基于LabVIEW的通用测控平台的研究与实践[D].武汉：华中科技大学，2007.
[2]赵志强.基于LabVIEW的多任务测控系统及数据库的应用研究[D].重户重庆大学，2006.
[3] 杨利娟，吴国和，袁爱根，肖金球. 电缆绝缘护套厚度和外形尺寸自动测量系统的研制[J]. 东华大学学报（自然科学版）. 2010（03）
[4] 张志敏，李贤敏.基于网络的虚拟实验室的研究[J].实验技术与管理，2008.25（4）：160-163.
[关键词]虚拟仪器 检验检测 拉伸试验 电能质量
中图分类号：U467.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）12-0377-01
1 引言
虚拟仪器技术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、测量和自动化的应用。灵活高效的软件能创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。这也正是NI（Native Instruments）近30年来始终引领测试测量行业发展趋势的原因所在。虚拟仪器同时拥有高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台这三大组成部分，如图1所示，与传统仪器比较表现出明显优势，充分发了挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强、开发时间少，以及出色的集成这四大优势。
2 虚拟仪器的应用
随着PC、半导体和软件功能的发展，虚拟仪器的功能和性能也不断地提高，在许多应用中几乎可以完全替代传统仪器。虚拟仪器的各种优点让用户可以放心地舍弃旧的传统测量设备，接受更新型、以计算机为基础的虚拟仪器系统。此外，新型笔记本电脑又把虚拟仪器的便携性和强大功能推向一个新的水平。所有这些必将加快虚拟仪器的发展，使它的功能和应用领域不断增强和扩大。
2.1 虚拟仪器在测控系统方面中的应用
虚拟仪器系统开放、灵活，可与计算机技术保持同步发展，将之应用在测控方面可以提高精确度，降低成本，并大大节省用户的开发时间，可以随时采集和记录从传感器传来的数据，并对之进行统计、数字滤波、频域分析等原理，因此已经在测控领域得到广泛的应用。
2.2 虚拟仪器在电力方面的应用
由于虚拟仪器具有灵活的图形用户接口，可以更精确地进行图像的处理。也便于远端的实时监控，便于存储。也可利用虚拟仪器强大的网络功能，实现地区性质的数据共享，或者直接组成一个地区性质的测量网络。
2.3 虚拟仪器在实验教学方面的应用
因为虚拟仪器组建系统灵活、开放性好、生产维护和开发的成本低、性价比高等。现在，随着虚拟仪器系统的广泛应用，越来越多的教学部门也开始用它來建立实验教学系统，不仅大大节省开支，而且使得教学方法也更加灵活了。
3 虚拟仪器在检测方面的应用
在检测技术引进基于LabVIEW语言的虚拟仪器，利用虚拟仪器在信号处理分析及显示方面的强大功能，将许多检测技术基本理论方便地用图形表达出来，生动地验证了信号描述、信号调理、信号处理分析等方面的有关理论。也可利用虚拟仪器开发工具开发专用虚拟仪器系统，可以把一台个人计算机变成一组检测仪器，用于数据/图像采集、控制与模拟。可用于光电信息和计算机检测技术试验中，也可用于温度检测系统。
3.1 虚拟仪器在电线电缆检测检验中的应用
电线电缆检测检验机构在进行拉伸试验时，一种方法是用游标卡尺或米尺人工视觉跟踪，这种方法在拉断瞬间难掌握，存在很大的误差。另一种方法是用两夹具分别夹住护套上标记的两标记点，拉伸过程带动夹具运动，人工或传感器测量拉伸长度，此种方法容易出现滑落或在标记处断裂现象，不符合国家标准。基于虚拟仪器机器视觉的电线电缆拉伸试验系统可避免上述问题。测量系统由维视图像生产的500万像素的MV-VDM500SC/SM CCD摄像机，配置USB3.0接口，可直接连接计算机，安装有虚拟仪器开发软件计算机，以及拉力机、照明系统组成，如图2所示。
在照明系统的照射下，拉力机以一定的速度拉伸被测电缆，CCD摄像机将采集到的数字图像通过USB3.0接口传输到计算机，经过虚拟仪器开发的用户的图像处理程序和识别程序对采集图像进行处理，最终输出护套拉伸长度。
3.2 虚拟仪器在电能质量检测中的应用
从测量的历史和现状来看，电能质量检测大致经历了四个阶段，分别是模拟化检测、数字化检测、智能化检测、虚拟化检测。系统首先利用基于霍尔原理的电压和电流传感器将原始高电压、大电流信号变为交流小信号，接着利用信号调理器对小信号进行调理.然后送入计算机后台进行处理，显示电流、电压、相位、频率、谐波、功率因数、功率（有功、无功、视在功率和总功率）、电能、三相电压不平衡度、三相电流不平衡度、闪变、谐波等电能质量参数的处理结果，并同时对部分的参数监测结果进行图形化显示。
高质量和高精度的信号采集是对电能质量进行有效分析的前提条件，在硬件方面，虚拟仪器系统在信号输入端一般采取有效地滤波处理，转换电路将大电压和大电流装换为4～20mA标准电流或0～5V标准电压。采集系统采集到标准信号后，试验人员便可以在PC机上对信号进行任意操作，通过用户自定义开发程序，针对试验内容制定对应测量方案，方便、快捷、准确、实时。
4 结束语
虚拟仪器的崛起是测试仪器技术的一次“革命”，是仪器领域的一个新的里程碑 ，它使现代测控系统更灵活、更紧凑、更经济、功能更强。无论是测量、测试、计量或是工业过程控制和分析处理 ，还是涉及其它更为广泛的测控领域，选用虚拟仪器都是理想的解决方案。随着电子技术、计算机技术、网络技术等相关技术的发展，虚拟仪器将会逐步取代传统的测试仪器而成为测试仪器的主流。虚拟仪器在当今乃至将来的检验检测机构和认证认可机构中将发挥更大作用。
参考文献
[1]丁宇康.基于LabVIEW的通用测控平台的研究与实践[D].武汉：华中科技大学，2007.
[2]赵志强.基于LabVIEW的多任务测控系统及数据库的应用研究[D].重户重庆大学，2006.
[3] 杨利娟，吴国和，袁爱根，肖金球. 电缆绝缘护套厚度和外形尺寸自动测量系统的研制[J]. 东华大学学报（自然科学版）. 2010（03）
[4] 张志敏，李贤敏.基于网络的虚拟实验室的研究[J].实验技术与管理，2008.25（4）：160-163.