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虚拟仪器应用案例:某机械测试系统

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:下面以某机械测试系统为例说明虚拟仪器的开发应用。图8-7 硬件系统框图图8-8 软件分层结构图2.测试系统的软件开发软件是虚拟仪器的关键部分,本检测系统的软件由系统程序和应用程序两部分组成,用LabVIEW作为开发工具编写功能模块,软件的主要分层结构如图8-8所示。

虚拟仪器应用案例:某机械测试系统

一、虚拟仪器的应用范围

虚拟仪器发展很快,在测量、检测、监控、计量、电信等方面应用广泛,现举两例。

1.虚拟仪器在测量方面的应用

美国的维吉尼亚州技术公司应用虚拟仪器技术开发了一种光学测微计用来测量MEMS(微机械系统)中硅晶片的厚度,分辨率可达到微米级。硅晶片是一种基本半导体材料。该系统使用数据采集卡输出模拟和数字信号来控制激光器的开关,用图像采集卡从CCD摄像机获得晶体的图像,用PC-Step-4CX卡控制x、y坐标。用LabVIEW开发的程序来显示、分析和控制。

2.虚拟仪器在自控方面的应用

石油学院的研究所研制的小型石油精炼实验系统,由一台PC机、十几台单回路调节器、两台可编程控制器、两台电子天平组成,用LabVIEW开发应用控制软件,与原DOS版系统相比,整个系统灵活性增强、功能增多、水平提高,在石油加工行业中得到了广泛的应用。

二、虚拟测试系统的应用实例

将虚拟仪器技术应用于工程机械的测试系统实例很多,一般根据具体要求进行相应的硬件和软件设计,完成检测要求,并作结果分析。下面以某机械测试系统为例说明虚拟仪器的开发应用。

该测试系统用来检验某振动器是否达到设计要求,需要测量以下参数:①振动器的振动幅度;②油压力的最大值、均值及变化规律;③振动器的振动频率;④发动机转速与振动的关系。为此,作如下设计。

1.测试系统的硬件组成

根据检测要求并结合虚拟仪器技术思想,将传感器动态应变仪、A/D采集器与计算机组成如图8-7所示的测试系统。其中拉压力传感器用于检测振动力的变化信号,压力传感器用于检测液压系统的压力信号,位移传感器用于检测振动的幅度信号,数字式光电转速计用于测量发动机的转速。测试内容以及使用的量程等由计算机控制。

图8-7 硬件系统框图(www.xing528.com)

图8-8 软件分层结构图

2.测试系统的软件开发

软件是虚拟仪器的关键部分,本检测系统的软件由系统程序和应用程序两部分组成,用LabVIEW作为开发工具编写功能模块,软件的主要分层结构如图8-8所示。

用户接口采用图形方式,极大地方便了用户,使用户可以像操作一台按键仪器一样选择测试功能,选择不同的数据处理方法和数据分析方法,使测试变得快捷、容易。

3.测试结果及分析

振动器检测系统的部分测试结果见图8-9和图8-10。图8-9是振动力随时间的变化波形,振动力的变化趋势类似不对称的三角形,上升速度慢,下降速度快,说明振动力变化不均匀。图8-10是油压随时间变化的波形,油压变化滞后振动力约3ms,有一定的相关性,两者变化趋势相同,都显示该振动系统存在“冲慢退快”的情况。

图8-9 振动力变化过程

图8-10 油压变化过程

图8-11给出振动力和振动能量的分布概率,显示振动92%分布在±1.57k N范围内,正负不对称并含周期分量,而振动能量约80%分布在30~1000Hz之间,仅有约20%振动能量分布于30~40Hz之间,说明振动器能耗过高。若60%以上的振动能量分布在30~40Hz之间,则效率高,振动效果佳。

图8-11 振动力高振能量分布图

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