机械量虚拟测试系统的研究与开发
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摘要
虚拟仪器（VI）是计算机与仪器仪表相结合的产物，是对传统仪器概念的
重大突破，必将成为测试仪器的主流。为了探讨和应用虚拟仪器技术，本文以
应用广泛的电阻应变传感器特性测试、温度测控为实例研究对象，开发了基于
VI技术的机械量虚拟测试系统。在系统的开发过程中，对系统硬件进行了详细
的分析，采用普及廉价的PC—DAQ体系结构作为本系统的硬件实现方案。提
出采用面向对象技术分析通用的机械量测试系统，得到系统的对象模型、动态
模型、功能模型，并采用编译型图形化语言LabVIEW实现了类结构，开发了
方法级和类一级的子虚拟仪器。由于LabVIEW不是面向对象的语言，所以本
文提出了一种在LabVIEW环境下表示和实现类的方法，具有很好的实用性。
本论文着重于对机械量虚拟测试系统的系统分析、软件模块的实现以及软
件合成技术的研究。采用面向对象技术，可以最大限度的保证了机械量虚拟测
试系统软件模块的通用性和重用率，实现系统的易用性、可维护性、可扩充性
以及可靠性。本论文提出并实现了一种适用于LabVIEW图形化编程环境的软
件合成方法，使用已经设计好的软件模块，可快速合成整个测试应用系统。在
此基础上进一步讨论了综合运用数据库技术、软构件技术进行虚拟测试软件合
成的方法。
试验结果证明，本论文提出的机械量虚拟测试系统实现方法技术上先进可
行，功能丰富，效果良好。
As a result of the combination of computer technology and instrument technology,
Virtual Instrumentation technology has broken through old concept of instrument and
will become artery of test system. Virtual test system applicable in the field of
mechanical engineering based on VI is developed. Characteristic test of resistance
strain sensor and temperature test and control are researched as instances. This thesis
analyses the hardware of system, and popular and low-cost PC桪AQ structure is
chosen . Through analysis of universal testing system of mechanical engineering
using object-oriented method, object model, dynamic model and function model are
established. In addition, class architecture has been realized using graphic LabVIEW
language after developing of child VI of function level and class level. Because
LabVIEW is not an object-oriented language, a method to organize and realize class
architecture using Lab VIEW is presented, which has good practical value.
This thesis focuses on the research of system analysis, software achievement and
software synthesis. Taking advantage of object-oriented method, Software module of
virtual test system applicable in the field of mechanical engineering can be greatest
universality and reusability, and the virtual test system performance of better
universality, maintainability, expandability and reliability can be achieved. A kind of
software synthesis method applicable for LabVIEW is introduced, and the software
synthesis method making use of database technology and component technology is
further proposed.
The experiment result proves that, the virtual test system for mechanical
parameters is advanced and feasible, which has rich functions and good effect.
重大突破，必将成为测试仪器的主流。为了探讨和应用虚拟仪器技术，本文以
应用广泛的电阻应变传感器特性测试、温度测控为实例研究对象，开发了基于
VI技术的机械量虚拟测试系统。在系统的开发过程中，对系统硬件进行了详细
的分析，采用普及廉价的PC—DAQ体系结构作为本系统的硬件实现方案。提
出采用面向对象技术分析通用的机械量测试系统，得到系统的对象模型、动态
模型、功能模型，并采用编译型图形化语言LabVIEW实现了类结构，开发了
方法级和类一级的子虚拟仪器。由于LabVIEW不是面向对象的语言，所以本
文提出了一种在LabVIEW环境下表示和实现类的方法，具有很好的实用性。
本论文着重于对机械量虚拟测试系统的系统分析、软件模块的实现以及软
件合成技术的研究。采用面向对象技术，可以最大限度的保证了机械量虚拟测
试系统软件模块的通用性和重用率，实现系统的易用性、可维护性、可扩充性
以及可靠性。本论文提出并实现了一种适用于LabVIEW图形化编程环境的软
件合成方法，使用已经设计好的软件模块，可快速合成整个测试应用系统。在
此基础上进一步讨论了综合运用数据库技术、软构件技术进行虚拟测试软件合
成的方法。
试验结果证明，本论文提出的机械量虚拟测试系统实现方法技术上先进可
行，功能丰富，效果良好。
As a result of the combination of computer technology and instrument technology,
Virtual Instrumentation technology has broken through old concept of instrument and
will become artery of test system. Virtual test system applicable in the field of
mechanical engineering based on VI is developed. Characteristic test of resistance
strain sensor and temperature test and control are researched as instances. This thesis
analyses the hardware of system, and popular and low-cost PC桪AQ structure is
chosen . Through analysis of universal testing system of mechanical engineering
using object-oriented method, object model, dynamic model and function model are
established. In addition, class architecture has been realized using graphic LabVIEW
language after developing of child VI of function level and class level. Because
LabVIEW is not an object-oriented language, a method to organize and realize class
architecture using Lab VIEW is presented, which has good practical value.
