機(jī)械量綜合測試系統(tǒng)的設(shè)計

段蘭波　張穎

摘 要：國內(nèi)利用LabVIEW虛擬開發(fā)儀器軟件，研制開發(fā)出了一種性價比相對較高的機(jī)械量綜合測試系統(tǒng)。采用LabVIEW虛擬開發(fā)儀器軟件，對數(shù)據(jù)采集卡采集到信息數(shù)據(jù)進(jìn)行有效控制；通過專業(yè)的系統(tǒng)軟件，分析數(shù)據(jù)信息和機(jī)械結(jié)構(gòu)的模態(tài)，完成機(jī)械量綜合測試。這種綜合測試的方法，簡化了模態(tài)分析過程，減少了設(shè)備成本投入，為機(jī)械量綜合測試與分析提供一種實用參考方法。

關(guān)鍵詞：LabVIEW；機(jī)械量；綜合測試系統(tǒng)；設(shè)計

機(jī)械工業(yè)是社會前進(jìn)發(fā)展的主要動力，肩負(fù)著促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)設(shè)備更新發(fā)展的歷史重?fù)?dān)，為各行各業(yè)提供可靠的機(jī)械設(shè)備。利用動態(tài)測試，對機(jī)械運行時的參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測，通過機(jī)器信號和技術(shù)處理進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)變化特征的分析，達(dá)到預(yù)防故障發(fā)生的目的。LabVIEW虛擬開發(fā)儀器軟件，簡化了操作步驟，為機(jī)械操作人員提供科學(xué)的操作要領(lǐng)。

1 機(jī)械量綜合測試的功能構(gòu)成

任何系統(tǒng)離不開硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分，機(jī)械量綜合測試硬件主要有工業(yè)微型計算機(jī)、信號處理器、數(shù)據(jù)采集卡、傳感器，利用傳感器獲取機(jī)械參量。根據(jù)檢測任務(wù)的要求，通過數(shù)據(jù)采集卡和PCI總線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)終端進(jìn)行處理，選取科學(xué)的數(shù)據(jù)采集處理硬件進(jìn)行安裝，合理設(shè)置運行系統(tǒng)，實現(xiàn)高速信息傳輸、多種數(shù)據(jù)采樣、多種觸發(fā)、信息數(shù)據(jù)存儲與計算機(jī)之間的信息交互。當(dāng)對數(shù)據(jù)采集卡模擬信號輸入時，是以一個共同接地點，作為參考點進(jìn)行單端輸入，適用于高電平的信號輸入、信號源與采集端間的短距離信號傳輸，而共享的公共參考點必須是一個統(tǒng)一的信號輸入，不然就只能采用分次輸入。LabVIEW虛擬開發(fā)儀器軟件，采用LabVIEW軟件進(jìn)行部分開發(fā)設(shè)計，采用Matlab編程軟件，開展部分運算的數(shù)學(xué)模型。

根據(jù)數(shù)據(jù)流的工作應(yīng)用原理，虛擬綜合檢測以機(jī)械參量等作為物理信號，再由傳感器進(jìn)行檢測，再轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮有盘?，?jīng)過電路信號調(diào)理之后，再見過數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)信號采集，存入微機(jī)內(nèi)存系統(tǒng)，在應(yīng)用程序下進(jìn)行一系列的處理控制，要根據(jù)數(shù)據(jù)信息的采樣精度和采樣率的要求選用合適的采集卡通道，同時采集多路參量信號。

2 機(jī)械量綜合測試的系統(tǒng)設(shè)計

2.1 機(jī)械量綜合測試系統(tǒng)的硬件設(shè)計

機(jī)械量綜合測試系統(tǒng)，采用LabVIEW虛擬開發(fā)儀器軟件作為開發(fā)平臺，減少數(shù)據(jù)信息采集傳輸系統(tǒng)，在功率與處理速度之間的矛盾。滿足對數(shù)據(jù)采集日益復(fù)雜的要求，提高數(shù)據(jù)信息采集、信息處理、系統(tǒng)編程的效率，保證機(jī)械量綜合測試系統(tǒng)測量的精確度。

2.2 機(jī)械量綜合測試系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

要實現(xiàn)機(jī)械量綜合測試系統(tǒng)的功能，硬件電路的設(shè)計是其完成的基礎(chǔ)。因為硬件設(shè)施的優(yōu)良與否，能夠直接對機(jī)械量綜合測試系統(tǒng)功能的實現(xiàn)，產(chǎn)生一定的影響。硬件圍繞機(jī)械量綜合測試系統(tǒng)的功能，要求電路設(shè)計必須做好轉(zhuǎn)角電路檢測、電路壓力檢測、電路加速度位移功率檢測和通信電路接口檢測等方面的工作。

