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在钻井工程中，钻井液是不可缺少的工作流体，其作用体现在携带和悬浮岩屑、稳定井壁和平衡地层压力、冷却和润滑钻头钻具以及传递水动力等方面。钻井液物理性能的好坏直接影响了钻井施工的进度和质量，而且，在实践中的钻井液物理性能的变化也反映了孔底工况的变化。因此，准确、快速地检测到钻井液的性能参数意义重大。这些参数包括：流变性能参数、膨胀性能参数、失水性能参数和润滑性能参数等等。本科题所研制的测试仪器系统就是要实现这四大参数的检测、分析和存储。本文提出了基于数据采集卡的虚拟仪器思想来完成测试系统的设计。它能够实现数据的自动采集、流体模式的识别、数据的自动存储和数据库的支持。
测试系统或仪器主要由三个功能组成：信号的采集与控制、信号的分析和处理、结果的表达和输出。在传统仪器系统中，这些功能块基本上是以硬件或固化的软件形式存在，仪器只能由生产厂家来定义和制造，因此传统仪器设计复杂、灵活性差，而且开发周期长、开发成本昂贵。虚拟仪器(Ⅵ，VirtualInstruments)思想的引入能够很好的解决传统仪器存在的问题。通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合为一体，用软件替代传统仪器中的某些硬件乃至整个仪器，比如，用软件进行信号分析处理，这样不仅可以节省硬件开支，而且缩短了研发时间，减少了设计难度。用户通过软件在屏幕上生成的仪器面板，实现对整个测试系统的操作。虚拟仪器技术是计算机技术和仪器技术相结合的产物，代表了仪器设计的最新发展方向。
根据课题对测试钻井液测试系统的功能要求，本文采用了虚拟仪器的思想，构建了基于数据采集卡的虚拟测试系统，定义为PC-DAQ型。它由传感器、信号调理、数据采集卡、计算机以及其他计算机硬件组成，它能完成对多点、多种随时间变化参量的快速、实时测量，并能进行数据处理、信号分析，由测得的信号求出与研究对象有关的量值或给出其状态的判断。本系统是基于数据采集卡的测试系统，计算机与外部信息(包括数据、状态与控制信息)的传送是通过总线进行的，而且，由于整个信息传输过程都在程序控制下进行，系统总线的控制权属于微处理器，亦即采用了程序控制方式。本文还讨论了数据采集卡的工作原理，并对系统采用的采集卡作了说明。
从某种意义上讲，在虚拟仪器中，软件就是仪器。软件的设计是虚拟测试系统的重要部分。软件设计与其他领域的工程设计一样，也需要有好的方法、好的分析策略等等。面对对象的设计方法是软件工程发展的成果。面对对象是一种全新的认知方法学，它既提供了一般到特殊的演绎手段，比如继承，又提供了从特殊到一般的归纳形式，比如类等。由于是在更高的层次上对事物进行抽象，它带来了软件设计模式的巨大突破。本测试系统软件设计就是在面对对象的思想下完成设计和实现的。虚拟仪器系统软件一般包括上层管理程序和采集卡驱动程序两个部分，根据不同系统的具体要求各个部分又可以分为相应的多个功能模块。为实现本系统的各个模块的功能，我们运用面对对象的分析设计方法提出了系统的类的设计和定义，比如各种流型类、流行识别类、满足不同需要的数据类、提供交互功能的视窗类以及采集卡的驱动管理类等等。另外，本文还给出了专门用于数据采集和数据存储的的线程设计。
虚拟仪器系统软件的开发有多种编程语言或工作平台，我们选择了可视化的编程语言VC++6.0，它提供了完善的面对对象的开发工具。由于系统软件是基于Windows操作系统设计的，本文也对Windows程序设计的相关技术作了介绍。在windows系统的特性中，最让人拍案叫绝的是其消息驱动体系，一切通信都是在通过消息的传递来完成的，窗口可与窗口，用户可与窗口，甚至Windows系统与窗口。系统软件各功能的协调运行也正是基于消息的流动。系统软件设计者还通过自定义消息来协调多线程的工作，以实现软件系统的多任务。
对采集到的测试数据的组织、管理也是系统软件的重要部分。本文根据系统所采用的的数据库技术作了介绍，并提出了使用ADO(ActiveXDataObject)技术实现系统软件对数据库的访问操作。系统采用Access2000作为测试数据的管理系统，其中最关键的部分是数据库模式scheme的设计。本文给出了数据库模式中的五个关系模式：试样描述模式、流变性能参数模式、失水性能参数模式、膨胀性能参数模式和润滑性能参数模式。系统采用ADO技术解决数据库与虚拟测试软件系统的集成问题。ADO是Microsoft数据库应用程序开发的新接口，是建立在OLEDB之上的、基于COMComponentObjectModel组建的高层数据库访问技术，它的采用为数据库接口程序的编制带来了方便。