labview發(fā)動機性能測試系統(tǒng)開發(fā)與測試-文庫吧
2025-07-21 00:42 本頁面
【正文】 采集、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)顯示這三個部分組成的。在傳統(tǒng)的測試儀器中，這三個部分都完全由硬件來實現(xiàn)的。而在微處理器引入之后出現(xiàn)的智能儀器，則可以通過軟件來實現(xiàn)智能化，但是仍然需要硬件的支持。在這種狀況下一單儀器被定型之后，其功能也隨之而確定了。由此就可能造成兩種情況：意識儀器中含有一部分使用者不需要的功能，早成了資源的浪費；二是單一的一臺儀器的功能有限，如果要完成復雜的測試任務(wù)，就會需要多臺不同的儀器同時進行工作，從另外一方面也造成了資源的浪費。對于上述的情況，提出的虛擬儀器的概念。所謂的虛擬儀（Virtual Instruments簡稱VI）就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量等一些其他的應(yīng)用。其靈活的軟件創(chuàng)建完全自定義的用戶界面、模塊化的硬件可以方便地為用戶提供更為有效的測試需求。這個也是NI近幾十年來能夠始終引領(lǐng)測試、測量行業(yè)發(fā)展趨勢的原因所在。因而只有同時擁有高效的軟件、模塊化I/O硬件以及用于集成的軟硬件平臺這三個組成部分，才能有效發(fā)揮虛擬儀器技術(shù)的優(yōu)勢：性能高、開發(fā)周期短、擴展性強以及集成度高。虛擬儀器的實質(zhì)就是利用計算機顯示功能模擬傳統(tǒng)儀器的控制界面，同時以多種形式來表達輸出檢測的結(jié)果，運用計算機強大的軟件功能實現(xiàn)對信號數(shù)據(jù)的運算、分析與處理，再利用一些接口設(shè)備完成對信號的測量、采集與分析，來完成測試需求的一套計算機儀器系統(tǒng)。 虛擬儀器的特點虛擬儀器作為一種新型的測試方法，它具有許多其他測試儀器所不具備的特點，具體如下：（1）虛擬儀器系統(tǒng)中，硬件設(shè)施大部分都是通用的，對于不同的系統(tǒng)主要差別在于它的軟件部分；（2）它的數(shù)據(jù)處理能力十分的強大，原因在于其充分利用了計算機強的計算處理功能。（3）用戶可以根據(jù)自己的實際需求來定義、設(shè)計來避免儀器中出現(xiàn)不需要的功能，實現(xiàn)資源的有效利用。 虛擬儀器的結(jié)構(gòu)虛擬儀器系統(tǒng)主要有兩大部分組成：硬件設(shè)施和應(yīng)用軟件。本系統(tǒng)的硬件主要是操作平臺。實現(xiàn)發(fā)動機性能參數(shù)中信號的處理分析。由于本系統(tǒng)在信號采集方面利用的虛擬信號，所以一些必要的傳感器，數(shù)據(jù)采集卡等硬件設(shè)施沒有采用。一般的虛擬儀器測試系統(tǒng)中，它的傳感器、信號調(diào)理設(shè)備和數(shù)據(jù)采集卡有硬件實現(xiàn)的，數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)顯示由軟件來完成。這樣，在時間測量過程中，只需要使用少量的硬件進行數(shù)據(jù)采集，而剩余的工作則由軟件來完成。而且這樣的測試系統(tǒng)中的硬件設(shè)施大多都是通用設(shè)備，只要改變應(yīng)用軟件就可以得到新的測量儀器。此外，用戶還可以根據(jù)自己的需要來確定系統(tǒng)的功能，這就大大的提高了設(shè)備的利用率，降低的成本。本系統(tǒng)的硬件設(shè)備主要包括測試發(fā)動機、信號采集裝置、計算機測控以及顯示系統(tǒng)。該發(fā)動機的虛擬測試系統(tǒng)所用的信號傳感器、數(shù)據(jù)采集卡以及虛擬軟件均可由用戶自己來根據(jù)實際的需求來自由地組合。計算機管理著虛擬儀器的硬件資源，是虛擬儀器的硬件基礎(chǔ)。計算機在顯示、數(shù)據(jù)存儲、網(wǎng)絡(luò)通訊、總線標準等方便作為虛擬儀器的發(fā)展提供了很大的便利。傳感器位于該測試系統(tǒng)的最前端，是與發(fā)動機直接接觸的，其性能對于整個測試系統(tǒng)的影響是最大的，所以在選用時應(yīng)注意選用高精度、高靈敏度的傳感器。