轉(zhuǎn)角電路檢測時，機(jī)械量綜合測試系統(tǒng)，采用光柵角位移傳感器對轉(zhuǎn)角位移進(jìn)行檢測，將其產(chǎn)生的脈沖信號由觸發(fā)器進(jìn)行調(diào)整波形，再交由雙向收發(fā)器與系統(tǒng)數(shù)據(jù)終端處理器進(jìn)行信息數(shù)據(jù)傳輸。由于機(jī)械量綜合測試系統(tǒng)設(shè)計時，要做好對轉(zhuǎn)角的位移傳感器的轉(zhuǎn)向的判斷，經(jīng)過雙向信號傳輸精油信息數(shù)據(jù)處發(fā)器處理后，再根據(jù)電平信號的輸出高低，預(yù)判位移傳感器的轉(zhuǎn)角方向。

電路加速度位移功率檢測，包括四路模擬信號，由傳感器輸出信號，經(jīng)電壓跟隨器對電子信號進(jìn)行同步波形放大，濾除干擾信號，直接輸入相應(yīng)的借口。

電路壓力檢測，因為一般傳感器采集到的信號電壓相對來說比較微弱，需要使用兩級放大器進(jìn)行電壓信號驅(qū)動放大，再將放大后的電壓信號傳輸至終端處理器轉(zhuǎn)換接口。為了保證信息數(shù)據(jù)采集器采集到的信息數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性和可行性，應(yīng)在刀架上安裝傳感器，使刀桿中間部分與感應(yīng)端之間相互接觸。

通信電路接口，主要是保證各傳感器與信息數(shù)據(jù)處理終端的數(shù)據(jù)控制傳輸進(jìn)行各方面的調(diào)試變動，使整個機(jī)械量綜合測試系統(tǒng)運行國家順暢，消除不良的干擾信號。

2.3 機(jī)械量綜合測試系統(tǒng)的軟件設(shè)計

機(jī)械量綜合測試系統(tǒng)是基于LabVIEW虛擬開發(fā)儀器軟件作為開發(fā)平臺建立的，通過各種組件的順利運作，實現(xiàn)電子界面道路、數(shù)據(jù)信息處理、信息數(shù)據(jù)資料顯示、動態(tài)曲線繪制和結(jié)果進(jìn)行綜合分析。對數(shù)據(jù)信息的記錄一般有兩種記錄模式：第一種是對動態(tài)曲線繪制的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行測試；另一種就是對一定周期的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集儲存，便于對相關(guān)的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行離線分析研究。

2.4 機(jī)械量綜合測試系統(tǒng)的軟件功能設(shè)計

機(jī)械量綜合測試系統(tǒng)的軟件功能的主要功能有：（1）通過分析思考形成系統(tǒng)的基本分析功能。（2）直接完成相關(guān)的電測實驗，具備了基本的實驗功能。（3）根據(jù)實驗完成獲取的數(shù)據(jù)生成實驗報告，根據(jù)實際需要對實驗報告進(jìn)行打印和存儲，利用數(shù)據(jù)庫完成數(shù)據(jù)信息的管理，增強模塊之間和系統(tǒng)的靈活性、獨立性，實現(xiàn)實驗報告生成與管理功能。（4）在設(shè)計綜合測試過程中，系統(tǒng)提供完善的幫助功能，系統(tǒng)為整個綜合檢測提供一般操作方法幫助，設(shè)定具體的操作步驟和實驗指導(dǎo)。數(shù)據(jù)信息采集儀程序主要就是進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、存儲、顯示、通訊功能等的完成，通過對通信總線啟動，數(shù)據(jù)終端接口讀取信息數(shù)據(jù)，不同界面選擇不同的儀器，進(jìn)行綜合測試分析。

3 結(jié)束語

采用虛擬儀器技術(shù)從設(shè)計技術(shù)思想集成綜合測試的基本概念，充分發(fā)揮資源共享特點，通過透明的軟件模塊組合，使計算機(jī)資源與機(jī)械量的綜合測試系統(tǒng)有機(jī)融合，完成機(jī)械過程的不同測試與分析任務(wù)。為機(jī)械類綜合測試提供一定的借鑒，希望能促進(jìn)國內(nèi)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。

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