【正文】 trumentation）PCI在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展，是NI公司于1997年發(fā)布的一種新的開(kāi)放性、模塊化儀器總線規(guī)范。其核心是 CompactPCI結(jié)構(gòu)和Microsoft Windows軟件。PXI是在PCI內(nèi)核技術(shù)上增加了成熟的技術(shù)規(guī)范和要求形成的。PXI增加了用于多板同步的觸發(fā)總線和參考時(shí)鐘、用于精確定時(shí)的星形觸發(fā)總線、以及用于相鄰模塊間高速通信的局部總線等，來(lái)滿足試驗(yàn)和測(cè)量用戶的要求。PXI兼容CompactPCI機(jī)械規(guī)范，并增加了主動(dòng)冷卻、環(huán)境測(cè)試（溫度、濕度、振動(dòng)和沖擊試驗(yàn)）等要求。這樣，可保證多廠商產(chǎn)品的互操作性和系統(tǒng)的易集成性。（4）DAQ（Data AcQuisition）數(shù)據(jù)采集，指的是基于計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)總線（如ISA、PCI、PC/104等）的內(nèi)置功能插卡。它更加充分地利用計(jì)算機(jī)的資源，大大增加了測(cè)試系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性。利用DAQ可方便快速地組建基于計(jì)算機(jī)的儀器（ComputerBased Instruments），實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多型”和“一機(jī)多用”。 在性能上，隨著A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)、儀器放大技術(shù)、抗混疊濾波技術(shù)與信號(hào)調(diào)理技術(shù)的迅速發(fā)展，DAQ的采樣速率已達(dá)到1Gb/s，精度高達(dá)24位，通道數(shù)高達(dá)64個(gè)，并能任意結(jié)合數(shù)字I/O，模擬I/O、計(jì)數(shù)器/定時(shí)器等通道。儀器廠家生產(chǎn)了大量的DAQ功能模塊可供用戶選擇，如示波器、數(shù)字萬(wàn)用表、串行數(shù)據(jù)分析儀、動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀、任意波形發(fā)生器等。在ＰＣ計(jì)算機(jī)上掛接若干DAQ功能模塊，配合相應(yīng)的軟件，就可以構(gòu)成一臺(tái)具有若干功能的ＰＣ儀器。虛擬儀器技術(shù)最核心的思想，就是利用計(jì)算機(jī)的硬/軟件資源，使本來(lái)需要硬件實(shí)現(xiàn)的技術(shù)軟件化（虛擬化），以便最大限度地降低系統(tǒng)成本，增強(qiáng)系統(tǒng)的功能與靈活性。基于軟件在VI系統(tǒng)中的重要作用，NI提出了軟件就是儀器（The software is the instrument）的口號(hào)。VPP系統(tǒng)聯(lián)盟提出了系統(tǒng)框架、驅(qū)動(dòng)程序、VISA、軟面板、部件知識(shí)庫(kù)等一系列VPP軟件標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)了軟件標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程。虛擬儀器的軟件框架從低層到頂層，包括三部分：VISA庫(kù)、儀器驅(qū)動(dòng)程序、應(yīng)用軟件。 VISA（Virtual Instrumentation software Architecture）虛擬儀器軟件體系結(jié)構(gòu)，實(shí)質(zhì)就是標(biāo)準(zhǔn)的I/O函數(shù)庫(kù)及其相關(guān)規(guī)范的總稱。一般稱這個(gè)I/O函數(shù)庫(kù)為VISA庫(kù)。它駐留于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之中執(zhí)行儀器總線的特殊功能，是計(jì)算機(jī)與儀器之間的軟件層連接，以實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的程控。它對(duì)于儀器驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)是一個(gè)個(gè)可調(diào)用的操作函數(shù)集。儀器驅(qū)動(dòng)程序是完成對(duì)某一特定儀器控制與通信的軟件程序集。它是應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)儀器控制的橋梁。每個(gè)儀器模塊都有自己的儀器驅(qū)動(dòng)程序，儀器廠商以源碼的形式提供給用戶。應(yīng)用軟件建立在儀器驅(qū)動(dòng)程序之上，直接面對(duì)操作用戶，通過(guò)提供直觀友好的測(cè)控操作界面、豐富的數(shù)據(jù)分析與處理功能，來(lái)完成自動(dòng)測(cè)試任務(wù)。虛擬儀器應(yīng)用軟件的編寫，大致可分為兩種方式： 用通用編程軟件進(jìn)行編寫。主要有Microsoft公司的Visual Basic與Visual C++、Borland公司的Delphi、Sybase公司的PowerBuilder；② 用專業(yè)圖形化編程軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)。如HP公司的VEE、 NI公司的LabVIEW 和Labwindows/CVI等。 80年代早期，計(jì)算機(jī)接口變得越來(lái)越精細(xì)，界面也越來(lái)越友好，NI的工程師們意識(shí)到：需要一種強(qiáng)大的軟件接口讓用戶通過(guò)他們的計(jì)算機(jī)獲得更簡(jiǎn)單有效的測(cè)試與控制。