虚拟仪器思想讨论
时间,软件模型的适应性牺牲了其实时性,致使目前的虚拟仪器多集中在比较低的频率范围内使用,射频、微波类仪器设备较少。解决方法之一便是借助于DSP技术、FPGA技术、ARM技术等将软件硬件化,提高其实时性。
2)量化误差的影响不可避免;由于借助于数字化技术,基于A/D或D/A平台,量化误差属于客观存在,将对测量结果造成影响。其稳定性和准确度也受到限制,无法达到很高水平,导致其在工程应用中通常达不到特别高的测量准确度,多数限于一般工程应用。解决的方法是借助于模型化测量方式,以模型参数给出测量结果,这将降低测量速度,从而牺牲实时性,而量化效应的影响仍然存在。
3)构成虚拟仪器的核心――软件算法的专门研究缺乏;包括算法模型的收敛性、使用边界条件、与实际工程问题的符合程度等等。解决方式是开展虚拟仪器各种算法模型研究,研制标准化软件仪器模块。
4)虚拟仪器属于间接测量原理;其仪器指标与其硬件平台指标有较大差异,用户容易混淆其中的差别,导致指标提法和应用的混乱状况;解决方式是同时给出硬件平台指标和虚拟仪器指标参数。
5)由用户自己定义和研制的虚拟仪器缺乏指标和全面系统的性能考核。绝大多数虚拟仪器用户没有仪器设计和制造的专业知识与经验,因而在虚拟仪器研制时,缺乏确定仪器指标的经验和技术,对于量值溯源校准缺乏意识。解决方式是可以加强该方面的研究和方法规范,使之成为行业标准。
6)单台仪器系统操作复杂、不够直观。典型的虚拟仪器系统都离不开电子计算机,它们通常没有独立自主的硬件面板和按键旋钮等,需要借助于仪器硬件平台和计算机软件平台,以软件系统执行测量操作;因而当完成简单的任务时,比非虚拟仪器的台式仪器复杂和不够直观。解决的方法是可以将一部分虚拟仪器模块技术与计算机技术相融合,研制成即插即用(plug play)形式仪器模块以降低其操作、安装的复杂性。
5 结论
综上所述,虚拟仪器的表述尽管有多种多样的提法和特征,但其根本思想是以软件模型算法代替仪器测量原理,将物理世界中的信号变换、处理功能转换到数字世界,以软件模型对数据信息特征的提取来实现。结合电子计算机技术的巨大优势和潜力,为人们带来了前所未有的便利和发展空间。
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