虚拟仪器技术在石油测试设备中的应用

虚拟仪器技术在石油测试设备中的应用
在石油测试系统中引入虚拟仪器技术能够进一步提高测试系统的智能性和灵活性。

本文对虚拟仪器技术进行了简要的介绍，并分析了虚拟机技术在手测试设备中的具体应用，供相关人员参考。

标签：石油测试设备；虚拟仪器；测试系统
在石油工业中，虚拟仪器技术发挥了越来越重要的作用。

上世纪50年代我国诞生了第一代模拟仪器，包括指针式万用表、晶体管电压表等，并得到了广泛的应用。

上世纪70年代我国又诞生了第二代数字化仪器，包括数字电压表和数字频率计等，测试精度和响应速度都得到了很大的提高。

随着科技的发展，虚拟仪器技术也得到长足的发展，并在石油测试设备中得到广泛的应用。

1 虚拟仪器技术及其优点
上世纪80年代我国已经开始运用智能仪器，结合计算机技术和电子仪器技术，实现了对数据的自动逻辑判断、运算、存储和自动测试的功能，测试准确度有了明显的提高。

软件是虚拟仪器技术的核心，以计算机本身的数据处理存储、加工功能为依托。

虚拟仪器，与传统仪器相比具有较多的优点。

虚拟仪器作为集成测试系统能够有效地集成不同的测试仪器功能。

一台虚拟仪器搭配专用硬件板卡，就能够将很多集成仪器的功能集成起来，代替很多复杂和分离的测试仪器。

这样可以降低使用费用，而且操作也更加便利。

与此同时，虚拟仪器技术具有更加灵活的功能，通过一些特制软件，用户的特殊需要也可以得到相应的满足。

虚拟仪器的开发时间和开发费用均低于传统仪器，因此操作和维护都比较便利。

不同的测试结果能够在同一面板上显示出来并且实现自动化操作，对控制的自动化进程进行了有效的优化。

在投入完整的虚拟仪器之后就能够使用软件编码来进行相应的控制和测试，极大的降低了维护和开发的成本[1]。

2 虚拟仪器技术在石油测试设备中的具体应用
在石油测试系统设计中引入虚拟仪器的概念，开发以虚拟仪器技术为基础的石油测试系统。

以计算机的处理能力和资源为依据，用软件对测井信号进行显示、记录和处理。

该测试系统分为获取和采集信号、分析和处理信号、输出和显示结果三大部分。

硬件主要负责获取和采集信号，并对信号进行转化。

计算机软件能够对信号进行有效的处理，并由外围设备和计算机显示和输出信号处理的结果[2]。

2.1 系统的硬件电路
以虚拟仪器技术为基础的石油测试系统在对物理信号进行测量前，主要由传感器对物理信号进行转化，使其成为计算机可以识别和处理的电信号。

电信号的特点在于对噪声敏感、幅度较低，需要进行滤波和调制，然后再转化为数字格式。

当前数据采集卡已经具有比较完善的功能，考虑到测井仪器供电具有一定的特殊性，为了完成信号到合和分离还需要增加一些电路。

保护电路和电脑分离会将测井仪器的信号送进多路选择器，各种信息都由脉冲信号进行记录。

数字信号处理器会对脉冲信号进行计数，并采集当前值，或者进行时间采样。

在处理之前，要对编码信号和模拟信号进行转化，使其成为数字信号。

数字信号处理技术可以选择小波分析技术，应用软件模块来完成消噪、滤波，不再配备不同的硬件电路板。

模拟信号能够对物理信息进行反应，或者直接记录。

实时采集是石油测井仪器的一个重要使用要求，为了满足传输率的要求，不能使用普通的串口通信，因此在本系统中运用了串行总线接口技术（USB）[3]。

2.2 系统的软件设计
作为虚拟仪器技术的核心内容，该系统的软件分为两个主要组成部分：I/O 接口仪器驱动程序、应用程序。

应用程序又分为测试功能流程图进行定义的软件程序，和对虚拟面板功能进行实现的软件程序，两个部分。

I/O接口仪器驱动程序的主要作用在于，对外部硬件设备的通信、驱动和扩展功能进行实现。

在当前的技术条件下有两种虚拟仪器开发软件平台：图形化编辑语言、文本编辑语言，其各有优缺点。

图形化编辑语言的优点在于开发效率高、直观性强、编程简单，文本编程语言的优点在于具有较强的灵活性、能够便利地添加功能。

本系统处理模块和虚拟空间的设计中主要使用的是图形化语言开发平台中的LabVIEW。

该平台的编程环境比较复杂、功能强大，该开发平台具有较多的函数库和虚拟仪器，使用较为便利，开发效率较高。

对石油测试系统的软件设计包括两个方面：设计应用程序、设计带有USB接口的驱动程序。

根据实际需要，应用程序可以分为频谱分析仪子系统1个、虚拟示波器系统1个、检测子系统4个。

只需将需要测试的项目名称输入主面板就可以打开相应的测试面板进行测试。

每个子系统都具有不同的功能，因此需要不同的软件流程。

每个项目都具有基本类似的检测流程，但其使用的子VI不完全相同，VI指的是在虚拟仪器。

对于系统中一些完全独立的过程，可以将其设计成为不同的子VI，从而使软件设计就更强的模块化和程式化，使程序的可读性得到增强。

在这一时间段内，测试系统都能够及时的记录脉冲信号的计数值，然后进行曲线拟合，将其在屏幕上进行显示，具有很强的直观性。

同时系统也能够精确地记录模拟信号的幅度，并对模拟信号进行有效的消噪、带通滤波、低通、高通处理，软件会有效地转化数字化后的信号，并对其进行图像显示。

带有USB接口的驱动程序主要是用来对用户界面和仪器进行连接，该开发平台可供用户使用的传统的GPIB函数、VI包括串口通信函数、标准VISA I/O 函数等。

该系统使用了CIN接口技术来编写驱动程序，驱动程序的所有功能函数都能够通过C语言得以实现。

3 结语
在石油测试设备中应用虚拟仪器技术，开发以虚拟仪器技术为基础的是要测试系统，能够对传统石油测试系统进行有效的优化，在一个硬件平台上对仪器的调试进行有效的集成，极大地简化了开发环节，也使硬件电路的重复设计得到了有效的减少。

通过应用计算机的处理能力和计算能力，以及数字信号处理技术，能够使石油测试设备的集成度和智能化得到有效的提高，充分发挥虚拟仪器技术的优势，具有广阔的应用前景。

参考文献：
[1]韦秀瑜，马晓磊，刘桂莲.虚拟仪器技术在石油化工检测中的应用方式及前景分析[J].化工管理.2014（18）.
[2]耿卫江.基于计算机的虚拟仪器技术的设计与应用[J].信息技术与信息化.2015（07）.
[3]武杰.不断发展中的虚拟仪器技术[J].科技资讯.2013（30）.。