1 引言

　　測(cè)試儀器作為科學(xué)技術(shù)發(fā)展中必不可少的組成部分，對(duì)科學(xué)水平的提高和發(fā)展起到了很大的推動(dòng)作用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是電子技術(shù)水平的不斷提高，極大地推動(dòng)了測(cè)試技術(shù)的進(jìn)步。在這種背景下，八十年代末美國(guó)研制成功虛擬儀器（VisualInstruments，簡(jiǎn)稱VI）。在國(guó)外，虛擬儀器技術(shù)在汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)得到了蓬勃發(fā)展。國(guó)外的很多大學(xué)特別是一些企業(yè)已經(jīng)開發(fā)出了很多相關(guān)產(chǎn)品，如 SanDiego State University（美國(guó)圣地亞哥大學(xué)）開發(fā)出了用于混合動(dòng)力汽車燃油消耗和排放的模擬和優(yōu)化系統(tǒng)。在國(guó)內(nèi)，虛擬儀器技術(shù)對(duì)很多人來(lái)說(shuō)還比較陌生，還沒有得到大面積的普及，但現(xiàn)在逐漸有很多公司和高校開始把虛擬技術(shù)運(yùn)用到生產(chǎn)和科研中。國(guó)內(nèi)有些大學(xué)已經(jīng)把虛擬儀器技術(shù)，特別是LabVIEW和科研試驗(yàn)接合起來(lái)，在發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)監(jiān)控、發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的分析、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)綜合測(cè)試等方面取得了一定的成果。

　　2 虛擬儀器技術(shù)

　　所謂虛擬儀器就是利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)，加上特殊設(shè)計(jì)的儀器硬件和專用軟件，形成既有普通儀器的基本功能，又有一般儀器所沒有的具有特殊功能的高檔低價(jià)的新型儀器。虛擬儀器代替了傳統(tǒng)儀器，改變了傳統(tǒng)儀器的使用方式，提高了儀器的功能和使用效率，大幅度地降低了儀器的價(jià)格。用戶可使用相同的硬件系統(tǒng)，通過(guò)不同的軟件編程就可以充分發(fā)揮自己的才能、想象力，按自己的意愿隨心所欲地設(shè)計(jì)自己的儀器系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)功能完全不同的各種測(cè)量。可見，軟件系統(tǒng)是虛擬儀器的核心，軟件可以定義各種儀器，因此可以說(shuō)“軟件就是儀器”。在整個(gè)虛擬儀器中，計(jì)算機(jī)，也就是我們常說(shuō)的PC機(jī)，是虛擬儀器的靈魂。

　　虛擬儀器的硬件系統(tǒng)一般分為計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)和測(cè)控功能平臺(tái)。按照測(cè)控功能硬件的不同，虛擬儀器可分為GPIB、VXI、PXI和DAQ四種標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)，用來(lái)進(jìn)行信號(hào)采集、傳輸、控制。虛擬儀器系統(tǒng)的硬件構(gòu)成如圖1所示。

　　與傳統(tǒng)的測(cè)試儀器相比，虛擬儀器不僅具有面向?qū)ο髴?yīng)用程序的特點(diǎn)，而且具有真實(shí)儀器的外觀、實(shí)用性和可操作性，其主要優(yōu)點(diǎn)如下：（1）可以比較容易地實(shí)現(xiàn)檢測(cè)功能；（2）人機(jī)交互界面清晰美觀，而且容易構(gòu)造；（3）系統(tǒng)有很大的靈活性，可以根據(jù)需要修改和重新定義功能，（4）開發(fā)周期短，成本較低。

　　3 虛擬儀器在汽車中的應(yīng)用

　　3.1 虛擬儀器在液力變矩器中的應(yīng)用

　　液力變矩器的性能直接影響汽車的行駛安全性，可以利用虛擬儀器技術(shù)，測(cè)量不同轉(zhuǎn)速和進(jìn)口壓力下的液力變矩器的性能參數(shù)（如圖2）。通過(guò)人機(jī)接口完成試驗(yàn)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)資源的配置以及測(cè)試數(shù)據(jù)的回放和打印。主控臺(tái)負(fù)責(zé)系統(tǒng)間的通信和協(xié)調(diào)工作，根據(jù)初始信息調(diào)用儀器驅(qū)動(dòng)程序，接收從I／0口回饋的試驗(yàn)信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后，發(fā)出控制信號(hào)使液力變矩器到達(dá)預(yù)定狀態(tài)，并保持穩(wěn)定，同時(shí)對(duì)該狀態(tài)進(jìn)行性能測(cè)試。該系統(tǒng)明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的測(cè)試儀，更加利于系統(tǒng)功能的擴(kuò)充和智能測(cè)試與診斷的開發(fā)。

　　3.2 虛擬儀器在汽車的制動(dòng)性和操縱穩(wěn)定性中的應(yīng)用

　　在傳統(tǒng)的汽車的制動(dòng)性和操縱穩(wěn)定性測(cè)試過(guò)程中，主要采用五輪儀、非接觸式車速儀以及方位陀螺儀、垂直陀螺儀等儀器。這些設(shè)備大多結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高，有些參數(shù)的測(cè)量誤差較大，沒有綜合測(cè)試的配套軟件、數(shù)據(jù)處理不方便等，而利用虛擬儀器可以很方便的解決傳統(tǒng)測(cè)試中的問(wèn)題（如圖3）。

　　此系統(tǒng)主要由接口電路、軟件和虛擬儀器面板組成，其中硬件可實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)的接口，即完成模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字量輸人輸出及記數(shù)器／定時(shí)器操作等功能。軟件包括驅(qū)動(dòng)接口和儀器功能程序。由以上測(cè)試原理構(gòu)成的汽車綜合測(cè)試系統(tǒng)，克服了有些硬件檢測(cè)儀器需要使用模擬跟蹤儀繪制曲線，靠人工判別辨認(rèn)的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化處理。