可重构动态集成测量方法研究

论文摘要

随着计算机技术和通讯总线技术的迅猛发展,新的测量理论、测量方法、测量领域和新的仪器结构不断出现,特别是以计算机为核心的仪器系统与软件的可重构技术的紧密结合,使得仪器的概念发生了突破性的变化,可重构测量仪器的概念相继而出,而可重构测量随之成为国内外仪器制造业和科研领域研究的热点问题。本文从理论和实践的结合上围绕可重构动态集成测量中的若干问题进行了研究,其主要研究内容及创新之处如下:第一,根据工业测量系统的在系统在线重构和集成要求,提出一种适用于快速在系统测量重构的测量系统平台及其系统架构设计理论和方法。第二,针对现代工业测量中仪器模块的在线重构以及并行数据交换的要求,提出了一种基于波阵面的波阵同步数据和信息交换方法。第三,针对仪器模块在系统动态集成中测量案例的管理,模块与系统的耦合问题,研究了基于XML语言的结构化仪器重构语言XSIRL,解决了仪器模块的在线动态集成耦合问题。第四,针对仪器模块的标准化和资源的可重用性要求,研究满足可重构测量系统平台的智能仪器模块理论及其实现技术,并探讨了在线耦合和系统功能的在系统重组模式。本课题的研究成果采用VC++编程语言以及OpenGL技术构建三维化的智能仪器模块库并通过通讯总线进行信息与数据交换,实现测量系统的优化。在上述研究的基础上,结合工业应用问题,给出了以信号发生器、频谱分析仪以及通风机故障诊断等应用案例,验证了本文研究和提出的方法的可行性和有效性。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题综述
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题的提出
• 1.1.3 课题的目的和意义
• 1.2 本论文相关领域的国内外研究现状
• 1.2.1 可重构技术的研究现状
• 1.2.2 测量仪器的产生与发展概况
• 1.2.3 下一代自动测量系统和仪器技术2.0
• 1.2.4 研究现状总结
• 1.3 本论文的框架和主要研究工作
• 2 可重构动态集成测量方法架构
• 2.1 动态可重构测量定义
• 2.1.1 动态重构定义
• 2.1.2 测量仪器的重构分类和层次
• 2.2 支持可重构测量的系统建模分析
• 2.2.1 建模的基本前提
• 2.2.2 可重构测量仪器技术的特点
• 2.2.3 系统结构建模重点解决的问题
• 2.3 可重构测量仪器系统总体结构
• 2.3.1 可重构测量仪器组成
• 2.3.2 测量仪器的动态重构过程
• 2.4 关键技术
• 2.4.1 关键技术概述
• 2.4.2 动态重构通讯技术
• 2.4.3 结构化仪器重构语言（XSIRL）
• 2.4.4 软件构件化装配的测量仪器结构
• 2.5 本章小结
• 3 测量系统动态重构通讯方法
• 3.1 基于通讯总线的通讯系统
• 3.1.1 通讯总线和智能仪器模块间的外部通讯
• 3.1.2 通讯总线和智能仪器模块间的内部通讯
• 3.2 结构化仪器重构语言的提出
• 3.2.1 XML 概述
• 3.2.2 XML 相关技术
• 3.2.3 XSIRL 在测量仪器中的应用
• 3.3 XSIRL 数据规范
• 3.3.1 智能仪器模块管脚显示层的形式化规约
• 3.3.2 智能仪器模块实现构件的形式化规约
• 3.4 XSIRL 的动态解析器设计
• 3.4.1 XSIRL 动态解析器的工作流程
• 3.4.2 动态测量仪器解析器模型
• 3.5 本章小结
• 4 通讯总线技术和智能仪器模块库的设计
• 4.1 通讯总线介绍
• 4.1.1 通讯总线的提出和目的
• 4.1.2 智能仪器模块的定义
• 4.2 仪器软件构件化技术
• 4.2.1 软件构件技术的出现
• 4.2.2 基于通讯总线构件化的软件模型
• 4.2.3 智能仪器模块库的分类
• 4.3 可重构测量仪器模块库的开发
• 4.3.1 OpenGL 技术简介
• 4.3.2 OpenGL 三维造型技术
• 4.3.3 基于VC 和OpenGL 技术的智能仪器模块库的开发
• 4.4 仪器功能模块库库绘制实例展示
• 4.5 本章小节
• 5 可重构动态集成测量系统的设计与实现
• 5.1 系统框架设计
• 5.1.1 软件运行平台
• 5.1.2 软件功能设计
• 5.1.3 软面板的设计原则
• 5.2 案例分析与实验
• 5.2.1 信号波形发生器
• 5.2.2 通风机故障诊断系统
• 5.3 小结
• 6 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集