實驗室虛擬測試系統(tǒng)的新型體系結構研究.pdf

1、本論文針對目前虛擬儀器測試系統(tǒng)體系普遍存在的通訊方式、驅(qū)動程序和軟件結構方面的問題,提出了新型的虛擬儀器測試系統(tǒng)軟、硬件體系結構.這種結構的采用,使得儀器之間、儀器和計算機之間的通訊速度、儀器接入的自由程度和儀器被操作訪問的靈活程度、測試系統(tǒng)的靈活性、健壯性以及自動化程度和數(shù)據(jù)處理能力等都得以提高,以滿足現(xiàn)代實驗室測試工程對于信息獲取能力、信息融合能力和信息處理能力三個方面的要求.本文創(chuàng)新之處在于在系統(tǒng)結構的角度上對于實驗室軟硬件體系的

2、結構進行了設計和考慮,其中主要內(nèi)容包括:1、以USB和Ethernet為測量測試儀器的標準通訊方式,在此基礎上建立起測試網(wǎng)絡通訊體系,包括對于USB、Ethernet標準和TCP/IP協(xié)議進行研究和選擇;選擇和實現(xiàn)了適合使用的工作機制,包括不同的USB工作機制、合理的測試儀器網(wǎng)絡中地址分配機制、增強網(wǎng)絡實時性能的中間層機制等;通過以太網(wǎng)總線供電;在不同的使用要求下,利用USB的SOF信號、網(wǎng)絡時間協(xié)議、GPS信號和RCT無線電授時信息進

3、行定時和同步、調(diào)整同步信號傳遞的拓撲和特殊的外部觸發(fā)電路等方法,通過使用設備自身控制和系統(tǒng)同步的結合解決測試網(wǎng)絡定時和同步的問題.2、建立起以USB和Ethernet為通訊方式的測試儀器系統(tǒng)中符合IVI規(guī)范的驅(qū)動程序,以保證測試設備的可互換性.其中主要工作包括實現(xiàn)符合IVI類定義的儀器基本功能和通用的白定義功能等.3、使用COM+技術建立起一個網(wǎng)絡化的多傳感器測試系統(tǒng)的標準軟件體系.其中包括:實現(xiàn)了每種作為獨立軟件的基本的虛擬儀器單元,

4、它們具有的各自測量、存儲、參數(shù)控制、儀器配置、結果顯示、基于網(wǎng)頁和應用程序界面的操作界面等功能,同時也提供統(tǒng)一的被上層軟件調(diào)用的標準,得以組成上層的虛擬儀器單元;信息處理單元是通用的、可互換的,具有統(tǒng)一標準的,能實現(xiàn)上層虛擬儀器單元的多傳感器定量融合、多傳感器定性判斷等信息處理工作.這個軟件體系自由實現(xiàn)了各種常用的信息融合的拓撲結構.4、本論文建立了兩個符合本課題觀點的結構的實際應用,以驗證和應用本論文觀點.其中包括一個力覺臨場感實驗室

5、測試計量系統(tǒng)和一個金屬性能實驗室蠕變測試系統(tǒng).前者實現(xiàn)了以USB為通訊方式的實驗室測試網(wǎng)絡拓撲結構,和通用的可互換IVI儀器驅(qū)動程序,在此基礎上實現(xiàn)指力、手爪位移、關節(jié)角度、環(huán)境溫濕度、環(huán)境傾角等量的測量;通過建立在COM+體系結構上的標準化的虛擬儀器結構,實現(xiàn)用于機械手安全避障時的位置、狀態(tài),手爪夾持狀態(tài)、對于環(huán)境的特性感知的信息融合結構.在后者中,實現(xiàn)了在Ethernet和TCP/IP協(xié)議網(wǎng)絡上進行的長期的高溫、信號微弱條件下的蠕變