关键词:电子测量;电子测量技术;电子技术应用
一、测试技术现状
近年来中国测量技术的可靠性和稳定性问题得到了很多方面的重视,状况有了很大改观。测试技术行业目前已经越过低谷阶段,重新回到了快速发展的轨道,尤其最近几年,中国本土测量技术取得了长足的进步,特别是通用电子测量设备和汽车电子设备的研发方面,与国外先进产品的差距正在快速缩小,对国外电子仪器巨头的垄断造成了一定的冲击。随着模块化和虚拟技术的发展,为中国的测试测量仪器行业带来了新的契机,加上各级政府日益重视,以及中国自主应用标准研究的快速进展,都在为该产业提供前所未有的动力和机遇。
二、电子测量技术的发展方向
我国测试技术已经进入标准化设计阶段,而且已采用了工业界先进的计算机I/O总线标准和数字化总线、仪器总线相结合的标准,逐步接近国际先进水平。但如何进一步发展,发展的主要内容是什么,这是摆在从事测试技术的每个工程人员需要认真思索的问题。根据安捷伦公司在1996年对检测成本统计:硬件成本6%,检测开发24%,检测操作57%,维护成本占13%。因此,对TPS的开发、移植、维护、重用,应是测试系统的重要研究内容。因此,美国在ABBET(广域测试)对测试软件作了重点描述和规范。它以信息模型对测试信息进行规格化描述,消除了层次间测试信息移植、共享和应用的障碍。将测试从宏观上划分为产品描述层、测试策略和要求层、测试过程层、测试资源管理层、仪器控制层等内容。计划了四个发展项目,每个发展项目完成后,产生一个ATS开放系统体系结构的完好部件,从而增加了该体系结构的开放程度与能力水平。四个发展项目分别解决“仪器互换性和互操作性”、“TPS可移植性和互操作性”、“寿命周期信息交换”、“过程与工具”。
三、总线接口技术
总线是所有测试系统和故障诊断系统的基础和关键技术,是系统标准化、模块化、组合化的根本条件,国内外都是依据总线系统来组建各类测试系统,以确保硬件、软件、系统级的兼容性、互换性和重构功能,研究和开发总线系统是设计、研制开放式体系结构的核心任务,也是测试系统技术研究的关键技术。采用总线结构设计的系统,具有简化系统设计、可靠性高、维护性好、产品易于升级换代,便于组织生产工艺和成本低,真正能变串行生产为并行生产等重要优点。
四、软件平台技术
软件是组建系统核心技术之一,对于测试软件、TPS可兼容、可移植和重用一直是测试系统的关键技术。拟建立测试软件通用平台,重点研究CORBA、DCOM、COM等中间件语言。这些软件充分利用了现今软件技术发展的最新成果,在基于网络的分布式应用环境下实现应用软件的集成,使得面向对象的软件在分布、异构环境下实现可重用、可移植和互操作。主要原理是引入中间件作为事务代理,完成客户机向服务对象提出的业务请求,实现客户与服务对象的完全分开,客户不需要了解服务对象的实现过程以及具体位置。同时提供软总线机制,使得在任何环境下,采用任何语言开发的软件只要符合接口规范的定义,均能集成到分布式系统中。同时对现有的IVI、Vpp、SQL、ODBC、VRML语言等进行应用研究。
五、专家系统技术
