自动检测系统原理应用及其发展状况

国NI（National Instrument）公司提出了虚拟仪器的概念：在一定的硬件平台下，利用软件在屏幕上生成虚拟面板，在软件导引下进行信号采集、运算、分析和处理，实现传统仪器的各种功能。

　　虚拟仪器是计算机技术同仪器技术深层次结合产生的全新概念的仪器，是对传统仪器概念的重大突破。传统仪器的主要功能模块都是以硬件（或固化的软件）的形式存在的，而虚拟仪器是具有仪器功能的软硬件组合体。虚拟仪器系统的功能可根据软件模块的功能及其不同组合而灵活配置，因而得以实现并扩充传统仪器的功能。

　　三、专家系统

　　自动检测技术与专家系统的结合也是自动检测领域的一个重要发展趋势。专家系统作为人工智能的重要组成部分，于五十年代产生，到八十年代形成人工智能这一完整的学科体系。美国在八十年代中期就率先将专家系统引入航空机载设备的检测，效果良好。专家系统与典型自动检测设备的结合，将大大提高故障分析判断能力，提高设备维修保障效率。

　　四、现场故障检测技术

　　现代机载设备的发展趋势是微处理器和大规模集成电路的应用日益普遍，现场故障检测也就越加显得重要。为了便于现场维修，正在开发、研究诸如特征分析、逻辑分析、电路模拟、内在诊断等现场故障检测技术。例如，采用“特征分析技术”，在电路图的有关节点，标明“特征”，由设备本身产生激励，用一种简单的、无源的检测仪器—特征分析仪，就能迅速地在现场找出故障，定位到元器件，从而大大地简化了维修现场的故障诊断，有效地提高了设备的战备率。

　　五、开放、可互操作的ATS实现技术

　　所谓ATS的可互操作性是指两个以上的系统或部件可以直接、有效地共用数据和信息。就一般的ATS结构来说，其互操作性主要体现在可以共用TPS和ATE的资源，可以共用一个底层的诊断子系统，可以支持多种运行环境和语言。所谓系统的开放性是指：其功能部件采用广泛使用的标准或协议，从而可在不同的系统中使用，可以与其它系统中的部件互操作，软件可以方便的移植；其接口也符合广泛使用的标准、规范或协议，或具有完全明确的定义，从而通过插入新的功能部件，即可增加、扩展和提高系统的性能。

　　4基于PC的虚拟仪器技术

　　一、虚拟仪器的定义及构成

　　一般说来将传统仪器的硬件和最新计算机软件技术充分结合起来，以实现并扩展传统仪器的功能。因此，将数据采集卡插入计算机空闲的扩展槽中，利用软件在屏幕上生成虚拟面板，在软件引导下进行信号采集、运算、分析和处理，实现仪器功能并完成检测的全过程，这就是所谓的虚拟仪器。与传统仪器的比较如表1。

　　表1 虚拟仪器与传统仪器的比较

　　虚拟仪器系统的基本构成框图如图3所示。目前较为常用的虚拟仪器系统有PC总线方式、GPIB通用接口总线方式和VXI总线方式等多种类型。

　　1、PC总线插卡型虚拟仪器

　　基于PC总线插卡型虚拟仪器它借助于插入计算机内的数据采集卡与专用的软件相结合，完成检测任务，充分利用了计算机的总线、机箱、电源及软件。典型插卡型虚拟仪器由传感器、信号调理电路、数据采集卡、计算机四部分组成。多层电路板、可编程仪器放大器、即插即用、系统定时控制器、多数据采集板、实时系统集成总线、具有双缓冲区的高速

　　数据采集、数据高速传送中断、DMA等技术应用，使数据采集卡能保证很高的准确度与可靠性。

　　图3 虚拟仪器系统构成框图

　　2、GPIB总线方式

　　GPIB技术是IEEE488标准的虚拟仪器早期的发展阶段。它的出现使电子测量由独立的单台手工操作向大规模自动检测系统发展。典型的GPIB系统由一台PC机、一块GPIB接口卡和若干台GPIB形式的仪器通过GPIB电缆连接而成。在标准情况下，一块GPIB接口卡可带多达14台的仪器，电缆长度可达20米。GPIB技术可用计算机实现对仪器的操作和控制，替代传统的人工操作方式，可以很方便地把多台仪器组合起来，形成大的自动检测系统。GPIB测量系统的结构和命令简单，造价较低，主要应用于台式仪器市场。适用于精确度要求高，但对计算机速率要求不高的场合。

　　3、VXI总线

　　VXI总线是高速计算机总线VME在虚拟仪器领域的扩展，它具有稳定的电源、强有力的冷却能力和严格的RFI/EMI屏蔽。由于它的标准开放，且具有结构紧凑、数据吞吐能力强、定时和同步精确、模块可重复利用、众多仪器厂家支持的优点，很快得到广泛的应用。其适合于组建大、中规模自动检测系统以及对速度、精度要求高的场合。然而，组建VXI总线要求有机箱、管理器及嵌入式控制器，造价比较高。

　　二、虚拟仪器系统的软件

通用计算机软件和仪器软件的有机组合，构成了虚拟仪器的基本软件框架，该软件框架主要包括以下