This thesis focuses on the research of system analysis, software achievement and
software synthesis. Taking advantage of object-oriented method, Software module of
virtual test system applicable in the field of mechanical engineering can be greatest
universality and reusability, and the virtual test system performance of better
universality, maintainability, expandability and reliability can be achieved. A kind of
software synthesis method applicable for LabVIEW is introduced, and the software
synthesis method making use of database technology and component technology is
further proposed.
The experiment result proves that, the virtual test system for mechanical
parameters is advanced and feasible, which has rich functions and good effect.
引文
[1] 朱名铨，刘笃喜，黎永前．自动检测系统及应用．西工大1006教研室，1998
[2] Edward Yourdon&Carl Argila著．殷人昆，田金兰，马晓勤译．实用面向对象软件 工程教程．电子工业出版社，1998
[3] Ronald J．Norman著．周之英，肖奔放，柴洪均译．清华大学出版社，2000
[4] 刘君华．智能传感器系统．西安电子科技大学出版社，1999
[5] 美国国家仪器公司 虚拟仪器产品与技术．陕西海泰电子有限公司
[6] 蔡春桥，刘笃喜．电炉温度测控综合实验系统研究．实验技术与管理，2000，17(1)
[7] 金振华，卢青春．面向对象程序设计方法在发动机台架试验测控系统中的应用． 测控技术，1999，18(4)
[8] 赵文成，王洪顺，高峰，荀哲．金属材料布氏硬度智能化检测系统．测控技 术，1999，18(11)
[9] 刘刚，郑子文，付永红，范大鹏，刘宗林．Win95环境下测控软件中端口读写的快 速实现．测控技术,2000，19(3)
[10] 于振江，孟晨，张义忠．基于数据库的VXI总线测试软件设计．测控技 术,2000，19(5)
[11] 周世军，梅志光，袁修干．热工通用多通道微机数据采集和自动控制系统．测控 技术,2000,19(7)
[12] 陆利忠．测控系统中采样数据的预处理．测控技术,2000，19(8)
[13] 应怀樵．虚拟仪器与计算机采集测试分析仪器的发展和展望．测控技 术,2000，19(8)
[14] 于功敬，张韬．VXI通用测试软件框架结构的研究．计算机自动测量与控 制，1999,7(3)
[15] 周泓，王乐宇，陈祥献．虚拟仪器系统软件结构的设计．计算机自动测量与控 制，2000,8(1)
[16] 于功敬．军用VXI测试系统的软构件技术．计算机自动测量与控制，2000,8(2)
[17] 王鸿钰，董奇．自动测量仪器和测试系统的发展综述．计算机自动测量与控 制，2000,8(4)
[18] 周德兴，等．实时系统软件设计方法．计算机自动测量与控制，2000,8(4)
[19] 王琦，秦娟英，周伟．用RS-485构成总线型多点数据采集系统．计算机自动测 量与控制，2000，8(6)
[20] 汪晓光，刘开勇，陈泽敬．用IMP组建玻璃熔窑温度控制系统．电测与仪 表，1999，36(6)
[21] 秦树人，汤宝平．面向21世纪的绿色仪器系统.中国机械工程，2000，11(3)
[22] 蒋青萍．仪器业2000年展望．国外电子测量技术，2000，4
[23] 陈隆道，周箭，许昌．虚拟仪器--测试技术的新领域．科技通报，1999，15(1)
[24] 白忠喜，韩文波，杭柏林．静态电阻应变测量的虚拟仪器系统．吉林化工学院学 报，1999，16(3)
[25] 何书森，卢玉宇，黄木梨．电测仪器设计中虚拟仪器新概念的应用．农业机械学 报，1997，28(8)
[26] 朱晓华，章玉鉴.用ActiveX控件构造虚拟仪器．计算机应用，1998，18(12)
[27] 周群，雷勇，刘连宇．虚拟仪器设计思想与应用．四川联合大学学报(工程科学 版)，1998，2(2)
[28] 周永强，姚振和．虚拟仪器数据采集系统的研制．长江科学院院报，1999，16(2)
[29] 黄玲．面向对象方法探讨．广西大学学报(自然科学版)，1999，24(2)
[30] 杨世锡，胡小平．大型旋转机械状态监测与故障诊断系统的面向对象建模研 究．机电工程，1999，3
[31] 郝振明，贾洞．面向对象分析建模方法的研究．微机发展，1999，3
[32] 林子禹，邓万涛，彭得纯，刘溥，吴巍枫．基于面向对象的软件需求分析规范及实 施方法研究．小型微型计算机系统，1998，19(7)
[33] 孔月萍，刘树林，董丽丽．面向对象建模技术及其实现．西安矿业学院学 报，1999，19(3)
[34] http://www.natinst.com/Education/Instrumentation.DavidMc Donald. Using LabVIEW in Student Projects for Instrumentation and Control
[35] http://www.natinst.com/Education/Instrumentation.Dwight Krehbiel. Integrated Laboratory Instruction with LabVIEW
[36] http://www.natinst.com/Education/Instrumentation.G.B.King,etc.Creating Curriculum-Wide Systems for Mechanical Engineering Labs
[37] http://www.natinst.com/Education/Laboratory Instrumentation.Terence.C.Karselis. Teaching Instrumentation in the 21st Century with LabVIEW.
