智能控件化VMIDS開發(fā)系統(tǒng)是一種層次消息總線零編程虛擬儀器開發(fā)系統(tǒng)，它包括一個(gè)測(cè)控儀器軟件模塊化功能庫和一個(gè)軟件模塊化控件庫。通過在智能虛擬儀器開發(fā)系統(tǒng)中以功能庫和控件庫中的資源為基礎(chǔ)進(jìn)行軟設(shè)計(jì)、軟連接和軟調(diào)試形成智能虛擬控件產(chǎn)品，用戶在儀器拼搭場(chǎng)中調(diào)用智能虛擬控件組裝自己所需要的虛擬儀器。

　　VMIDS開發(fā)系統(tǒng)主要面向非專家類的使用者，相對(duì)于LabVIEW系統(tǒng)，它降低了對(duì)用戶的要求。它將定義儀器的權(quán)利和積木式拼搭儀器的方便留給用戶，而將儀器定義背后的“設(shè)計(jì)”完全交給專家或儀器制造的專業(yè)人員，從而使所有的儀器用戶都能在智能控件化虛擬儀器面前基本處于同一起跑線上。

　　從用戶角度考慮，智能控件化零編程開發(fā)虛擬儀器系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　�。�1）面向用戶提供最終產(chǎn)品，具有很好的開放性。

　�。�2）具有個(gè)性化和簡(jiǎn)潔的界面設(shè)計(jì)。智能虛擬控件的功能是按具體儀器功能要求編寫的非常明確的儀器單元，可從幾種輸入輸出類型演變出幾大類基本控件類型，方便用戶從儀器庫提取基本功能單元和可選儀器單元，快速組建滿足需求的儀器系統(tǒng)。

　　（3）可擴(kuò)展開發(fā)基于智能控件的虛擬儀器。用戶可將自定義的功能以動(dòng)態(tài)庫提交給系統(tǒng)，融入開發(fā)平臺(tái)開發(fā)自己的測(cè)試儀器，從組建到裝配，開發(fā)和使用都十分方便。

　　智能控件化虛擬儀器的開發(fā)

　　智能控件化虛擬儀器的開發(fā)，核心是智能虛擬控件的形成和儀器的拼搭。虛擬形象控件是儀器的外在形式，交互操作的窗口，功能集是儀器的靈魂。1所示為秦氏模型智能虛擬控件的形成原理。

　　為將儀器功能的數(shù)學(xué)模型編制為程序，形成相應(yīng)的功能軟件，必須找到每個(gè)數(shù)學(xué)模型的算法，然后將各功能數(shù)學(xué)模型編制成相應(yīng)的程序，形成控件的功能庫。

　　非智能虛擬控件在相應(yīng)部位經(jīng)“功能賦予”、“測(cè)試融合”后便形成帶有儀器功能的單元―――智能虛擬控件。

　　然后從控件庫中調(diào)用相應(yīng)的智能虛擬控件，在智能控件化VMIDS儀器開發(fā)系統(tǒng)的儀器拼搭場(chǎng)中拼搭出所需的測(cè)試儀器，便實(shí)現(xiàn)了在計(jì)算機(jī)中智能控件化虛擬儀器的設(shè)計(jì)與制造。

　　智能控件化虛擬儀器的開發(fā)將儀器的功能、性能、控制關(guān)系等全部有機(jī)地融合于一個(gè)或幾個(gè)控件中，使虛擬儀器的開發(fā)從整機(jī)演變?yōu)椴考�，�?gòu)建出的智能控件化虛擬儀器具有不同用戶的個(gè)性化，充分體現(xiàn)用戶的參與性，完全針對(duì)不同用戶需要，無任何功能冗余。

　　智能控件化虛擬儀器的應(yīng)用將智能控件化虛擬儀器應(yīng)用于鉆井振動(dòng)篩的動(dòng)態(tài)特性檢測(cè)過程中，就是從信號(hào)拾取、模/數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集到時(shí)域、頻域和幅值域等若干變換域中對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，在積木式拼搭虛擬儀器過程中可完全按照振動(dòng)篩測(cè)試功能要求，給智能虛擬控件賦予特定的功能和參數(shù)值，以及儀器面板的組成，來組建滿足振動(dòng)篩動(dòng)態(tài)檢測(cè)要求的智能控件化虛擬測(cè)試儀。

　　振動(dòng)篩固有頻率的測(cè)定傳遞函數(shù)響應(yīng)FFT法檢測(cè)振動(dòng)篩固有頻率。用橡膠錘敲擊激振篩箱橫梁，傳感器測(cè)取振動(dòng)信號(hào)，在智能控件化虛擬儀中建立示波、記錄功能，記錄該敲擊瞬態(tài)激振信號(hào)。對(duì)測(cè)取的信號(hào)作幅值譜或功率譜分析，即得該振動(dòng)信號(hào)的工作頻率，即系統(tǒng)的一階固有頻率。

