引言 繼電器是自動控制系統(tǒng)、遙控遙測系統(tǒng)和通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件之一,它廣泛應(yīng)用于航空、航天、電子、通信、機(jī)械等裝備中,繼電器的可靠性直接影響到由其組成的設(shè)備、系統(tǒng)的可靠性,繼電器的測試是保證其可靠性的重要技術(shù),因此,必須對繼電器的特性參數(shù)進(jìn)行檢測,以達(dá)到預(yù)期要求。傳統(tǒng)的測試儀器功能單一、體積龐大、靈活性差、不易集成,已經(jīng)很難滿足實(shí)際測量工作中多樣性、多功能的需要。 而虛擬儀器概念的出現(xiàn)解決此問題。 1 虛擬儀器介紹 1.1 虛擬儀器概念 虛擬儀器（Virtual Instruments ,簡稱VI） ,是美國國家儀器公司（National Instruments Corp1 簡稱NI）基于“軟件即是儀器”的核心思想于1986 年提出的全新概念。即在以計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺上,測試功能由用戶自定義、由測試軟件實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。其實(shí)質(zhì)是利用計(jì)算機(jī)顯示器的顯示功能來模擬傳統(tǒng)儀器的控制面板,以多種形式表達(dá)輸出結(jié)果; 利用I/ O 接口設(shè)備完成信號的采集與控制;利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的軟件功能實(shí)現(xiàn)信號數(shù)據(jù)的運(yùn)算、分析和處理,從而完成各種測試功能的一各計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)。它是融合電子測量、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的新型測量技術(shù),在降低儀器成本的同時,使儀器的靈活性和數(shù)據(jù)處理能力大大提高,是對傳統(tǒng)儀器概念的重大突破。 “虛擬”主要包含兩方面的含義:第一、虛擬儀器的面板是虛擬的:傳統(tǒng)儀器面板上的各種“器件”所完成的功能由虛擬儀器面板上的各種“控件”來實(shí)現(xiàn),如由各種開關(guān)、按鍵、顯示器等實(shí)現(xiàn)儀器電源的“通”、“斷”;被測信號“輸入通道”、“放大倍數(shù)”等參數(shù)設(shè)置;測量結(jié)果的“數(shù)值顯示”、“波形顯示”等。第二、虛擬儀器測量功能是由軟件編程來實(shí)現(xiàn)的:在以PC 機(jī)為核心組成的硬件平臺支持下,通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)儀器的測試功能,而且可以通過不同測試功能的軟件模塊的組合來實(shí)現(xiàn)多種測試功能。 1.2 軟硬件組成 構(gòu)成虛擬儀器的硬件平臺有兩部分: （1） 計(jì)算機(jī):一般為一臺PC 機(jī)或者工作站,它是硬件平臺的核心。（2） I/ O 接口設(shè)備:主要完成被測輸入信號的采集、放大、模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換?？筛鶕?jù)實(shí)際情況采用不同的I/ O 接口硬件設(shè)備, 如數(shù)據(jù)采集卡/ 板（DAQ） 、GPIB、PXI、VXI 總線儀器模塊、串口儀器等。 虛擬儀器軟件由兩大部分構(gòu)成: （1） 應(yīng)用程序:它包含兩個方面的程序,實(shí)現(xiàn)虛擬面板功能的前面板軟件程序和定義儀器測試功能的流程圖軟件程序。（2） I/ O 接口儀器驅(qū)動程序:這類程序用來完成特定外部硬件設(shè)備的擴(kuò)展、驅(qū)動與通信。 目前已經(jīng)有多種虛擬儀器的軟件開發(fā)工具,大體可分為兩類:文本式編程語言,如C、VC + + 、VB、Labwindows/ CVI 等。圖形化編程語言,如LabVIEW、HPVEE 等。其中LabVIEW應(yīng)用最廣。 2 基于虛擬儀器的繼電器動作特性測試 2.1 測試原理 繼電器的動作特性是指繼電器動作值的測定（包括吸合電壓與釋放電壓） ,其中吸合電壓是指能使其電磁系統(tǒng)的銜鐵可靠吸合到最終位置的最小電壓,釋放電壓指使其電磁系統(tǒng)的銜鐵可靠釋放至起始位置的最高電壓。