蘋果公司的Macintosh為這種即將誕生的圖形化軟件語(yǔ)言提供了一個(gè)最好的環(huán)境：G語(yǔ)言。不久，NI為基于計(jì)算機(jī)的測(cè)量和自動(dòng)化開(kāi)發(fā)出了一個(gè)軟件包：LabVIEW。LabVIEW是基于G語(yǔ)言的革命性的圖形化開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，用來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)表達(dá)。它的目標(biāo)是簡(jiǎn)化程序的開(kāi)發(fā)工作，讓工程師和科學(xué)家能充分利用PC機(jī)的功能，快速簡(jiǎn)便地完成自己的工作。十余年的不斷充實(shí)，使LabVIEW成為豐富、強(qiáng)大的實(shí)用工具軟件包。與LabVIEW同步推出的還有LabWindows/CVI，它的特點(diǎn)是可利用ANSI C編程語(yǔ)言建立與實(shí)用儀器的交互式開(kāi)發(fā)環(huán)境。這兩者內(nèi)部都配有GPIB、VXI、串口和插入式DAQ板的庫(kù)函數(shù)，以及全球幾百家廠商的儀器驅(qū)動(dòng)程序。圍繞這些核心軟件還陸續(xù)開(kāi)發(fā)出多種附件。LabVIEW的誕生標(biāo)志著NI進(jìn)入了專門從事VI（虛擬儀器）的時(shí)期。風(fēng)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)主界面應(yīng)包括：風(fēng)機(jī)基本信息、風(fēng)機(jī)型號(hào)、數(shù)據(jù)采集設(shè)置、濾波設(shè)置、函數(shù)加窗設(shè)置、信號(hào)分析、保存、退出等幾大模塊。如圖41。數(shù)據(jù)采集設(shè)置濾波處理函數(shù)加窗信號(hào)分析保存、退出采樣頻率采樣點(diǎn)數(shù)采樣間隔靈敏度高通濾波低通濾波帶通濾波帶阻濾波高斯窗對(duì)稱窗Hanning窗三角窗曲線擬合計(jì)算功率、效率曲線風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制顯示圖41軟件系統(tǒng)圖測(cè)試系統(tǒng)的軟件界面能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的采集設(shè)置、信號(hào)的預(yù)處理、時(shí)時(shí)顯示、保存、退出等功能。實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)壓差信號(hào)、靜壓信號(hào)、扭矩信號(hào)的自動(dòng)采集和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與風(fēng)機(jī)流量的自動(dòng)調(diào)節(jié)。另外，軟件還可實(shí)現(xiàn)信號(hào)圖形、信號(hào)數(shù)字量的顯示、存儲(chǔ)、打印等功能。整個(gè)操作系統(tǒng)直觀方便，界面友好。在主界面中分為三個(gè)大模塊：如圖42一為信號(hào)采集處理控制模塊；二為風(fēng)機(jī)狀態(tài)控制模塊；三為風(fēng)機(jī)狀態(tài)顯示模塊。信號(hào)采集處理模塊為按鈕彈出對(duì)話框形式，在信號(hào)采集中可選擇信號(hào)采集基本參數(shù)，如采樣頻率、采樣點(diǎn)數(shù)、采樣間隔等。在濾波中可選擇濾波模式，如高通、低通、帶通等。在窗函數(shù)中可選擇函數(shù)加窗處理模式，如高斯窗、對(duì)稱窗、三角窗等。在信號(hào)分析中可顯示信號(hào)分析與處理對(duì)話框，可對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，如時(shí)域分析、頻域分析、曲線擬合等。風(fēng)機(jī)狀態(tài)控制模塊為旋鈕調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速并時(shí)時(shí)顯示風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與變頻器輸出頻率。風(fēng)機(jī)狀態(tài)顯示模塊為儀表與曲線顯示風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。圖42測(cè)試系統(tǒng)主界面 如圖43圖43測(cè)試程序圖 第五章 結(jié)束語(yǔ)風(fēng)機(jī)性能測(cè)試是一項(xiàng)指揮協(xié)調(diào)較困難，技術(shù)性強(qiáng)又較繁雜的工作。過(guò)去，采用分立式儀器儀表分別測(cè)量各試驗(yàn)數(shù)據(jù)，工作量大，涉及面寬，參與人員較多，有時(shí)會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)影響。而且，檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性難以保證。作為測(cè)控領(lǐng)域一項(xiàng)重要的技術(shù)革新一虛擬儀器技術(shù)利用計(jì)算機(jī)的智能資源可有效地解決風(fēng)機(jī)性能測(cè)試中存在的問(wèn)題。所以，本著靈活，方便以及實(shí)用化的指導(dǎo)思想，并考慮到虛擬儀器在今后所具有的強(qiáng)大的生命力和不可估計(jì)的發(fā)展前景，作者在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，對(duì)虛擬儀器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論和實(shí)踐做了一些有益的探索和實(shí)踐，開(kāi)發(fā)一套實(shí)用且功能齊全的基于虛擬儀器技術(shù)的風(fēng)機(jī)性能測(cè)試系統(tǒng)。