　　實(shí)測(cè)時(shí)為提高測(cè)試可靠性，避免以點(diǎn)帶面，需進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均處理。因而應(yīng)在不同位置安裝不同類型的傳感器，采用多通道同時(shí)檢測(cè)。智能控件化虛擬儀器可方便地滿足這一要求。儀器功能設(shè)定多通道同時(shí)采集記錄的功能函數(shù)，再經(jīng)通道分離后對(duì)各通道信號(hào)作FFT分析即可得各通道信號(hào)的幅值譜。按以上功能構(gòu)建各功能函數(shù)，在儀器拼搭場(chǎng)中經(jīng)測(cè)試融合后便可組建出用于檢測(cè)振動(dòng)篩固有頻率的智能控件化FFT分析儀。該測(cè)試儀具有了對(duì)振動(dòng)篩信號(hào)進(jìn)行FFT分析所需時(shí)域波形分析、時(shí)域統(tǒng)計(jì)分析、幅值域分析、頻譜分析等多種主要分析功能及必要的輔助功能。

　　測(cè)試用電渦流式位移、垂直速度和應(yīng)變式加速度3種傳感器，檢測(cè)信號(hào)經(jīng)3個(gè)通道同時(shí)輸入智能控件化虛擬儀器進(jìn)行示波和記錄，多通道分離出各傳感器單通道信號(hào)，利用拼搭出的FFT分析儀即可得其幅值譜。對(duì)3種傳感器各通道信號(hào)所做幅值譜分析見2.

　　圖中顯示了振動(dòng)信號(hào)各階頻率下的幅值。從3種傳感器幅值譜圖可看出，用位移、速度傳感器得到的幅值譜信號(hào)比較干凈，加速度傳感器所測(cè)信號(hào)雖時(shí)域波形較好但幅頻分析特性不明顯。由此可知：測(cè)定系統(tǒng)固有頻率時(shí)選用位移、速度傳感器較好。另外，從3種傳感器在相同測(cè)試條件下的測(cè)試效果比較，還可鑒定測(cè)試信號(hào)的一致性，得到測(cè)試系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)特性，提高測(cè)試的效率和可靠性。

　　篩箱運(yùn)動(dòng)軌跡的測(cè)定振動(dòng)篩檢測(cè)GB/ T11648 - 89規(guī)定：“在篩箱激振器軸線兩端安裝互成90°的加速度傳感器，然后測(cè)出垂直與水平方向的速度和位移量，按要求判斷篩箱點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡”。振動(dòng)篩箱運(yùn)動(dòng)軌跡測(cè)定時(shí)，測(cè)取互相垂直的兩路加速度響應(yīng)信號(hào)，濾波后經(jīng)中間轉(zhuǎn)換放大積分線路2次積分后得位移信號(hào)，李薩如圖形合成即可得該測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)軌跡。篩箱運(yùn)動(dòng)軌跡的測(cè)定，關(guān)鍵是要保證所測(cè)兩路信號(hào)的同步性，然后才能對(duì)其合成得出真實(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡。

　　智能控件化虛擬儀器可在軟硬件方面同時(shí)保證所測(cè)信號(hào)的同步性，能準(zhǔn)確測(cè)量篩箱特征點(diǎn)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡。設(shè)定示波通道數(shù)為2 ，在智能控件化虛擬儀器中同時(shí)記錄兩路振動(dòng)信號(hào)，（a）為智能控件化虛擬儀器測(cè)試振動(dòng)篩前端點(diǎn)的垂直和水平信號(hào)經(jīng)濾波后的時(shí)域波形；1通道為x方向時(shí)域波形，2通道為y方向時(shí)域波形，為其X― Y合成的運(yùn)動(dòng)軌跡。由振動(dòng)篩信號(hào)運(yùn)動(dòng)軌跡X - Y合成圖可判定該振動(dòng)篩箱的運(yùn)動(dòng)軌跡為一比較理想的橢圓，與設(shè)計(jì)要求一致。利（a）兩測(cè)試通道同時(shí)顯示時(shí)域波形（b）兩測(cè)試通道X - Y顯示用組建的智能控件化虛擬儀器，可以方便地對(duì)振動(dòng)篩的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行真實(shí)、準(zhǔn)確的測(cè)定，從而提高測(cè)試的效率和可靠性。

　　結(jié)束

　　基于秦氏模型智能控件化虛擬儀器從整體到部件的思想、簡(jiǎn)單的儀器開發(fā)組建過程、直接面向最終用戶的特點(diǎn)，使智能控件化虛擬儀器在提高測(cè)試的效率、精度及測(cè)試系統(tǒng)的性價(jià)比等方面都顯示了極大的優(yōu)越性。同時(shí)，計(jì)算機(jī)高速運(yùn)算和大規(guī)模存儲(chǔ)信號(hào)數(shù)據(jù)的能力，給測(cè)試工作帶來極大的方便并提高了信號(hào)分析處理效率。智能控件化虛擬儀器這一極富創(chuàng)造性的儀器模式表現(xiàn)出的極大生命力，將使虛擬儀器的設(shè)計(jì)和制造進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段。

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