【文章內(nèi)容簡介】 試風機性能試驗中信號的采集和轉(zhuǎn)換是不可缺少的，因此我們需要傳感器來把測得的物理信號轉(zhuǎn)換為我們需要的電信號，然后通過信號調(diào)理電路來處理發(fā)給數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡再把 接收到的電信號，送到上位機中進行分析和處理。然后虛擬儀器會把測試的數(shù)據(jù)以及經(jīng)過計算后的數(shù)據(jù)再擬合繪制出風機性能曲線。整個過程中需要的硬件設備有風機、各種傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、PC 機等。當然，整個硬件系統(tǒng)就相當于人的軀體，軟件則是整個系統(tǒng)的靈魂。 下面我們簡單介紹了一下軟件的流程 程序的流程圖如下： 開始 參數(shù)設置 選擇測試項目 靜風壓 差壓 轉(zhuǎn)速 扭矩 溫度 調(diào)用子程序來完成實驗 儲存實驗數(shù)據(jù) 虛擬儀器測試風機性能就是通過各種傳感器、信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡把數(shù)據(jù)發(fā)送到計算機上，然后經(jīng)過虛擬儀器處理數(shù)據(jù)，畫出風機性能曲線，再通過下位機對風機進行控制調(diào)理。 傳統(tǒng)儀器測試與虛擬儀器測試的比較 儀器還能有虛擬的嗎？ 我們所見過的儀器都是實物的，那么虛擬儀器只是個模型嗎，它可以和實物一樣去應用么？ 什么才叫做虛擬 儀器？ 虛擬儀器 就 是 利用 PXI、 VXI等 一些 標準總線采用驅(qū)動器使計算機 具 有控制 實際 物理儀器設備的能力。虛擬儀器 技術測試系統(tǒng) 代表著從傳統(tǒng) 的 硬件為主 體的測試系統(tǒng) 轉(zhuǎn)變?yōu)橐?軟件為 核 心的測試系統(tǒng) ，這是一場改革，一場翻天覆地的變化。 大家對驅(qū)動器應該不是特別陌生，驅(qū)動器相當于計算機和實際儀器之間的一個橋梁，驅(qū)動器這個概念的誕生也是源于計算機投入測試領域的使用。 和傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器具有以下優(yōu)點： 一、性能高 虛擬儀器技術的發(fā)展是以計算機技術作為基礎平臺，所以虛擬儀器技術完全繼承 了現(xiàn)在計算機技術的好多優(yōu)點，例如以計算機主導最新商業(yè)技術優(yōu)的點、強大的處理器功能。日后計算機網(wǎng)絡的發(fā)展更會讓虛擬儀器技術體現(xiàn)出其本身巨大的優(yōu)勢，在測控領域?qū)懈偁幜Α? 二、擴展性強 由于 NI 公司軟件的靈活高效，用戶只需要少量工作就可以改進整個系統(tǒng)，其擴展性很強。更換系統(tǒng)不需要全規(guī)模的去投資軟件和硬件，只需要更新計算機或繼續(xù)測試？ 生成打印報表 所存數(shù)據(jù) 結(jié)束 者測試硬件就可以對整個系統(tǒng)進行改進，方便、投資少、易于改動，還可以加速心產(chǎn)品上市。 三、開發(fā)時間少 在應用與驅(qū)動上，美國 NI公司高效靈活的軟件構(gòu)架可以 PC機和儀器儀表等最新技術聯(lián)系在一起使用。他們設計這個軟件的目的就是能夠讓用戶很容易的使用，方便操作容易理解。它還可以做到使用戶能夠輕松的創(chuàng)建、維護和發(fā)布成本低且性能高的測量和控制解決方法。 