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摘要：
介绍了虚拟仪器技术的发展及其软硬件的基本构成，通过虚拟仪器在飞机电子附件维修时应用的实例证明了虚拟仪器在该领域中应用的必要性和良好的应用前景。
并指出在飞机电子附件维修领域中对网络化虚拟仪器是一个重要的发展趋势。
中图分类号：TP29 文献标识符：A
引言
随着计算机软硬件技术、通信技术、测量技术等的飞速发展，将自动测试技术、计算机技术和通信技术结合起来形成虚拟仪器的概念。
它是在采集模块采集到的有序数列的基础上，利用计算机强大的计算能力，采用现代数字信号处理技术，编制不同的软件功能模块，模拟相应的硬件电路，以实现具体的测量功能。
所以，虚拟仪器就具有了很好的扩展性，它可以通过添加功能模块而增加仪器的功能。可见，虚拟仪器与传统的仪器仪表有着本质的差别。
虚拟仪器技术的出现彻底打破了传统仪器由厂家定义、用户无法改变的模式。用户借助通用的仪器硬件平台，调用不同的测试软件，就可以构成不同功能的仪器。它的出现使测量仪器与计算机之间的界线消失，开始了测量仪器的新时代。
虚拟仪器的构成
虚拟仪器通常是由计算机、一定的硬件和应用软件三部分构成的。虚拟仪器的系统组成。
从构成方式讲，有以数据采集板卡（DATA-ACOUISITION BOARDS）和信号条调理部分为硬件来组成的PC- DAQ测试系统，
以GPIB（通用接口总线）、VXI（VME标准总线在仪器领域的扩展）、 PXI（PCI总线的基础上增加了一些仪器领域所特有的总线）、串行总线和现场总线等标准总线仪器为硬件方式组成的GPIB系统、WXI系统、PXI系统、串行总线系统、现场总线系统等，如图1所示∶
图1
2.1 虚拟仪器的硬件系统
（1）计算机系统
PC机或工作站是虚拟仪器系统的核心，它完成数据的处理和结果的显示。利用计算机图形显示技术和多媒体技术，将复杂的数据计算和数据处理推向后台，用数字、曲线、图象、图形、声音等形式提供给用户测控的结果。
（2）接口硬件设备
按照接口硬件的不同，常用的接口系统有∶
1）PC-DAQ（Data Acquisition）系统它是以数据采集板、信号调理电路及计算机为仪器硬件平台组成的插卡式仪器系统，这种系统采用PCI或ISA计算机本身的总线，将数据卡/板插入计算机的插槽中即可，容易普及使用。
2）GPIB系统（General Purpose Interface Bus） GPIB技术是IEEE488标准的虚拟仪器早期的发展阶段，它的出现使电子测量有独立的单台手工操作向大规模自动测试系统发展，典型GPIB系统有一台PC机，一块GPIB接口卡和若干台GPIB式的仪器通过GPIB电缆连接而成。
GPIB测试系统的结构和操作命令简单，适合在要求高精度，但不要求对计算机高速传输的状况下应用。
3）串口系统它是以Serial标准总线仪器与计算机为硬件平台的系统。包括符合RS-232标准的PLC系统和单片机系统。
4）VXI(VME Bus Extension for Instrumentation）系统 它是以WI标准总线仪器模块与计算机为仪器硬件平台的系统。
WI总线是高速计算机总线一VME总线在仪器领域的扩展。由于它具有标准开放、结构紧凑、数据吞吐能力强、定时和同步精确、模块可重复利用、众多仪器厂家支持等优点，很快得到广泛的应用。
5）PXI(PCI Extension for Instrumentation）系统 面向仪器系统的 PCI扩展，是一种由NI公司发布的坚固的基于PC的测量和自动化平台，
PXI结合了 PCI电气总线特性与Compact PCI的坚固性、模块化及Euro card机械封装的特性发展成适用于试验、测量与数据采集场合应用的机械、电子和软件的规范。
PX系统可以将台式PC的性价比优势与PCI总线面向仪器领域的必要扩展完美的结合起来，将形成未来的虚拟仪器平台。
2.2 虚拟仪器的软件系统
软件是虚拟仪器系统的关键，没有软件，也就无从谈起虚拟仪器了，而且，一个性能不良的软件可以使整个虚拟仪器系统崩溃。
