虛擬儀器在雜散電流監(jiān)測中的應(yīng)用研究

李德臣　仇　煜　陶敏杰　楊舒程　郭公斌　曹　雯

摘要：本文簡要介紹了英國TiePie公司生產(chǎn)的虛擬儀器HS801及其動態(tài)鏈接庫。以雜散電流監(jiān)測軟件的開發(fā)為例，詳細(xì)介紹了利用動態(tài)連接庫對HS801進(jìn)行二次開發(fā)與應(yīng)用的方法。

關(guān)鍵詞：虛擬儀器 動態(tài)鏈接庫 HS80 Delphi 二次開發(fā)

0 引言

虛擬儀器技術(shù)是儀器儀表技術(shù)發(fā)展的最新階段，代表了現(xiàn)代測量技術(shù)的發(fā)展方向。它充分利用現(xiàn)有計算機(jī)資源，配以獨特設(shè)計的儀器硬件和專用軟件，實現(xiàn)普通儀器的全部功能及一些在普通儀器上無法實現(xiàn)的特殊功能，功能多樣，測量準(zhǔn)確，操作方便，在現(xiàn)代測量和監(jiān)測監(jiān)控等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。虛擬儀器HS801是我校世行貸款引進(jìn)實驗設(shè)備，具有高速的硬件采集系統(tǒng)和完備的動態(tài)鏈接庫。本文介紹了基于虛擬儀器HS801的雜散電流監(jiān)測軟件的功能和設(shè)計思路。軟件開發(fā)工具采用針對Windows平臺的Delphi語言。

1 虛擬儀器HS801簡介

虛擬儀器HS801由英國Tiepie公司開發(fā)。具有2個模擬輸入通道和1個模擬輸出通道，通過并口與計算機(jī)相連。HS801的最大采樣速率為100MHz/s，A/D轉(zhuǎn)換具有8位的分辨率，輸入范圍是0.1伏（滿刻度）到80伏（滿刻度），并支持測量數(shù)據(jù)的存儲，存儲深度為32K/通道或64K/通道。HS801是一款五合一的虛擬儀器，廠家所提供的軟件功能包括任意信號發(fā)生器、伏特表、頻譜分析儀、數(shù)字存儲示波器和瞬態(tài)記錄儀。其操作簡單，使用方便，所有功能均可通過選擇菜單或工具欄按鈕操作，清晰的軟件結(jié)構(gòu)保證沒有經(jīng)驗的用戶在幾分鐘內(nèi)就可以完成測量。Tiepie公司向用戶提供了基于HS801的標(biāo)準(zhǔn)DLL庫，為虛擬儀器HS801的二次開發(fā)提供了便利條件。

2 HS801在雜散電流中的應(yīng)用

2.1 雜散電流監(jiān)測的必要性 城市軌道交通系統(tǒng)中的雜散電流對地下或地面的金屬構(gòu)件如結(jié)構(gòu)鋼筋、地下管線等產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕。腐蝕不僅造成大量的金屬損失，更為嚴(yán)重的是，由于腐蝕的隱蔽性和突發(fā)性，一旦發(fā)生事故，往往會造成災(zāi)難性的后果。雜散電流監(jiān)測有助于保證地鐵的安全運行?！禖JJ49-92地鐵雜散電流腐蝕防護(hù)技術(shù)規(guī)程》將極化電壓作為衡量雜散電流腐蝕危害程度的重要指標(biāo)，并且給出了該指標(biāo)的最大正向偏移平均值。為此，筆者利用Delphi通過調(diào)用動態(tài)鏈接庫函數(shù)對HS801進(jìn)行二次開發(fā)，設(shè)計了基于HS801的雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 雜散電流監(jiān)測軟件 該軟件主要包括初始化儀器、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)動態(tài)存儲、數(shù)據(jù)分析以及關(guān)閉儀器等幾部分。軟件流程圖如圖2所示。

2.2.1 初始化儀器。初始化過程通過調(diào)用動態(tài)連接庫中的函數(shù)，實現(xiàn)對儀器的常規(guī)設(shè)定。初始化隊HS801的穩(wěn)定工作是極其重要的。

2.2.2 數(shù)據(jù)采集與波形顯示。當(dāng)測量鍵按下后，計算機(jī)啟動HS801進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。HS801會將采集來的數(shù)據(jù)放到硬件的緩存中。當(dāng)Delphi通過并口向硬件發(fā)出啟動測量命令時，數(shù)據(jù)才被傳送到到計算機(jī)。本軟件通過Delphi中的Timer控件實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送，每隔一定時間執(zhí)行一次啟動測量命令。采集的數(shù)據(jù)以波形的方式顯示。首先，確定軟件使用者選用的測量通道以及圖形繪制的方式（即僅繪制通道一，僅繪制通道二或兩通道皆畫）。然后，根據(jù)采樣長度設(shè)定繪圖控件的內(nèi)部坐標(biāo)，為做到繪制過程簡單，將坐標(biāo)橫軸的長度和采樣長度保持一致。最后，調(diào)用Delphi中繪圖命令繪制圖形。以通道一的波形繪制為例。使繪圖筆顏色為檸檬對應(yīng)通道一波形，設(shè)定繪圖控件PaintBox坐標(biāo)系中X軸長度設(shè)為512（通道一的采樣長度為512）。然后將首點移到顯示原點（即控件左側(cè)中間位置）后，通過循環(huán)逐一調(diào)入數(shù)據(jù)，使用Delphi中LineTo方法將采樣點一一連線，生成波形。

2.2.3 數(shù)據(jù)的存儲與分析。本軟件采用了數(shù)據(jù)實時存儲，將數(shù)據(jù)存儲到一個Excel文檔中。Microsoft Office中的Excel處理數(shù)據(jù)的能力已基本滿足本軟件通常使用領(lǐng)域，因而，本軟件數(shù)據(jù)后分析由Excel完成。

2.2.4 關(guān)閉儀器。釋放動態(tài)鏈接庫和關(guān)閉程序。本著“誰分配誰釋放”的原則，關(guān)閉儀器是必須要進(jìn)行的步驟。如果用戶沒有關(guān)閉儀器，則會出現(xiàn)無法關(guān)閉或者內(nèi)存地址錯誤等一系列問題。

3 結(jié)束語

虛擬儀器技術(shù)是雜散電流監(jiān)測的良好選擇。Tiepie公司的HS801具有良好的可靠性。利用動態(tài)鏈接庫對HS801進(jìn)行二次開發(fā)設(shè)計的雜散電流監(jiān)測軟件不僅可以用于研究和實驗，而且可應(yīng)用于雜散電流現(xiàn)場監(jiān)測?，F(xiàn)場測試表明，該軟件運行良好。

參考文獻(xiàn)：

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