1 引言

　　測試儀器作為科學技術發(fā)展中必不可少的組成部分，對科學水平的提高和發(fā)展起到了很大的推動作用。隨著科學技術的發(fā)展，特別是電子技術水平的不斷提高，極大地推動了測試技術的進步。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，虛擬儀器技術在汽車和發(fā)動機行業(yè)得到了蓬勃發(fā)展。國外的很多大學特別是一些企業(yè)已經開發(fā)出了很多相關產品，如 SanDiego State University（美國圣地亞哥大學）開發(fā)出了用于混合動力汽車燃油消耗和排放的模擬和優(yōu)化系統(tǒng)。在國內，虛擬儀器技術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運用到生產和科研中。國內有些大學已經把虛擬儀器技術，特別是LabVIEW和科研試驗接合起來，在發(fā)動機試驗監(jiān)控、發(fā)動機振動的分析、汽油發(fā)動機綜合測試等方面取得了一定的成果。

2 虛擬儀器技術

　　所謂虛擬儀器就是利用現(xiàn)有的計算機，加上特殊設計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計自己的儀器系統(tǒng)，實現(xiàn)功能完全不同的各種測量?？梢?，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“軟件就是儀器”。在整個虛擬儀器中，計算機，也就是我們常說的PC機，是虛擬儀器的靈魂。

　　虛擬儀器的硬件系統(tǒng)一般分為計算機硬件平臺和測控功能平臺。按照測控功能硬件的不同，虛擬儀器可分為GPIB、VXI、PXI和DAQ四種標準體系結構，用來進行信號采集、傳輸、控制。虛擬儀器系統(tǒng)的硬件構成如圖1所示。

　　與傳統(tǒng)的測試儀器相比，虛擬儀器不僅具有面向對象應用程序的特點，而且具有真實儀器的外觀、實用性和可操作性，其主要優(yōu)點如下：（1）可以比較容易地實現(xiàn)檢測功能；（2）人機交互界面清晰美觀，而且容易構造；（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用

　　3.1 虛擬儀器在液力變矩器中的應用

　　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，測量不同轉速和進口壓力下的液力變矩器的性能參數(shù)（如圖2）。通過人機接口完成試驗設計和系統(tǒng)資源的配置以及測試數(shù)據(jù)的回放和打印。主控臺負責系統(tǒng)間的通信和協(xié)調工作，根據(jù)初始信息調用儀器驅動程序，接收從I／0口回饋的試驗信號，經數(shù)據(jù)處理后，發(fā)出控制信號使液力變矩器到達預定狀態(tài)，并保持穩(wěn)定，同時對該狀態(tài)進行性能測試。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性和操縱穩(wěn)定性中的應用

　　在傳統(tǒng)的汽車的制動性和操縱穩(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。這些設備大多結構復雜、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，其中硬件可實現(xiàn)與PC機的接口，即完成模數(shù)轉換、數(shù)字量輸人輸出及記數(shù)器／定時器操作等功能。軟件包括驅動接口和儀器功能程序。由以上測試原理構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，靠人工判別辨認的缺點，實現(xiàn)了全數(shù)字化處理。

　　3.3 虛擬儀器在車輛防抱制動系統(tǒng)中的應用

　　車輛防抱制動系統(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)儀器所包含的信號采集與控制、分析處理和結果顯示全部在個人計算機中實現(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行控制，以研究多種模式的效果，減少了試驗儀器的投人。

　　3.4 虛擬儀器在車橋檢測中的應用

　　汽車驅動橋整車道路試驗雖然能如實地反映行駛時的實際情況，但需要消耗大量的人力和物力，而且試驗周期很長，控制也很困難。采用室內臺架試驗的方法對驅動橋總成進行性能試驗，能夠更早發(fā)現(xiàn)問題?；谔摂M儀器的HCQ-3.0試驗系統(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)、計算機監(jiān)測與分析系統(tǒng)、動力傳動系統(tǒng)（主要包括發(fā)動機、離合器、變速器、傳動軸）、車橋的夾固系統(tǒng)以及安全防護裝置等組成。 HCQ-3.0檢測軟件對試驗系統(tǒng)進行控制，與試驗臺一起共同完成對汽車驅動橋性能的檢測及數(shù)據(jù)獲取、處理、分析、顯示、保存，并進行檢測檔案管理。

4 結束語

　　國外虛擬儀器技術已廣泛應用于各個領域，在車輛檢測、生產中也已運用多年，而在我國該項技術的應用相對較晚。由于虛擬儀器具有上述諸多特點，可大大節(jié)省項目的資金投人，提高效益、效率，所以值得在汽車領域大力推廣。目前，基于PC機的虛擬儀器技術正向高性能、多功能、集成化和網絡化方向發(fā)展，虛擬儀器技術能促進車輛測試儀器的發(fā)展，有良好的應用前景。