1 引言

    測試儀器作為科學(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)了測試技術(shù)的進(jìn)步,。在這種背景下，八十年代末美國研制成功虛擬儀器（VisualInstruments,，簡稱VI）,。在國外，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)。在國內(nèi),，虛擬儀器技術(shù)對很多人來說還比較陌生,，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，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量,?？梢姡浖到y(tǒng)是虛擬儀器的核心,，軟件可以定義各種儀器,，因此可以說“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)和測控功能平臺(tái),。按照測控功能硬件的不同,，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)對該狀態(tài)進(jìn)行性能測試,。該系統(tǒng)明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的測試儀，更加利于系統(tǒng)功能的擴(kuò)充和智能測試與診斷的開發(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)定性測試過程中,，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)的測量誤差較大,，沒有綜合測試的配套軟件,、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)測試中的問題（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,。由以上測試原理構(gòu)成的汽車綜合測試系統(tǒng),，克服了有些硬件檢測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,。

3.3 虛擬儀器在車輛防抱制動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

    車輛防抱制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）是減少交通事故的有效部件。將虛擬儀器引人ABS中,，不僅能將傳統(tǒng)儀器所包含的信號(hào)采集與控制,、分析處理和結(jié)果顯示全部在個(gè)人計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)，而且用戶能根據(jù)其自身的需要,，通過修改軟件方便地變更,、增減儀器的功能和規(guī)模。該系統(tǒng)（如圖3）不僅能完成對輸人數(shù)據(jù)采集,、處理,、分析，也能夠完成輸出數(shù)據(jù)的分析,、結(jié)果顯示,，更重要的是能方便地改變防抱死控制模式，郎使用不同控制模塊進(jìn)行控制,，以研究多種模式的效果,，減少了試驗(yàn)儀器的投人。

3.4 虛擬儀器在車橋檢測中的應(yīng)用

    汽車驅(qū)動(dòng)橋整車道路試驗(yàn)雖然能如實(shí)地反映行駛時(shí)的實(shí)際情況,，但需要消耗大量的人力和物力,，而且試驗(yàn)周期很長，控制也很困難,。采用室內(nèi)臺(tái)架試驗(yàn)的方法對驅(qū)動(dòng)橋總成進(jìn)行性能試驗(yàn),，能夠更早發(fā)現(xiàn)問題,。基于虛擬儀器的HCQ-3.0試驗(yàn)系統(tǒng)（如圖4）主要由道路模擬系統(tǒng)（主要包括滾筒和飛輪組）,、液壓加載系統(tǒng),、數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)測與分析系統(tǒng),、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)（主要包括發(fā)動(dòng)機(jī),、離合器、變速器,、傳動(dòng)軸）,、車橋的夾固系統(tǒng)以及安全防護(hù)裝置等組成。 HCQ-3.0檢測軟件對試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行控制,，與試驗(yàn)臺(tái)一起共同完成對汽車驅(qū)動(dòng)橋性能的檢測及數(shù)據(jù)獲取,、處理、分析,、顯示、保存,，并進(jìn)行檢測檔案管理,。

4 結(jié)束語

    國外虛擬儀器技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，在車輛檢測,、生產(chǎn)中也已運(yùn)用多年,，而在我國該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用相對較晚。由于虛擬儀器具有上述諸多特點(diǎn),，可大大節(jié)省項(xiàng)目的資金投人,，提高效益、效率,，所以值得在汽車領(lǐng)域大力推廣,。目前，基于PC機(jī)的虛擬儀器技術(shù)正向高性能,、多功能,、集成化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，虛擬儀器技術(shù)能促進(jìn)車輛測試儀器的發(fā)展,，有良好的應(yīng)用前景,。