面向测试系统的虚拟仪器设计与应用研究

【摘要】： 虚拟仪器是由计算机硬件资源、模块化仪器硬件和用于数据分析、过程通讯及图形用户界面显示的软件组成的测控系统,是一种由计算机操纵的模块化仪器系统。本文通过对虚拟仪器的国内外发展概况及发展水平进行深入细致的研究,针对目前在虚拟仪器应用软件开发过程中存在的一些问题和机械工程虚拟测试仪器的发展需求,设计了一种面向测试系统的虚拟仪器应用软件设计模型,并将其应用到实际工程测试的虚拟仪器应用软件的设计与开发过程中。具体工作如下: (1)将软件工程的设计思想引入到虚拟仪器应用软件的设计中,设计了一种面向测试系统的虚拟仪器应用软件设计模型,包括针对单个测试仪器的状态机-事件模型,针对整个测试系统的通告-仪器-队列模型; (2)在研究瞬态机械阻抗法进行桩基完整性及承载力检测的基本理论和方法的基础上,采用Rational Rose环境下的用例图、活动图,设计了基于低应变瞬态机械阻抗法的桩基检测仪器的系统功能模型及活动构架;应用各个桩基检测应用软件的状态机-事件模型在LabVIEW平台上开发了相应的桩基检测虚拟仪器应用软件; (3)采用Rational Rose环境下的用例图、活动图对应变测试系统的整体功能及活动构架进行了设计,应用其状态机-事件模型在LabVIEW平台上从底层对应变测试应用软件进行了开发,使得该软件能够对SCXI-1520应变测试调理模块进行有效管理和控制,并能够完成常规应变测试任务; (4)采用Rational Rose环境下的用例图设计了虚拟测试实验室的系统功能模型;根据该功能模型,在LabVIEW平台上开发了一个真正的面向用户的零编程虚拟测试实验室;应用面向测试系统虚拟仪器应用软件设计中的状态机-事件模型开发了虚拟测试实验室仪器库中的各种成品仪器;应用面向测试系统的虚拟仪器应用软件设计中的通告-仪器-队列模型实现了虚拟测试实验室中的各种测试系统; (5)针对已经记录在磁带记录仪上的标准桩基检测信号,分别用已经设计好的桩基检测仪器和BK2034双通道信号分析仪对其进行了分析和结果比对,证明该桩基检测仪器的检测性能可靠、功能丰富,能够满足桩基检测人员的实际需求;从实际需求出发,程序的执行性能、程序内存使用以及程序结构方面分别对应变测试仪器以及虚拟测试实验室进行了软件测试,并在此基础上对其进行了程序优化设计。