岩石模型大型虚拟仪器库开发系统

　　0　引言

　　从20世纪80年代中期美国推出虚拟仪器(virtual instrument,VI)以来,虚拟仪器已经得到了广泛的认同,传统的以硬件为基础的机械测试测量仪器正逐渐被虚拟仪器所取代。开发虚拟仪器的方法也从最初的使用文本式编程语言编写,到后来出现图形化开发系统,至今已产生了LabVIEW、HPVEE等国际上流行的开发系统,在虚拟智能测试方面积累了相当的资源。近几年,秦树人等[1]成功开发了零编程开发系统,将用户从复杂的编程或连线中解放出来,智能虚拟控件的实现也使得测试仪器从传统的整机演变为部件[2]。自此,虚拟仪器的开发已变得越来越简单。但是,要有效地开发出功能齐全、方便使用的虚拟仪器,仍然需要开发者具备一定的技术背景,这就限制了虚拟仪器在工业界使用的灵活性的充分发挥。

　　本文对岩石模型大型虚拟仪器库进行了深入研究,希望能够在此大型仪器库中将虚拟仪器的自拼搭、自演化变为现实。

　　1　岩石模型

　　岩石模型是一个包含有界无限种测试仪器的仪器库的物理模型。所谓有界无限就是指机械测试是一个界,只要在这个界内任何测试功能或仪器都将包含或可添加至这一系统(岩石模型)中。由于该模型是建立在类似岩石一样的多层结构内的(图1),因此称此模型为岩石模型。

　　在岩石模型的岩层中注入各种类型和用途的机械测试仪器,便形成一个面向机械测试仪器的大型仪器库。如该岩层中没有包含用户所需的仪器,则可用该岩层中的开发系统自行生成。

　　岩石模型的岩层中分布着大量的仪器资源,包括:已经拼搭好的可立即使用的机械类测试仪器;具有一般虚拟控件所具有的颜色、形状、大小、真实感等属性,并能被测试功能所激活的智能虚拟控件[1-3];许多测试功能模块。每个岩层包含某一类型的仪器资源,比如第n层包含多通道记忆示波器、单通道FFT分析仪、传递相干分析仪、小波变换分析仪等仪器以及构成这些仪器的软件功能模块,均为通用信号处理仪器资源,如图2所示。这些仪器资源既可以立即提供给用户使用,也可以也可以作为虚拟仪器智能开发系统的加工原料。比如岩层中已经包含了智能虚拟显示器,则当系统在需要实现显示功能的时候就可以调用这部分软件资源。

　　岩石模型大型虚拟仪器库中蕴涵的丰富资源,为虚拟仪器智能开发系统的产生提供了前提条件。

　　2　基于岩石模型的虚拟仪器智能开发系统模型

　　由于智能系统能感知环境,获取经验,将经验证的经验转换为规则进而形成理论,并在不确定环境中实施合适动作,而且随着计算能力的增强和在复杂环境中感知、决策和动作的知识积累,因此,智能系统可以得到演化[4]。为了利用岩石模型大型虚拟仪器库中丰富的资源,在该仪器库的仪器开发系统中实现虚拟测试仪器的自拼搭及自演化,笔者引入了智能系统的概念。本文所述的智能开发系统能利用仪器库中的现有资源,加上从仪器拼搭实例中抽象出的拼搭经验以及机械测试行业的各种测试仪器的基本功能的知识库,自主拼搭出完整可用的机械测试仪器。