四、無縫集成 美國 NI公司為所有 I/O 設備提供了標準接口，這樣就可以直接訪問，無需轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式，這樣就大大減少了工程師們集成多個測量設備而連接和集成所用的時間。 隨著現(xiàn)在科技的發(fā)展虛擬儀器技術已經(jīng)逐漸投入到各種測量和控制中使用，也逐漸成為測量和控制領域的主導，它將取代傳統(tǒng)的測試方法，隨著未來計算機技術和軟件技術的發(fā)展虛擬儀器 技術將會為測量和控制提供一個更好的測試方案。 從本質(zhì)上講，虛擬儀器技術的概念，是一個集成的硬件和軟件。隨著產(chǎn)品在功能上不斷地變得越來越復雜，工程師們通常需要集成多個測量設備來滿足完整的測試需求，而這些連接和集成不同的設備總是要耗費大量的時間。對于所有的I / O 設備的 NI虛擬儀器軟件平臺，提供了一個標準的接口，幫助用戶輕松多個測量設備集成到一個單一的系統(tǒng)，降低了任務的復雜性。 虛擬儀器技術已成為測試，工業(yè) I / O 控制和產(chǎn)品設計的主流技術，具有功能和虛擬儀器技術性能得到了不斷的提高，很多應用已經(jīng)成為主要替代 傳統(tǒng)儀器。隨著進一步的更新 PC，半導體和軟件功能，為虛擬儀器測試系統(tǒng)，旨在提供一個很好的模式，并允許工程師獲得力量和靈活性，以測量和控制技術的未來發(fā)展。 下面用表格對兩種方法做出了比較： 項目 虛擬儀器 傳統(tǒng)儀器 儀器定義 用戶 廠家 功能設置 方便與別的設備連接 功能特定且與別的設備連接受限 中心環(huán)節(jié) 軟件 硬件 開放性 開放、靈活 功能固定、系統(tǒng)封閉、不能改動 性價比 較高 較低 技術更新 快 慢 開發(fā)維護 費用低 費用高 本章小結(jié) 本章首先展示了一下對傳統(tǒng)測試 方案流程圖，以及傳統(tǒng)測試方法的一個簡單介紹，工作量較大，而且準確度低。然后簡單介紹了一下虛擬儀器和采用虛擬儀器測試的方案，操作簡單容易被用戶接受，而且人為誤差小，相對來說精確度較高，最后把兩者之間的優(yōu)缺點進行了全方面的比較，總結(jié)出了虛擬儀器測試方案的優(yōu)點。 第四章 硬件設計 風機性能測試的硬件組成 在風機測試實驗過程中軟件起著很大的作用，但是卻也離不開硬件的構(gòu)成，因為對最基本的信號進行轉(zhuǎn)換、放大等都是通過硬件設備來完成的?？梢哉f硬件的組成是整個風機測試系統(tǒng)的基礎，硬件設備的組成對數(shù)據(jù)的輸入輸出起著 至關重要的作用，所以，我們首先要對硬件設備有一個基本的構(gòu)架，本系統(tǒng)的硬件設備主要有風機、各種傳感器、信號調(diào)理電路、 DAQ 卡、計算機、流量調(diào)節(jié)裝置和步進電機等。該系統(tǒng)主要完成兩個任務，風機的各項性能參數(shù)的采集和調(diào)節(jié)工況，下圖為我們展示了其硬件組成。 風機試驗臺 壓力傳感器 壓差變送器 在本系統(tǒng)中，一些基本的結(jié)構(gòu)、環(huán)境等參數(shù)是可以有用戶來自己設定的。傳感器檢測到各項實驗數(shù)據(jù)后經(jīng)過調(diào)理電路來放大處理由數(shù)據(jù)采集卡來傳入到電腦中。然后系統(tǒng)軟件會對其進行處理和計算，將結(jié)果保存下來作為風機的性能參數(shù)。用戶可以改變風機運轉(zhuǎn)工況，流量的調(diào)節(jié)可以由工況調(diào)節(jié)裝置實現(xiàn)。當工況設定后重復以上流程，最后得到全部的工況實驗數(shù)據(jù)就可以了。然后根據(jù)實驗數(shù)據(jù)來繪制風機性能曲線。 