[38] http://www.natinst.com/Education/Laboratory Instrumentation.A.K. Raychem Reduces Manufacturing Costs with Graphical Programming.Manufacturing Automation
[2] Edward Yourdon&Carl Argila著．殷人昆，田金兰，马晓勤译．实用面向对象软件 工程教程．电子工业出版社，1998
[3] Ronald J．Norman著．周之英，肖奔放，柴洪均译．清华大学出版社，2000
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[9] 刘刚，郑子文，付永红，范大鹏，刘宗林．Win95环境下测控软件中端口读写的快 速实现．测控技术,2000，19(3)
[10] 于振江，孟晨，张义忠．基于数据库的VXI总线测试软件设计．测控技 术,2000，19(5)
[11] 周世军，梅志光，袁修干．热工通用多通道微机数据采集和自动控制系统．测控 技术,2000,19(7)
[12] 陆利忠．测控系统中采样数据的预处理．测控技术,2000，19(8)
[13] 应怀樵．虚拟仪器与计算机采集测试分析仪器的发展和展望．测控技 术,2000，19(8)
[14] 于功敬，张韬．VXI通用测试软件框架结构的研究．计算机自动测量与控 制，1999,7(3)
[15] 周泓，王乐宇，陈祥献．虚拟仪器系统软件结构的设计．计算机自动测量与控 制，2000,8(1)
[16] 于功敬．军用VXI测试系统的软构件技术．计算机自动测量与控制，2000,8(2)
[17] 王鸿钰，董奇．自动测量仪器和测试系统的发展综述．计算机自动测量与控 制，2000,8(4)
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[19] 王琦，秦娟英，周伟．用RS-485构成总线型多点数据采集系统．计算机自动测 量与控制，2000，8(6)
[20] 汪晓光，刘开勇，陈泽敬．用IMP组建玻璃熔窑温度控制系统．电测与仪 表，1999，36(6)
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[25] 何书森，卢玉宇，黄木梨．电测仪器设计中虚拟仪器新概念的应用．农业机械学 报，1997，28(8)
[26] 朱晓华，章玉鉴.用ActiveX控件构造虚拟仪器．计算机应用，1998，18(12)
[27] 周群，雷勇，刘连宇．虚拟仪器设计思想与应用．四川联合大学学报(工程科学 版)，1998，2(2)
[28] 周永强，姚振和．虚拟仪器数据采集系统的研制．长江科学院院报，1999，16(2)
[29] 黄玲．面向对象方法探讨．广西大学学报(自然科学版)，1999，24(2)
[30] 杨世锡，胡小平．大型旋转机械状态监测与故障诊断系统的面向对象建模研 究．机电工程，1999，3
[31] 郝振明，贾洞．面向对象分析建模方法的研究．微机发展，1999，3
[32] 林子禹，邓万涛，彭得纯，刘溥，吴巍枫．基于面向对象的软件需求分析规范及实 施方法研究．小型微型计算机系统，1998，19(7)
[33] 孔月萍，刘树林，董丽丽．面向对象建模技术及其实现．西安矿业学院学 报，1999，19(3)
[34] http://www.natinst.com/Education/Instrumentation.DavidMc Donald. Using LabVIEW in Student Projects for Instrumentation and Control
[35] http://www.natinst.com/Education/Instrumentation.Dwight Krehbiel. Integrated Laboratory Instruction with LabVIEW
[36] http://www.natinst.com/Education/Instrumentation.G.B.King,etc.Creating Curriculum-Wide Systems for Mechanical Engineering Labs
[37] http://www.natinst.com/Education/Laboratory Instrumentation.Terence.C.Karselis. Teaching Instrumentation in the 21st Century with LabVIEW.
[38] http://www.natinst.com/Education/Laboratory Instrumentation.A.K. Raychem Reduces Manufacturing Costs with Graphical Programming.Manufacturing Automation