手機版WPS 手機版wps免費下載
2022-11-29
更新時間:2022-03-21 12:18:14作者:未知
該設(shè)計是為了對100多路動態(tài)應(yīng)變信號進行測試。在測試過程中以動態(tài)數(shù)據(jù)采集模塊PXI系列及前端調(diào)理適配設(shè)備SH系列為硬件平臺,以流行的虛擬儀器(VI)軟件Lab VIEW為運行平臺,開發(fā)了擁有系統(tǒng)配置模塊、參數(shù)配置模塊、狀態(tài)檢測模塊、標(biāo)定系統(tǒng)模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、校準系統(tǒng)模塊、數(shù)據(jù)處理模塊七個模塊組成的系統(tǒng)軟件。最后通過應(yīng)用證明了該系統(tǒng)的實用性、先進性、經(jīng)濟性和可靠性的特點。
對動態(tài)應(yīng)變信號進行測試是信號分析與處理的一個重要環(huán)節(jié),在許多工業(yè)控制與生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)控中都被用到。本文主要研究針對100多路動態(tài)應(yīng)變信號進行測試的的通用計算機虛擬儀器(VI)模塊化測試系統(tǒng)。
1 硬件部分設(shè)計
從總體上來說,系統(tǒng)可分為三個部分:
1) 系統(tǒng)主計算機,主要完成數(shù)據(jù)的分析處理、顯示表達,并且完成對PXI數(shù)據(jù)采集設(shè)備和信號調(diào)理適配設(shè)備的控制。
2) PXI數(shù)據(jù)采集設(shè)備,主要完成對128路動態(tài)應(yīng)變信號的高精度、高速率并行采集。
3) SH調(diào)理適配設(shè)備,主要完成兩個方面的功能:一是對動態(tài)應(yīng)變信號進行放大、濾波等調(diào)理,二是對傳感器提供單通道可調(diào)激勵(0~10V)、自動配橋、自動調(diào)零等適配功能。
1.2 系統(tǒng)組成及配置
系統(tǒng)使用PXI高速同步數(shù)據(jù)采集卡和專業(yè)的SH動態(tài)應(yīng)變調(diào)理適配設(shè)備,來完成100多路動態(tài)應(yīng)變信號的測試。
1.2.1 動態(tài)應(yīng)變測試系統(tǒng)實物圖
由于本系統(tǒng)主要是動態(tài)應(yīng)變信號的測試,因此,專門采用了專為動態(tài)應(yīng)變測試設(shè)計,并得到實踐驗證的SH系列動態(tài)應(yīng)變信號調(diào)理適配設(shè)備,來完成信號的接入、調(diào)理、適配等。
SH信號調(diào)理適配模塊SH-2108D具備:8通道,300K帶寬,對每通道傳感器提供0~10V程控激勵,自動配橋(支持1/4橋三線制、半橋、全橋)、自動調(diào)零,并對測試信號進行多檔放大(1、10、100、1000、可編程放大)、濾波(10K、20K程控濾波)等功能。
128路動態(tài)應(yīng)變信號先經(jīng)過SH動態(tài)應(yīng)變調(diào)理適配設(shè)備(由2個SH-2004A信號調(diào)理適配機箱和16塊SH-2108D信號調(diào)理適配模塊組成),再將輸出的標(biāo)準信號傳輸?shù)讲杉O(shè)備進行數(shù)字化。
PXI數(shù)據(jù)采集設(shè)備選用性能為8通道同步模擬輸入、16位分辨率、每通道250KS/s采樣速率、±5V輸入范圍的PXI-6143高速同步數(shù)據(jù)采集卡,來完成被測信號的高精度、高速率并行采樣。
系統(tǒng)主計算機對整個PXI系統(tǒng)和調(diào)理適配設(shè)備進行控制。其中,系統(tǒng)主計算機對PXI系統(tǒng)的控制是通過MXI-4控制器完成。MXI-4控制器是NI公司研制的一種能讓PXI系統(tǒng)與外部計算機進行通訊的控制模塊,是PXI總線到PCI總線的翻譯器。運用它可將整套的PXI設(shè)備通過一臺計算機控制起來。并且,外部計算機通過MXI-4控制器,可與PXI設(shè)備進行高達96M/s(峰值132M/s)的數(shù)據(jù)交換。
另外,系統(tǒng)主計算機還完成數(shù)據(jù)的分析、處理與顯示表達。
2 軟件部分設(shè)計[4-6]
Lab VIEW是美國NI公司推出的一種用于虛擬儀器軟件開發(fā)的圖形化編程語言。與傳統(tǒng)的文本編程語言相比,它簡單易學(xué)、開發(fā)效率高,在測試領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。因此本系統(tǒng)在虛擬儀器開發(fā)平臺(Lab VIEW)的基礎(chǔ)上,開發(fā)專用的測控軟件。該系統(tǒng)的軟件包含了七個功能模塊,它們是:
系統(tǒng)配置:包括串口配置、SH系列調(diào)理適配設(shè)備的配置和檢測等;
參數(shù)配置:包括各種相關(guān)參數(shù)配置、導(dǎo)入/導(dǎo)出、快捷編輯、多種配置方式、存盤打印等等;
