魏屹立

(西安西礦環(huán)?？萍加邢薰?西安 710075)

虛擬儀器（Virtual Instrument）是20世紀(jì)90年代初期出現(xiàn)的一種新型儀器。它在計(jì)算機(jī)的顯示屏上虛擬傳統(tǒng)儀器面板，并盡可能多地將原來(lái)由硬件電路完成的信號(hào)調(diào)理和信號(hào)處理功能，用計(jì)算機(jī)程序來(lái)完成。這種硬件功能的軟件化，是虛擬儀器的一大特征。操作人員在計(jì)算機(jī)顯示屏上用鼠標(biāo)和鍵盤(pán)控制虛擬儀器程序的運(yùn)行，就像操作真實(shí)的儀器一樣，從而完成測(cè)量和分析任務(wù)。

1 虛擬儀器功能分析

電除塵器射流清灰試驗(yàn)臺(tái)可實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)中實(shí)時(shí)測(cè)量射流壓力、溫度、流量等物理量的測(cè)量。引入虛擬儀器技術(shù)，以LabVIEW為核心，將計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)與數(shù)據(jù)的采集、分析、處理及結(jié)果表達(dá)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，大大提高了工作狀態(tài)的測(cè)量能力。

此水射流加工系統(tǒng)要求測(cè)試壓力、電壓、溫度和流量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。作為動(dòng)力源的高壓射流壓力和流量是決定系統(tǒng)輸出能量的關(guān)鍵參數(shù)，必須經(jīng)過(guò)試驗(yàn)來(lái)研究確定。要求此測(cè)試系統(tǒng)能以時(shí)序檢測(cè)、記錄、表達(dá)上述各項(xiàng)工藝狀態(tài)參數(shù)，對(duì)幾種參數(shù)同時(shí)進(jìn)行采集、顯示、分析、存儲(chǔ)，并且快速、直接、方便和準(zhǔn)確的取得測(cè)試結(jié)果。同時(shí)可以方便的調(diào)出實(shí)時(shí)測(cè)試記錄，用于分析判斷可能影響加工效果的最佳工藝狀態(tài)參數(shù)。要求此系統(tǒng)具有經(jīng)濟(jì)性、可再用性，除了在該射流清灰試驗(yàn)臺(tái)上應(yīng)用外，還可稍加改動(dòng)后應(yīng)用于其它試驗(yàn)臺(tái)或特種設(shè)備上。

本論文根據(jù)此磨料水射流試驗(yàn)臺(tái)的要求和虛擬儀器的特點(diǎn)選用了基于虛擬儀器建立的一套加工狀態(tài)測(cè)試系統(tǒng)。

2 測(cè)試系統(tǒng)的硬件組成

電除塵器射流清灰試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)組成如圖1所示。主要由主控機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器及其變送器等組成。

圖1 磨料水射流試驗(yàn)工作臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)組成框圖

本系統(tǒng)溫度傳感器選擇型號(hào)是SWB-PT100熱電阻式傳感器，壓力傳感器選擇型號(hào)是CS-PT100電容式傳感器，流量傳感器選擇的型號(hào)是Dacl31-1-10渦輪流量傳感器。選用的傳感器性能參數(shù)見(jiàn)表1。

虛擬測(cè)試系統(tǒng)中選用了NI公司的PCI-6024E數(shù)據(jù)采集卡，6024E數(shù)據(jù)采集卡是一種性能優(yōu)良、適合PC的數(shù)據(jù)采集卡，能夠完成信號(hào)采集、數(shù)字信號(hào)的模擬輸出，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室。系統(tǒng)采集的所有模擬信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理板處理后送入PCI-6024E的模擬通道讀入計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理。

表1 虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)所用傳感器

3 虛擬儀器的軟件結(jié)構(gòu)框架

按軟件流程結(jié)構(gòu)框架劃分，根據(jù)虛擬儀器功能的需要，應(yīng)用程序應(yīng)包含以下模塊（圖2）：數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)讀取模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和結(jié)果顯示模塊。

圖2 虛擬測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)

圖3 虛擬測(cè)試系統(tǒng)前面板

4 數(shù)據(jù)處理和結(jié)果顯示模塊

為了便于觀察壓力、流量、電壓和溫度的變化，把它們的實(shí)時(shí)信號(hào)同時(shí)顯示在一個(gè)前面板上。虛擬測(cè)試系統(tǒng)前面板見(jiàn)圖3。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文基于LabVIEW開(kāi)發(fā)平臺(tái)，開(kāi)發(fā)了電除塵器射流清灰試驗(yàn)臺(tái)虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)。與傳統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)相比具有研制周期短、容易組建、開(kāi)發(fā)成本低、性能可靠、界面友好、易于功能擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的調(diào)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)采集卡的驅(qū)動(dòng)，滿(mǎn)足實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和控制的需要。同時(shí)，還可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，以備數(shù)據(jù)分析使用。

[1]程章.切削溫度虛擬儀器的軟件設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化.2011.10：36-37

[2]趙云麗，閆兵.虛擬儀器技術(shù)在計(jì)量工作中的應(yīng)用[J].電子元器件應(yīng)用.2011.6：41-42.