【正文】
該系統(tǒng)已成功運(yùn)用于《過(guò)程檢測(cè)與儀表》課程開(kāi)放實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié),收到良好的成效。符合專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)要求。 Testing Technology。 Measurement Magazine,2000,(04):1013.[10]李圣怡,戴一帆,[M].北京:國(guó)防科技大學(xué)出版社,2006:5678.[11][J].,(03):5657.[12]PXI Systems Performance Comes into PXI platform[Z].2003.[13]National Instruments User Manual[Z].National Instruments .[14][J].,(02):100102.[15][J].,(02):9598.[16]陳錫輝,[M].北京:清華大學(xué)出版社,2007,(07):198207.[17][C]..[18]北京東方仿真控制技術(shù)有限公司理工科專(zhuān)業(yè)素材庫(kù)/電氣、自動(dòng)化素材庫(kù)[DB/OL].[19]郁有文,常健,(第二版)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2003,(07):2527.[20]曾光宇,楊湖,李博,(高等工科院校電子信息類(lèi)教材)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2006,(05):7890.Design of Guiding Platform of Modern Testing Technique Based on LabVIEWAbstract: As a result of largescale college expansion, the number of students of the school is increasing quickly and equipment and scale of the laboratory cannot satisfy teaching demand. Virtual instrument technology not only leads to a revolution in the testing and controlling field, but also brings tremendous changes to the traditional teaching experiment study. So in this article virtual instrument technology is introduced in the experiment teaching and according to this guiding platform of “modern testing technology” based on LabVIEW is developed. LabVIEW is briefly discussed and generation, acquisition and processing of mon signals are expounded. The modules such as analog data acquisition, signal measurement, spectral analysis, timedomain analysis, frequency domain analysis, etc are designed emphatically. Guiding platform of “modern testing technology” consists of virtual laboratory, introductions and principles of mon sensors and FLASH demonstration. With LabVIEW, designs of system such as pressure, vibration, etc are pleted and application of simulation platform is acplished. By simulation, the design of system is feasible, software process designing is rational, and they are accord with the need of graduation design basically.Key Words:Virtual Instruments。本設(shè)計(jì)為一套完整的仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái),下一步將把實(shí)體傳感器及信號(hào)采集卡引入系統(tǒng),將系統(tǒng)從全仿真平臺(tái)轉(zhuǎn)變?yōu)橥瑫r(shí)具有仿真和實(shí)測(cè)的教學(xué)系統(tǒng),真正地取代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室,真正地用于實(shí)踐教學(xué)。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可全天候工作,提高了實(shí)驗(yàn)室的使用效率,降低了實(shí)驗(yàn)成本。隨著計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展增強(qiáng)了教學(xué)實(shí)驗(yàn)的靈活性與創(chuàng)造性,可以使學(xué)習(xí)者更著眼于實(shí)驗(yàn)原理的理解與學(xué)習(xí)上,而不是操作復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)儀器,使學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)原理的基礎(chǔ)上,創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)自己的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。(2)虛擬儀器面板體現(xiàn)“軟件就是儀器”的概念虛擬儀器面板控件的外形與實(shí)物相似,一個(gè)優(yōu)秀的虛擬儀器面板可以使用戶(hù)對(duì)儀器的學(xué)習(xí)、使用的時(shí)間大大縮短,減少因傳統(tǒng)儀器使用上的復(fù)雜性而引起的認(rèn)讀與操作上的錯(cuò)誤,從而提高操作的正確性和便捷性,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣與主動(dòng)性。用戶(hù)只需修改程序,就可不斷定義、擴(kuò)展或增強(qiáng)系統(tǒng)的測(cè)控功能。 今后進(jìn)一步研究的方向本設(shè)計(jì)在教學(xué)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用中有著十分廣闊的應(yīng)用前景,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。本設(shè)計(jì)在科研方面更是具有其不可估量的價(jià)值,在檢測(cè)和測(cè)控中,其縮短檢測(cè)周期,簡(jiǎn)化測(cè)控難度。