風機工況調(diào)節(jié)裝置的設計 在通風系統(tǒng)中風機的性能僅用 參數(shù)表格表達是不夠的，為了全面評定通風機就必須了解在各種工況條件下風機的風量與全壓、功率、轉(zhuǎn)速、效率的關系，這些形成了風機的特性曲線。 在風機測試系統(tǒng)中，風機的一些性能參數(shù)單用表格展示一些參數(shù)是遠遠不夠的，要想全面的了解風機就一定要對風機在各種工況下的轉(zhuǎn)速、全壓、功率以及效率的關系進行詳細的研究，它們是風機特性曲線的重要組成。 風機總是與一定的管路系統(tǒng)連接的。 從風機的特征曲線上我們可以得出一些結(jié)論，如，風機是可以工作在各種不同風量下的而不是固定不變的。但是實際運行中風機并不是在風機特性曲線上所有點上工作的， 而只是在其中某一點上工作的，這個點是由管網(wǎng)特性和風機特性共同確立的。該點即是風機實際運行的工作點，該點的位置是在管網(wǎng)性能曲線和風機特性曲線的交點。 溫度傳感器 信號調(diào)理 計算機 數(shù)據(jù)采集卡 轉(zhuǎn)速傳感器 扭矩傳感器 風機 步進電機 電路板 流量調(diào)節(jié) 減速器 根據(jù)生產(chǎn)設計的需求，風機實際運行工作點需要經(jīng)常變化，這種改變風機實際運行工作點的措施被稱為工況調(diào)節(jié) 風機工況調(diào)節(jié)通常有兩種方法：一是通過改變管路系統(tǒng)的壓力損失來改變工作點；二是通過改變風機的 一些 性能 和 特性來改變 其實際 工作點。 （ 1） 改變管路系統(tǒng)壓力損失的調(diào)節(jié)方法 一般通過增加 和減少 管網(wǎng)系統(tǒng)的阻力 ， 如改變管道系統(tǒng)的開閥， 也就是 改變 網(wǎng)管的特性曲 線的 去 實現(xiàn)的 （ 2） 改變風機特性曲線的調(diào)節(jié)方法 風機性能的改變有多種方式，如 改變風 機運 轉(zhuǎn)速 率 ，改變風機葉輪 的 直徑，改變風機入口導向葉片角度，改變風機的葉片，風機串聯(lián)和并聯(lián)等等， 最后采用什么樣的調(diào)整方法的問題應該 做經(jīng)濟和技術的比較后做決定 。 風機 入 口導 向 葉片角度的調(diào)節(jié)方法 一些大的風 機 入口被提供用于調(diào)整所使用的導向葉片。當改變?nèi)~片，風扇性能變化的角度，因葉輪葉片的預旋轉(zhuǎn)葉片的作用進入氣流方向改變所致。導向葉片是風扇的一 個組成部分，也可以看作是調(diào)節(jié)裝置的管道系統(tǒng)，它不僅改變了風機性能曲線的旋轉(zhuǎn)，而且還改變了管道系統(tǒng)的電阻特性，從而調(diào)整更為敏感。 風機葉片 角度大小和寬窄 的調(diào)節(jié)方法 風機葉片角度 的大小和寬窄被 改變時，風機的性能 特征 將 會 發(fā)生 相應的 變化， 以 實現(xiàn)工況調(diào)節(jié)。 風機性能實驗是風機轉(zhuǎn)速不變通過改變風機的工況下進行的。然后通過在各個工況點下測得的參數(shù)來畫出風機的性能曲線。傳統(tǒng)方法是在風口安裝了一個錐形閥來改變流量，不易操作而且結(jié)構(gòu)笨重。在本文我們將采用的是一個旋轉(zhuǎn)擋板裝置，也就是把一個圓形擋板安裝在了風機 進口處，這個擋板是通過步進電機來控制的，可由計算機直接操作，方法簡便。 結(jié)構(gòu)設計 下面簡單介紹下旋轉(zhuǎn)擋板的結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)擋板的工作流程。