专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。专家系统内部含有大量的某个领域的专家水平的知识与经验,能够运用人类专家知识和解决问题的方法进行推理和判断,模拟人类专家的决策过程,来解决该领域的复杂问题。从处理问题性质看,专家系统善于解决那些不确定性、非结构化的问题,主要用于知识处理,而不是数据信息处理。从处理问题的方法看,专家系统则主要依靠知识表达技术、知识推理、知识收集和编码,知识存贮和编排,建立知识库及其管理系统,利用专家知识和经验求解专门问题,而不是数学描述的方法来解决问题。从系统结构看,专家系统则强调知识与推理的分离,因而系统具有很好的灵活性和扩充性。从知识推理能力看,专家系统的工作是在环境模式驱动下的知识推理过程,而不是在固定程序控制下的指令执行过程。从咨询解释能力看,专家系统不仅对用户的提问给出解答,而且能够对答案的推理过程做出解释,提供答案的可信度评估。专家系统内部包括两个主要部分:知识库和推理机。因为专家系统依赖于推理,它必须能够解释这个过程,所以它的推理过程是可检查的,解释机是复杂专家系统的一个必要部分。根据需求采用专家系统工具来开发故障诊断专家系统,研究和开发专家系统和专家系统工具是组建测试系统和故障诊断系统的基础和关键技术,是测试技术的重要研究内容。
六、虚拟测试技术
虚拟测试的结果信息可用于优化、改进虚拟制造技术中有关的设计和过程参数。由于虚拟测试在虚拟制造技术中应用的普遍性,能促进整个虚拟制造技术体系更为完备和工程实用化。因此,开展虚拟制造环境的虚拟测试技术研究和应用具有重要而深远的意义,而计算机技术、虚拟技术和测试技术的发展,以及大量工程实用数据的积累,也使得建立虚拟测试系统具备了现实的可能性。我们开展虚拟测试技术研究,就是用虚拟工程概念解决型号研究中的实际测试问题。
6.1基于虚拟仪器技术的虚拟测试
基于虚拟仪器技术的虚拟测试的核心思想是“软件就是仪器”。其实现途径是在一定硬件基础上,利用计算机和软件及相应算法来替代传统测量仪表和装置,如:信号调理与传输仪表,信号显示记录仪、存储仪表、信号分析与处理仪表,以及有关控制、监控环节。
6.2基于虚拟现实技术的虚拟测试
基于虚拟现实技术的虚拟测量,则是在虚拟现实环境下,借助多种传感器和必要的硬件装备,根据具体需求,完成有关的测量任务。在虚拟环境下可以设计、构建所需要的虚拟测试系统,进行虚拟测试、虚拟测量操作、测量过程仿真及虚拟制造中的虚拟测试等。上述两类虚拟测试最大区别是:基于虚拟仪器技术(VI)的虚拟测试尽管也被称做“虚拟”,但是,它不可能完全虚拟,其中,被测量对象模拟化不虚,传感器不虚,数采不虚,测量操作不虚,测量结果不虚。而基于虚拟现实技术的虚拟测试,一般强调交互和沉浸,首先要使参与者有“真实”的体验,为了达到这个目的,就必须提供多感知的能力。
6.3虚拟测试日趋走向集成和融合
虚拟测试可以降低实际测试操作的费用,减少在危险环境中实际操作的危险性,虚拟测试所具有的拟实性、灵活性和低成本,使之成为虚拟现实技术的一个主要应用领域。尤其在虚拟制造中具有重要作用,它贯穿于虚拟设计、虚拟加工制造、虚拟装备以及产品性能检测和使用的全过程,实现虚拟制造各个阶段有机衔接,推进虚拟制造技术的发展和工程化。因此,开展虚拟制造环境的虚拟测试技术研究和应用具有重要而深远的意义,而计算机技术,虚拟技术和测试技术的发展,以及大量工程实用数据的积累,也使得建立虚拟测试系统具备了现实的可能性。
结束语:本文着重介绍了电子测量技术发展的四大技术:总接口技术、软件平台技术、专家系统技术和虚拟测试技术的发展及在实际操作中的应用,表明国内的测试技术越来越标准化、模块化,测试系统技术水平逐步进入国际先进行列。
参考文献
[1]刘延飞.基于电子技术虚拟实验平台的实验教学实践[J].电光与控制.2013.
[2]张钟静.新兴技术的关键——电子技术的发展[J].科学技术史.2010.