而且，由于測試的參數(shù)不同具體用的傳感器也不同，如：轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速的檢測——轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器，溫度檢測——熱電阻傳感器。由于測試所用的傳感器不同，其輸出的信號類型、性質(zhì)也不盡相同，在實際運作過程中還存在著一些干擾信號，如果不加任何處理來改善，直接接到數(shù)據(jù)采集卡中會造成信號的失真，嚴重的情況還是對數(shù)據(jù)采集卡造成損害。因此在傳感器信號輸入采集卡之前，應(yīng)根據(jù)采集卡的特性對各種傳感器的輸出信號進行必要的先行處理，讓信號電壓在采集卡的輸入范圍內(nèi)同時濾除信號中的一些干擾波，盡量保證系統(tǒng)所采集到的是無失真的信號。在信號經(jīng)由信號調(diào)理之后，在傳輸?shù)接嬎銠C上進行分析處理，在此之間需要數(shù)據(jù)采集卡作為橋梁。所謂數(shù)據(jù)采集卡是指從傳感器和其他待測設(shè)備等模擬與數(shù)字被測單元中自動采集費電量或電信號，送到上位機中進行分析、處理。數(shù)據(jù)才加卡一般由多路開關(guān)、放大器、采樣保持器和A/D轉(zhuǎn)換器組成。其中多路開關(guān)將各路信號輪流切換進入的采集信號放大或衰減至采樣環(huán)節(jié)的量程范圍內(nèi)；采樣保持器讀取待測信號在某一瞬間的值，并在A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換過程中保持信號不變；A/D轉(zhuǎn)換器將輸入的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出并完成信號幅值的量化。在整個測試系統(tǒng)中，計算機作為其核心配置，在整個系統(tǒng)運行過程種豆離不了計算機的控制。在本次課題所編程開發(fā)的發(fā)動機性能測試系統(tǒng)中，它的操作平臺選用的是計算機，而沒有使用開干擾與可靠性很強的工業(yè)控制計算機，這里的原因是工業(yè)控制計算機適用于相對成熟、完善的軟件系統(tǒng)，其軟件開發(fā)能力比較低，通用性差，因此不合適于課題的開發(fā)研究。同時還有一個原因就是當今普通的計算機價格比較低，而且存儲能力，軟件可開發(fā)能力都比較的強，通用性好，性價比相對的比較高，有利于系統(tǒng)的調(diào)試完善。綜合考慮課題的實際需求和目的，還是普通計算機更具有實用性。 軟件部分軟件是虛擬儀器的核心靈魂。虛擬儀器的軟件框架由低到高分為：VISA庫、儀器驅(qū)動程序、應(yīng)用程序三部分。VISA庫是標準的I/O函數(shù)及其相關(guān)規(guī)范的總稱，是一個可調(diào)用的操作函數(shù)集，主要用于實現(xiàn)計算機與儀器間的軟件方面的連接。儀器驅(qū)動程序是應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)儀器控制的橋梁。 應(yīng)用軟件是操作用戶直接面對和使用的程序，應(yīng)具有良好的操作界面和強大的數(shù)據(jù)分析、處理能力。該發(fā)動機性能測試系統(tǒng)的軟件應(yīng)具有下列功能：數(shù)據(jù)采集：讀取數(shù)據(jù)采集設(shè)備輸出的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)分析：對讀取的數(shù)據(jù)進行分析、處理和存儲；信號控制：實現(xiàn)即時信號的控制。由于系統(tǒng)進行以下幾個方面的測試：怠速測試、負荷特性測試以及萬有特性測試，所以軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計也是根據(jù)這幾個方面的測試進行對應(yīng)設(shè)計的。 虛擬儀器的開發(fā)品臺——labviewlabview（Laboratory Virtual Instrum
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