本系統(tǒng)以LabVIEW為軟件開發(fā)平臺,用研華PCL-818HG采集卡控制線圈電壓變化同時監(jiān)測觸點(diǎn)動作狀態(tài)。 PCL2818HG的數(shù)字量輸出控制電動調(diào)壓器的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)繼電器線圈電壓的漸增/ 減變化,當(dāng)達(dá)到吸合/ 斷開電壓值時,繼電器觸點(diǎn)吸合/ 斷開,由PCL-818HG的模擬輸入通道實(shí)時采集線圈電壓、用數(shù)字輸入通道監(jiān)測觸點(diǎn)動作狀態(tài)（見圖1） 。 2.2 軟硬件實(shí)現(xiàn) 采用NI 公司采集卡在LabVIEW開發(fā)平臺上集成的測試系統(tǒng)在工控領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛,介紹文章也比較多,本文另外介紹一種采用研華PCL-818HG采集卡在LabVIEW 開發(fā)平臺上集成的測試系統(tǒng)應(yīng)用,此卡為12 位內(nèi)插式ISA 總線多功能高增益數(shù)據(jù)采集卡,16 路單端AI、1 路AO、16 路DI/ O ,性能穩(wěn)定且?guī)abVIEW驅(qū)動。 用LabVIEW做好的程序稱作一個VI ,由前面板和程序框圖構(gòu)成,前者即用戶界面相當(dāng)于儀器面板,由各種控件和顯示件組成; 后者是以圖形表示的LabVIEW程序源代碼,由若干個節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)端口和連線組成,是實(shí)現(xiàn)儀器功能的程序?qū)嶓w。LabVIEW 作為數(shù)據(jù)流語言,與控制程序語言（如Basic 、C） 的逐步執(zhí)行不同,它是當(dāng)且僅當(dāng)節(jié)點(diǎn)的所有輸入端口的數(shù)據(jù)全部到達(dá)時,才被執(zhí)行。因此又可以多個節(jié)點(diǎn)同步執(zhí)行,即實(shí)現(xiàn)并行,提高程序的執(zhí)行效率。 在LabVIEW環(huán)境下安裝PCL-818HG驅(qū)動后,即在功能模板的用戶自定義中增加相應(yīng)的節(jié)點(diǎn),用戶即可使用這些節(jié)點(diǎn)來直接驅(qū)動板卡從而實(shí)現(xiàn)采集和控制,用功能模板中的功能節(jié)點(diǎn)可很方便地進(jìn)行編程（見圖2） 。下圖為本程序用到的幾個驅(qū)動節(jié)點(diǎn)。 前面板如圖3，程序框圖如圖4。 本程序用DioWritePortByte1.vi 節(jié)點(diǎn)控制電動調(diào)壓器的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)線圈電壓的升降控制,用DioReadPortByte1.vi 實(shí)時讀取各觸點(diǎn)狀態(tài),并以圖形化的形式在儀器面板上顯示。當(dāng)程序檢測到任一觸點(diǎn)發(fā)生狀態(tài)改變或用戶手動按下保存數(shù)據(jù)按鈕時, 事件結(jié)構(gòu)就會觸發(fā)保存程序執(zhí)行,即按用戶輸入保存路徑將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以文本、word 或excel 格式保存（用戶只需確定文件的后綴,如.txt 、.word、.excel） ,以方便用戶在線或離線對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。 3 結(jié)論 用匯編、VB、VC 等文本編程語言集成系統(tǒng),用戶必須熟悉這些語言復(fù)雜的應(yīng)用,而本系統(tǒng)象畫流程圖一樣將程序“畫”出來,且界面更生動靈活、性能可靠,突出圖形化編程語言的優(yōu)勢,在繼電器性能測試中得到很好的應(yīng)用。通過對本課題的研究,認(rèn)識到虛擬儀器技術(shù)不僅可簡化儀器系統(tǒng)結(jié)構(gòu),而且能有效地降低生產(chǎn)成本和縮短開發(fā)周期。以PC 機(jī)為基礎(chǔ)的虛擬儀器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),它不僅具有高檔儀器的測量性能,又能很好地滿足測量需求的多樣性,是一種特別適合我國國情的虛擬儀器設(shè)計(jì)方案。