無(wú)論對(duì)于學(xué)校實(shí)驗(yàn)室還是工廠(chǎng)都可以做到真正的低投入、高回報(bào)。本平臺(tái)主要包括常見(jiàn)信號(hào)的測(cè)控系統(tǒng),對(duì)常見(jiàn)信號(hào)的測(cè)量原理進(jìn)行詳細(xì)分析,并對(duì)傳感器的使用方法、信號(hào)采集和信號(hào)處理等過(guò)程進(jìn)行形象仿真。本文從另外一個(gè)方面——虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)方面的應(yīng)用開(kāi)展研究。5 結(jié)論 本文所做的主要工作該平臺(tái)的開(kāi)發(fā)也是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)的一種改革,改變了傳統(tǒng)教學(xué)的知其然不知所以然的弊端,方便教師課堂演示,講解概念,學(xué)生也可在課外通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)室研究不同參數(shù)下系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,提高學(xué)習(xí)的積極性。圖47 加速度測(cè)控系統(tǒng)程序框圖當(dāng)輸入信號(hào)時(shí),由選擇結(jié)構(gòu)選擇輸出那種類(lèi)型的信號(hào),通過(guò)選擇結(jié)構(gòu)可以選擇正弦波、方波和三角波。另外一個(gè)窗口顯示彈簧位移的變動(dòng)情況。Y值(即彈簧的活動(dòng)范圍),它可以顯示由于力的不同而使彈簧的位移發(fā)生變化,壓電元件的受力發(fā)生變化,使得輸出電量變化。輸入不同的質(zhì)量塊的質(zhì)量,可以使力的大小發(fā)生變化,從而可以輸出不同的電荷量。從而使得壓電傳感器上壓電片受力發(fā)生變化,從而產(chǎn)生電荷。圖46 加速度測(cè)控系統(tǒng)前面板下面對(duì)該系統(tǒng)的前面板和程序框圖進(jìn)行具體介紹,此控制系統(tǒng)的前面板主要由三部分組成。因此,測(cè)得加速度傳感器輸出的電荷便可知加速度的大小。a (1)式中: F——質(zhì)量塊產(chǎn)生的慣性力; m——質(zhì)量塊的質(zhì)量; a——加速度。整個(gè)部件裝在外殼內(nèi),并用螺栓加以固定。 壓電式加速度傳感器圖45是一種壓電式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)圖。輸出數(shù)據(jù)只有在完全退出循環(huán)后才有效。在第一次循環(huán)中可以從按鈕端子中讀到最新值,從而可以正確判斷按鈕是否被按下。讀入的數(shù)據(jù)進(jìn)入各子VI,各子VI對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,得出的數(shù)據(jù)和結(jié)果在各指示器中顯示。圖43 溫度子VI表4 溫度子VI說(shuō)明參數(shù)說(shuō)明Elapsed TimeInitial Fluid MassInitial Fluid TemInlet Mass Flow RateInlet Flow TemHeat Flow RateNew Tem子VI的運(yùn)行時(shí)間原始液體量,即水箱內(nèi)的水的原始水位原始液體溫度流入水箱的水速流入的水溫?zé)崃苛鲃?dòng)率新得到的水溫程序運(yùn)行過(guò)程:這個(gè)程序主體是在While循環(huán)下進(jìn)行的。圖42 水箱溫度檢測(cè)系統(tǒng)前面板 系統(tǒng)程序框圖設(shè)計(jì)本子VI框圖主要是在While循環(huán)中進(jìn)行,其中調(diào)用了幾個(gè)由LabVIEW本身提供了子VI,(主要是功能是產(chǎn)生水箱的水位的變化,并計(jì)算平均值)、(它是一個(gè)新水位的計(jì)數(shù)器和顯示器,新的水位等于原始的水位加上流入水速減流出水速的差乘上運(yùn)行時(shí)間)、Boolean Change (新?tīng)顟B(tài)的子VI,通過(guò)最高水位、現(xiàn)在的水位、最低水位、現(xiàn)在的狀態(tài)產(chǎn)生新?tīng)顟B(tài))、(新溫度產(chǎn)生子VI)。當(dāng)系統(tǒng)為保溫狀態(tài)時(shí),閥門(mén)關(guān)閉,熱電阻開(kāi)啟維持溫度。(4)兩個(gè)程序控制鍵,一為水箱的供應(yīng)和保溫轉(zhuǎn)換按鈕,另一為返回按鈕。 (3)示波器的圖形顯示窗口:水箱水位變化曲線(xiàn)、水箱水溫變化曲線(xiàn)。③水箱速度控制方框:流入水箱的水速、流入水溫、循環(huán)同期、熱量流入率。(2)三部分?jǐn)?shù)據(jù)控制按鍵,圖形來(lái)自Control/Modern/Numeric,從上到下分別為:①原始數(shù)據(jù)方框:水箱的原始水位,水箱中的原始水溫。(1)水箱及加熱器。下面對(duì)該系統(tǒng)的前面板和程序框圖進(jìn)行具體的介紹。 系統(tǒng)程序框圖如圖41所示。通過(guò)這兩個(gè)函數(shù)面板上的VI函數(shù),我們很容易就可以得到需要的壓力信號(hào)。(2)測(cè)量轉(zhuǎn)換電路:根據(jù)電感式傳感器的測(cè)量電路,利用LabVIEW提供的數(shù)學(xué)函數(shù)實(shí)現(xiàn)壓力到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。 系統(tǒng)的程序框圖設(shè)計(jì)該系統(tǒng)程序框圖由四部分組成。主程序運(yùn)行后,通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)中“壓力測(cè)控系統(tǒng)”的鏈接,轉(zhuǎn)到此系統(tǒng)的前面板,此時(shí)線(xiàn)圈匝數(shù)、氣隙截面積默認(rèn)都為0,分別輸入兩個(gè)參量,其中匝數(shù)N數(shù)量級(jí)為1000,截面積數(shù)量級(jí)為10,選擇波形,在旋鈕處粗略輸入力F。(1)2個(gè)數(shù)字輸入控件,用來(lái)輸入線(xiàn)圈匝數(shù)N和氣隙截面積S;(2)1個(gè)波形下拉列表,本控件可以改變施加給振子的激勵(lì)信號(hào)的波形,有方波、正弦波、三角波三種選擇波形,其中默認(rèn)狀態(tài)為關(guān)閉;(3)1個(gè)旋鈕控件,可以輸入力被測(cè)F的大??;結(jié)果顯示區(qū)域包括四個(gè)部分。壓力測(cè)控系統(tǒng)前面板如圖40所示。各變化的關(guān)系流程圖如圖39所示。完整的程序框圖如圖38所示。循環(huán)的所有輸入數(shù)據(jù)值都是在進(jìn)入循環(huán)之前被讀取完畢的,循環(huán)開(kāi)始之后不再讀取輸入的數(shù)據(jù)值。在圖38中的STOP按鈕位于循環(huán)內(nèi)部,并以此作為循環(huán)結(jié)束的條件。我們可以在框圖下亮點(diǎn)運(yùn)行,其中的過(guò)程清晰可看,首先是從各個(gè)控制器(Control)中讀入被控信息。Boolean Change 。 系統(tǒng)程序框圖設(shè)計(jì)本系統(tǒng)程序框圖調(diào)用了幾個(gè)由LabVIEW本身