目前应用广泛的测控软件均要求具有层次化结构，一般分为驱动层和应用层如图2。
图2
2.2.1 驱动层软件
驱动层软件大致有两种，一种是模块生产厂家提供的现成的硬件驱动程序，通过它用户可以方便地调用硬件，而不用对低层的内存、中断等进行操作，硬件对于用户相当于一个透明的黑匣子。
同时，硬件厂家有时提供面向高级可视化编程语言提供的API应用程序接口程序）函数，为在应用程序中实现各种功能创造了良好的环境。
另外一种驱动软件是用户自制的面向低层的驱动软件，它往往是用户在自制的硬件模块基础之上而编写的程序。
因此，这种程序通常不具备很好的通用性，在开发应用程序时，编程人员需要详细了解驱动程序的接口信息。
但是，同时因为用户只会对想用的功能创建接口，这种自制的驱动程序还具备高效的特点。
2.2.2 应用软件
应用软件是用户实现对数据采集各项内容的主要手段。通过应用软件，用户不但可以对系统各个硬件进行管理，同时还可以进行数据的分析与表达。
目前比较普遍的如∶C/C ，Visual C ，Vi-sual Basic，Delphi，Power Builder等均可作为应用软件的开发环境，而HP VEE，DT VEE，Lab- VIEW，BridgVIEW，labWindows/CVI等则是另一种更为高级的、可视的软件开发平台，特别适于数据采集和控制方面的应用。
根据有关报道证明，采用LabVIEW语言开发的数据采集系统要比C语言生产效率提高12倍，因此，专家预言，以直观的图形开发系统是未来的发展方向。
虚拟仪器在飞机电子附件维修中的应用
正如前面所介绍的那样，由于虚拟仪器所具有的特点，使得越来越多的人们开始研究并把虚拟仪器应用到不同的领域之中。
下面简要介绍虚拟仪器的几方面功能，以及虚拟仪器在飞机电子附件维修中的应用前景。
首先，虚拟仪器可以进行一些基本物理量的测量，譬如∶电压，电流，电阻，角度等，还可以测量一些数字信号及对ARINC总线通信的测量，
这样，虚拟仪器在飞机电子附件维修中，可以完成取代以往使用的各种表计，实现物理量的综合显示，而且可以实现数据的综合分析，为工作人员排除故障提供重要的参考信息。
其次，利用虚拟仪器强大的网络功能，可以实现维修基地的数据共享，甚至，可以通过网络间接测量，是以往仪器难以具备的功能，其优势是显而易见的。
国内外利用虚拟仪器技术开发的自动测试设备已有很多成功的案例，例如∶法国EADS公司研制的ATEC 6，美国Testek公司生产的TS1650S，以及国内我维修单位研制的HP-ATE，这些设备在飞机维修行业已经得到了广泛的应用，这些设备的基本原理大体相同。
以EADS公司生产的Dedicated Automatic Test Equipment为例进行说明，该设备主要用于维修TDPCU，DPCU，SVDU等电子附件时使用，其硬件的连接如图3.软件系统是用在VISUAL C 环境下集成的ATLAS语言进行编写的。
图3
测试时，将附件连接到Dedicated Automatic Test Equipment上，选择相应程序，计算机就会根据软件的指令调用资源对附件进行测试，测试结束后，工作人员根据测试报告对附件进行维修，直至附件测试全部通过。
结束语
安全一直以来都是民航业的工作重点，因此，对于飞机维修业的要求也会越来越高，而虚拟仪器的准确性与高效性正好满足了这个要求。利用虚拟仪器的高速总线，可以准确测量飞机电子附件的各种物理信息。
可以避免人为误差，也把人力从繁琐、复杂的测量中解放出来，提高了工作效率，缩短了维修周期。
利用虚拟仪器的可扩展性，还可以满足新能力不断开发的需求，同时，减少设备的投资，提高了航空维修业的效益。
随着维修基地局域网的逐步完善，各个维修基地将充分利用这一资源，虚拟仪器的网络化将会应用在行业中，利用虚拟仪器的网络功能，可以简便地实现这一目的。
通过虚拟仪器的联网可以方便地实现系统的综合控制，实现数据共享。
相信随着虚拟仪器技术的日益发展，其在飞机电子附件维修中的应用也会越来越广泛。
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