本系統(tǒng)具有如下特點(diǎn):(1)用國(guó)際上流行的虛擬儀器概念將傳感技術(shù)、儀器技術(shù)和測(cè)試技術(shù)結(jié)合起來(lái)進(jìn)行風(fēng)機(jī)性能自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的軟硬件開(kāi)發(fā)，適應(yīng)現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展要求。(2)用傳感器技術(shù)檢測(cè)風(fēng)機(jī)各性能參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集。(3)利用變頻調(diào)速技術(shù)控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)臺(tái)的通用性。(4)設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)擋板裝置并用步進(jìn)電機(jī)控制其旋轉(zhuǎn)角度，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況的自動(dòng)控制。(5)實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)處理，并自動(dòng)繪制風(fēng)機(jī)性能曲線。 (6)軟件采用Labview虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)，采用模塊化設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)了采集信號(hào)的實(shí)時(shí)顯示、控制信號(hào)的準(zhǔn)確輸出及測(cè)試報(bào)告的自動(dòng)生成。(7)采用硬件抗干擾、軟件濾波及最小二乘法擬合測(cè)試數(shù)據(jù)，提高了測(cè)試精度。(8)系統(tǒng)界面友好，操作方便。試驗(yàn)結(jié)果表明利用虛擬儀器技術(shù)對(duì)風(fēng)機(jī)性能進(jìn)行測(cè)試，增加了測(cè)試過(guò)程的穩(wěn)定性，避免人為的讀數(shù)誤差、計(jì)算誤差以及相關(guān)數(shù)據(jù)不能同時(shí)記錄所引起的測(cè)試結(jié)果的偏差，提高了試驗(yàn)精度和試驗(yàn)效率。本系統(tǒng)具有較強(qiáng)的通用性，可以廣泛的應(yīng)用于科研院所及企業(yè)的科研、生產(chǎn)與教學(xué)的試驗(yàn)研究。致謝 時(shí)光如水，半個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)伴隨著四年大學(xué)生活一起接近了尾聲，書(shū)到用時(shí)方恨少，直到自己做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)才發(fā)現(xiàn)自己的實(shí)踐知識(shí)是多么的匱乏，幸得指導(dǎo)教師孜孜不倦的教誨和其他同學(xué)的熱心幫助，使得我的畢業(yè)設(shè)計(jì)順利完成。 在本課題的研究和完成的過(guò)程中，自始至終得到良師益友的許多有益的建議和幫助。在此首先向他們表示衷心的感謝！同時(shí)要感謝學(xué)校圖書(shū)館和實(shí)驗(yàn)室的老師們，在此期間，圖書(shū)館提供的豐富資料和系里提供的良好實(shí)驗(yàn)環(huán)境都為我的設(shè)計(jì)打下了良好的基礎(chǔ)。 結(jié)束畢業(yè)論文的同時(shí)，我本人在此向給予我?guī)椭椭С值娜酥乱宰钫嬲\(chéng)的感謝，同時(shí)向培育我四年的母校致謝，感謝她給予我的豐富的理論知識(shí)和良好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。參考文獻(xiàn)[1] 續(xù)魁昌 風(fēng)機(jī)手冊(cè) [2] 商景泰 通風(fēng)機(jī)手冊(cè) [3] 清華大學(xué)航天航空學(xué)院流體聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室朱之墀 黃東濤 李嵩[4] 戚新波，范 崢，陳學(xué)廣 基于虛擬儀器技術(shù)的風(fēng)機(jī)性能測(cè)試系統(tǒng)，2005[5] 胡生清，〔J].國(guó)外電子測(cè)量技術(shù)，2000(4).[6」[J].振動(dòng)、測(cè)試與診斷，2000，20:123129.[7] GB:123685通風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力性能試驗(yàn)方法.[8] 路林吉，2000(l):4445.[9] [J].微型機(jī)與應(yīng)用，1997(8).[10]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì) 機(jī)械工業(yè)出版社 2007[11]、拖動(dòng)與控制[M」.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000.[12]原魁 劉偉強(qiáng) 變頻器基礎(chǔ)及應(yīng)用1997[13]孫淮清，王建中編著．流量測(cè)量節(jié)流裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000[14]王家禎，].北京:清華大學(xué)出版社，1996.[15][M].清華大學(xué)出版社，2003.[16]張重雄 虛擬儀器技術(shù)分析與設(shè)計(jì) 電子工業(yè)出版社 [17]路林吉，[J].電子技術(shù)，2000(2):4952.[18][J].風(fēng)機(jī)技術(shù)，2000(3)[19][J].風(fēng)機(jī)技術(shù)，1994(7).4