狀態(tài)檢測:檢測系統(tǒng)中被配置的信息,檢查配置結(jié)果是否真實可靠;
標(biāo)定系統(tǒng):用于對系統(tǒng)、傳感器等進行標(biāo)定;
校準系統(tǒng):用于對系統(tǒng)的偏離系數(shù)進行自動校準;
數(shù)據(jù)采集:主要用于試驗中整個過程的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視等;
數(shù)據(jù)處理:主要用于對測試數(shù)據(jù)的分析、處理等。
2.1 系統(tǒng)配置模塊
在某型號測試軟件的系統(tǒng)配置功能模塊中,工作人員可根據(jù)自己的要求選擇串口及波特率,并可以檢測每個機箱和機箱內(nèi)模塊的狀態(tài)。因此,這個功能對于由多個調(diào)理適配設(shè)備搭建的測試系統(tǒng)來說是十分必要的。
2.2 參數(shù)配置模塊
在某型號軟件中的系統(tǒng)參數(shù)配置模塊具備對每個通道的激勵電壓、配橋方式、靈敏度系數(shù)和導(dǎo)線電阻進行設(shè)定,同時該模塊還具備自動恢復(fù)和通道拷貝等功能。
2.3 狀態(tài)檢測模塊
狀態(tài)檢測的主要目的是驗證系統(tǒng)硬件的實際工作狀態(tài)是否與參數(shù)配置表的設(shè)置一致。也就是說,為了讓用戶能清楚的知道硬件的配置狀態(tài)。
2.4 標(biāo)定系統(tǒng)模塊
標(biāo)定系統(tǒng)模塊專門用于對系統(tǒng)各部分進行硬件標(biāo)定,或者利用高精度源對系統(tǒng)進行標(biāo)定的一種軟件平臺。
標(biāo)定系統(tǒng)模塊包括標(biāo)定設(shè)置、開始采集、信號輸出、選點、確認選點、打印結(jié)果、實時監(jiān)視、狀態(tài)提示、修改誤操作等功能。
2.5 自校準模塊
校準系統(tǒng)是為了提高系統(tǒng)的測量精度和長期穩(wěn)定性而設(shè)計的。通過定期或不定期的對系統(tǒng)進行自校準,不斷修正系統(tǒng)內(nèi)部的微小偏差,可以使得測量更加準確。
因為自校準涉及到對系統(tǒng)本身測量精度的修正,所以進入自校準時需要進行密碼確認。也就是說,一般情況下不允許對系統(tǒng)進行修正,一方面是因為操作不正確會使系統(tǒng)測量出現(xiàn)較大的誤差或測量的是錯誤數(shù)據(jù);另一方面如果不熟悉系統(tǒng)操作的人員可能會破壞系統(tǒng)測量的準確性。
2.6 數(shù)據(jù)采集模塊
數(shù)據(jù)采集模塊是本軟件的核心,是以動態(tài)測量為主要應(yīng)用的測量記錄系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要包括:試驗前設(shè)置(I)、狀態(tài)跟蹤(II)、曲線顯示(III)、采集方式選擇(Ⅳ)、瀏覽數(shù)據(jù)(Ⅴ)等五個部分。
2.7 數(shù)據(jù)處理模塊
數(shù)據(jù)處理是主要用于對測試數(shù)據(jù)的分析、處理。例如:可以對信號進行均值、概率密度、峰值、均方根、自相關(guān)、互相關(guān)、相干函數(shù)、相干分析、自譜、互譜、數(shù)字濾波等時域、頻域和幅域等各項分析。同時還可以根據(jù)用戶提供相關(guān)數(shù)據(jù)和處理方法,為用戶留有進一步開發(fā)的空間,進行專業(yè)的數(shù)據(jù)處理。
同時,此模塊還具備TXT、EXCEL等格式的報表輸出功能。
3 結(jié)束語
該系統(tǒng)是基于虛擬儀器(VI)技術(shù)的測試系統(tǒng)與測控網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合,使整個測試系統(tǒng)具有更強大的功能。測試數(shù)據(jù)首先進入計算機,由它來完成數(shù)據(jù)的實時采集和初步分析。通過以太網(wǎng)和控制計算機之間的連接,通過光纖網(wǎng)、Internet的TCP/IP協(xié)議,可以遠距離連接,完成遠程網(wǎng)絡(luò)傳輸。
該系統(tǒng)的特點是:1)系統(tǒng)可以從根本上自動修正零偏。2)系統(tǒng)可自動配置的橋路方式有四分之一橋三線制,半橋,全橋;每通道可單獨設(shè)置對傳感器提供激勵(0~10V程控可調(diào)、另外還可以根據(jù)用戶要求進行自定義設(shè)計)。3)系統(tǒng)可以自動檢測故障、報警以及恢復(fù)。4)系統(tǒng)主要利用PXI總線技術(shù),采用美國NI公司PXI系列高速同步數(shù)據(jù)采集卡,再加上專業(yè)的SH動態(tài)應(yīng)變調(diào)理適配設(shè)備,配置成了高性能的動態(tài)應(yīng)變測試系統(tǒng)。5)系統(tǒng)采用了SH大規(guī)模動態(tài)應(yīng)變測試系統(tǒng)標(biāo)準的接口方式――RJ45接口方式。6)系統(tǒng)具有均值、概率密度、峰值、均方根、自相關(guān)、互相關(guān)、相干函數(shù)、相干分析、自譜、互譜、數(shù)字濾波等時域、頻域和幅域各項分析。