【正文】 ...................................................... 17 信號調(diào)理電路 ...................................................................................................................... 17 數(shù)據(jù)采集卡 .......................................................................................................................... 18 5 虛擬測試系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu) .................................................................................................................... 19 系統(tǒng)設(shè)計流程 ...................................................................................................................... 20 基于虛擬儀器的風(fēng)機(jī)性能遠(yuǎn)程測試系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) ...................................................... 20 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) ........................................................................................................ 21 系統(tǒng)主界面 ................................................................................................................. 21 系統(tǒng)操作流程 ............................................................................................................ 23 數(shù)據(jù)采集 .............................................................................................................................. 24 數(shù)據(jù)處理 .............................................................................................................................. 26 數(shù)據(jù)計算 .................................................................................................................... 26 曲線擬合 .................................................................................................................... 27 試驗數(shù)據(jù) .............................................................................................................................. 27 本章小結(jié) .............................................................................................................................. 28 6 總結(jié)與展望 .................................................................................................................................... 29 總結(jié) ...................................................................................................................................... 30 研究展望 .............................................................................................................................. 30 致謝 .................................................................................................................................................... 31 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................................ 32 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 1 緒論 引言 風(fēng)機(jī)使用面廣，種類繁多，遍及國民經(jīng)濟(jì)各部門，利用風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的氣流為介質(zhì)進(jìn)行工作，可實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)中分離、清選、加熱烘干、除塵降溫、物料輸送、通風(fēng)換氣等多種工作。 風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中處于核心地位是氣力輸送，它輸送的風(fēng)量和提供的壓力強(qiáng)有力地保證了系統(tǒng)的可靠性和有效性。因此，快速準(zhǔn)確地測定風(fēng)機(jī)性能參數(shù)并繪制性能曲線對開展風(fēng)機(jī)的研究有重要的意義。風(fēng)機(jī)的工作 體現(xiàn)在 輸送流量、產(chǎn)生全壓、所需功率及效率 。 目前，風(fēng)機(jī)用戶為提高自身的經(jīng)濟(jì)效益，在選擇風(fēng)機(jī)時對風(fēng)機(jī)的各指標(biāo)提出了更為嚴(yán)格的要求，如壓力，轉(zhuǎn)速，流量，噪聲，功率，可靠性等。計算機(jī)技術(shù)與測試儀器技術(shù)的結(jié)合，使得人類研發(fā)出了一種新的測試儀器 —虛擬儀器。 國內(nèi)外研究狀況 在過去的 70 年 ，風(fēng)機(jī)的應(yīng)用不斷 拓廣 。采用畢托管、杠桿測矩等傳統(tǒng)儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集， 人工 計算 、流量 、 壓力 、 效率 和 功率 等參數(shù)，手工繪制性能曲線。隨著計算機(jī) Windows 操作系統(tǒng)的展，華中科技大學(xué)動力工程系成功開發(fā)一種基于 Windows環(huán)境，采用 Visual 開發(fā)設(shè)計的一套計算機(jī)輔助試驗系統(tǒng) 。 利用 風(fēng)機(jī)性能試驗 的 原理，確定系統(tǒng)設(shè)計 的方案和系統(tǒng) 實現(xiàn)的功能，并確定本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。 