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      一、公共光學儀器的概念與特征

        綜觀目前國內外虛擬儀器 ,其中廣泛地應用了以下技術 : 1 系統集成和總線技術 一種情況是 ,將儀器儀表設計成為PC機的I/O插卡 ,直接插入計算機的I/O擴 展槽中 ,這樣可將不同儀器儀表集成于一個系統 ,大大降低成本 .典型的系統是以 PC機為基本框架平臺 ,將存儲器、邏輯分析儀、任意函數發生器、數字萬用表、 頻率計以及各種類型的專用器件、儀器等針對要求進行功能取舍和優化而集成為一 塊塊的儀器插卡 ,直接插入PC機的I/O擴展槽中 ,由此而組成具有多種功能的 集成化儀器儀表 .所有的這些儀器插卡均在符合統一標準的軟件支持下操作 ,共享 計算機資源 .另一種則是做成具有總線結構的測試儀器的主機板 ,在總線底板插槽 上插入模擬量輸入 /輸出、數字量輸入 /輸出、頻率或脈沖量輸入 /輸出等功能插 件 ,可組成具有不同規模和功能的測試系統 ,測控機箱與計算機通過互連總線相連 ,各測試設備與計算機網絡通過現場總線相連 ,從而構成一個自動測控系統 .總線 技術在虛擬儀器中得以廣泛應用 ,如在控制系統機箱底板中 ,通常采用總線標準有 :STD總線、CAMAC總線和ISA總線 (現已處于逐漸淘汰狀態 );PCI 、CompactPCI、PXI總線 ;VXI總線等 .測控機箱與計算機的互連 的總線有并行總線 (如IEEE488通用接口總線和ANSIX3 3 1 - 1 986S CSI總線、MXI總線 ),串行總線 (如RS - 2 3 2C、RS - 485、USB 和IEEE1 3 94總線 )等 .

          濾波技術從測試現場采集到的信號中包含有對數據處理有用的信號、無用信號和噪聲 ,濾波 的目的是從信號中提取有用的信號 .在自動測控儀器系統中濾波器廣泛地采用了模 擬和數字濾波兩種形式 . 模擬濾波器是一種選頻裝置 ,可使信號中指定的頻率成分通過 ,其他頻率成分被衰 減 .模擬濾波器可分為有源和無源濾波兩種 ,無源濾波器結構簡單 ,但在多級使用 時 ,由于級間耦合的影響 ,效果差 ,信號幅值逐級減弱 ,因此 ,對于電壓、電骶鵟n較小的測試信號 ,使用有源濾波器效果較好 .數字濾波指的是通過一定的計算機等 程序減少干擾的比重 ,提高信號 /干擾比 .一般可分為時域濾波和頻域濾波 .常采 用的濾波方法有限幅濾波、中值濾波、算術平均濾波、去極值平均濾波、加權平均 濾波、遞推平均濾波和低通濾波等 .中值濾波的應用非常廣泛 ,它是對某一種被測 參數進行若干次采樣 ,然后將這些采樣進行排序 ,選取中間位置的采樣值為有效值 ,其特點是在濾除隨機脈沖噪聲的同時 ,能較好地保護信號細節,為了滿足系統快 速性的要求 ,人們又提出了快速中值濾波的算法.為解決信號的非平均性 ,人們提 出了自適應濾波法,它是根據信號的特征 ,自動調整濾波器的結構 ,直接從原始輸 入信號出發進行濾波 . 3 無紙記錄數據壓縮技術 由于測量過程中有大量的信息 ,如何以最少的數據記錄最大的信息量 ,是個人儀器 系統設計中一個重要的問題 ,甚至是致命性的問題 .在虛擬儀器中 ,由于計算機和 存儲設備的使用 ,可實現無紙記錄 ,具有存儲再現功能 . 4 數據處理技術 對采集數據的處理不僅僅是作常規的分析計算 ,而且包括特征參數的提取 .這些技 術的實現大多依賴于具體問題的具體算法 .現代虛擬儀器大多帶有簡單的“專家系 統” ,可以實時作出診斷. 5 中斷技術 由于測試中許多數據的采集需實時進行 ,故在虛擬儀器中廣泛采用中斷技術以滿足 各種實時測量的要求 .在某些專用測量儀器中 ,需周期性定時采集某些信號量 ,因 此 ,定時中斷技術得到了廣泛運用 . 6 通道和虛擬通道技術 通道是一種專用處理部件 ,它能控制一臺或多臺外設工作 ,負責外部設備和主存之 間的信息傳輸 ,它一旦被啟動就能獨立于CPU和通道并行操作 ,而且CPU和各 種外部設備也能并行操作 .早期的PC測試系統中廣泛采用通道技術 ,隨著PC機 性能不斷提高 ,可編程器件的發展 ,特別是CPU性能的提高 ,軟件技術的發展 ,越來越多地采用虛擬通道技術 ,即由主CPU承擔原來通道技術中專用處理部件 的部分功能 ,由CPU和外部可編程器共同構成虛擬通道 ,這樣使自動測試系統的 硬件結構進一步得到簡化 . 7 多道程序設計技術 所謂多道程序就是在內存中同時存放著幾道用戶程序 ,系統為每道程序提供獨立的 工作環境 ,即獨立的存儲空間、獨立的文件和其它的系統資源 ,以防止應用程序間 的相互影響 ,并控制各道同步或異步運行 ,從而有效地處理多個隨機事件 . 8 交互式技術 PC機是一典型的交互式計算機 ,因此基于PC的虛擬儀器一般具有交互性 ,以便 于人工干預測試過程 ,使測試過程更具有靈活性 . 9 屏幕管理技術 多窗口圖形界面 ,圖形表格輸出 ,可直觀操作和讀數 . 1 0 網絡通信技術 虛擬儀器作為網絡的一個結點接入網絡 ,以便上一級管理計算機的統一控制 ,同時 利用網絡通信技術可發展成為虛擬實驗室或實驗中心

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