在 LabVIEW 平臺上 實現(xiàn) 客戶端與現(xiàn)場儀器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，從而實 現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測。 它 的出現(xiàn)，打破了傳統(tǒng)儀器由廠家定義，用戶無法改變的 固有 模式。（ 2）虛擬儀器測量功能 都是 由軟件編程 來 實現(xiàn) 的 。 虛擬儀器的軟件 虛擬儀器系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)包含以下三部分： （ 1） I/0 接口軟件：是最接近硬件的軟件層 ， 存在于驅(qū)動程序 和硬件 之間，為硬件和驅(qū)動程序提供信息 交流。 表 21 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較 傳統(tǒng)儀器 虛擬儀器 儀器由廠商定義 用戶自己定義 硬件是關(guān)鍵 軟件是關(guān)鍵 儀器功能規(guī)模固定 系統(tǒng)規(guī)模功能可通過軟件增減修改 封閉的系統(tǒng)，與其他設(shè)備連接受限 基于計算機(jī)的開發(fā)系統(tǒng)，可方便的同外設(shè)，網(wǎng)絡(luò)及其它應(yīng)用程序連接 價格昂貴 價格低，可重復(fù)利用 技術(shù)更新慢（周期 510 年） 技術(shù)更新快（周期 12 年） 開發(fā)和維護(hù)費用高 軟件結(jié)構(gòu)大大節(jié)省了開發(fā)和維護(hù)費用 虛擬儀器的特點 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 虛擬儀器是基于計算機(jī)技術(shù)的一種全新的儀器設(shè)計概念，它與傳統(tǒng)儀器相比顯示出了眾多的優(yōu)點 [4]。它是一種基于圖形編程語言 —G 語言 (Graphical Programming Language)的可視化開發(fā)平臺 [7]。 （ 2）基于 LabVIEW 的虛擬儀器程序設(shè)計結(jié)構(gòu) LabVIEW 程序稱為虛擬儀器程序（ Virtual Instrument），簡稱為 VI。 圖標(biāo) /連接器（ Icon/Connector）用于把 VI 定義成一個子程序（ Sub VI）， 這種子程序可以在 其它程序中加以調(diào)用，這使 LabVIEW 得以實現(xiàn)層次化、模塊化編程。 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 3 風(fēng)機(jī)性能試驗的原理 風(fēng)機(jī)性能試驗概述 風(fēng)機(jī)性能試驗的原理和方法 風(fēng)機(jī) 工作過程 總是 離不開 管網(wǎng) 的 ，氣體在風(fēng)機(jī)中獲得外功時，其壓力與流量之間的關(guān)系是 根據(jù)與 風(fēng)機(jī)的性能曲線變化的。要滿足上述要求，整個裝置 試驗條件 只能在風(fēng)機(jī) PQ 曲線與管網(wǎng)性能曲線的交點 處 A 上運行。39。風(fēng)機(jī)性能測試 就是 基于這一原理， 在 風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 不變時 ，調(diào)節(jié)排氣節(jié)流閥的開度，改變管網(wǎng)特性曲線、改變工況點，從而改變了風(fēng)機(jī)的流量等參數(shù)，在各個對應(yīng)的工況點下測定該風(fēng)機(jī)的 動壓 、 靜 壓、 軸功率 、 電機(jī)轉(zhuǎn)速 等參數(shù)， 再 通過計算得到各工況點的效率，進(jìn)而繪制風(fēng)機(jī)的性能曲線，包流量 —靜壓（ QPs）曲線 、 流量 —功率（ QN）曲線、流量 —效率（ Qη）曲線、流量 —全壓曲線（ QP） 等，對 風(fēng)機(jī)在一定轉(zhuǎn)速下的性能標(biāo)定 進(jìn)行控制 。 風(fēng)機(jī)的性能參數(shù) 風(fēng)機(jī)主要性能參數(shù)有流量、全壓、功率、轉(zhuǎn)速及效率等。常用 P 表示，單位為 aP 。常以 ? 表示。 風(fēng)機(jī)的性能曲線 由于理論計算得不到 準(zhǔn)確的風(fēng)機(jī) 特性曲線，因此， 在 實際應(yīng)用上，都采用試驗方法繪制。 風(fēng)機(jī)性能測試的環(huán)境參數(shù) 風(fēng)機(jī)性能測試的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境參數(shù)如下： 空氣溫度： t =20℃ 絕對壓力： P =10^3 aP 相對濕度： hu =50% 氣體密度： 3/ mkg?? 氣體常數(shù)： ? ?KkgJRw ?? 本系統(tǒng)采用以上標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行設(shè)計。 風(fēng)機(jī)性能試驗裝置分為風(fēng)室式和風(fēng)管式兩類 [10]。氣體從集流器 l 進(jìn)入吸風(fēng)管道 2，再流入葉輪 3，在管道進(jìn)口處裝有調(diào)節(jié)風(fēng)量用的錐形節(jié)流門 4，并在吸風(fēng)管道中放置測量流量用的畢托管 5 和靜壓測管 6。氣體由集流器 1 進(jìn)入吸風(fēng)管 2。例如送風(fēng)機(jī)是從大氣吸入空氣，經(jīng)管道送入爐膛，應(yīng)采用排氣試驗裝置。所以，如何使這四部分功能 實現(xiàn) 自動化 是系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵。但有些標(biāo) 準(zhǔn)對氣動狀態(tài)曲線的繪制未做統(tǒng)一的規(guī)定，繪制的曲線不可避免地存在誤差，尤其用做圖法，其隨意性就更大。所謂最小二乘法就是用數(shù)學(xué)統(tǒng)計的方法處理試驗觀測值，使試驗觀測值的期待值等于他的理論值，達(dá)到對觀測值的校正。虛擬測試系統(tǒng)的硬件組成如圖 所示。工況設(shè)定以后，重復(fù)上述信號采集、處理過程，直至檢測全部工況的試驗數(shù)據(jù)，最后運用最小二乘法擬合試驗數(shù)據(jù)，繪制風(fēng)機(jī)性能曲線。旋轉(zhuǎn)擋板的結(jié)構(gòu)簡圖如圖 所示。 圖 旋轉(zhuǎn)擋板的工作流程 圖 圓形擋板各工況下的轉(zhuǎn)動位置 步進(jìn)電機(jī)的控制 以上風(fēng)機(jī)工況的調(diào)節(jié)是利用圓形擋板旋轉(zhuǎn)不同的角度而實現(xiàn)氣流流量的調(diào)節(jié)，而擋板的旋轉(zhuǎn)角度是由步進(jìn)電機(jī)來控制的。因此，改變電脈沖的頻率大小和通PC機(jī) DAQ 卡 電路板 步進(jìn)電機(jī) 減速器 旋轉(zhuǎn)擋板 電源 控制電路 驅(qū)動電路 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 電相序，就可控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向。/0. 72176。/3 176。m 之間。 表 41 步進(jìn)電機(jī)的參數(shù) 相數(shù) 步距角 電壓 電流 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 3 176。由于流體的慣性很大，常用的 “氣動測壓 ”方法不能測量隨著時間快速變化的壓力值。差壓式流量計是利用伯努利方程原理來測量流量的儀表。 測量原理 節(jié)流裝置是一種放置在流體管道內(nèi)，使流體造成局部收縮的一種部件，如收縮噴嘴，孔板與文丘利管等，當(dāng)流體流過節(jié)流裝置時，伴隨著流束的收縮，流體的平均速度增大 ，靜壓不斷下降，在最小截面處，速度最高，壓力最低，且流體體積流量和壓力差的平方根成正比。由于流體是不可壓縮的，從截面 F1 流入的流體體積一定等于 F2 流出的流體體積，即 2211 VFVF ? 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