虚拟仪器系统

虚拟仪器系统（精选12篇）

虚拟仪器系统 篇1

汽车防抱死制动系统 (ABS, Anti-Lock Braking System) 的基本功能是通过传感器感知车轮每一瞬间的运动状态, 并根据其运动状态相应地调节制动器制动力矩的大小, 以避免出现车轮抱死的现象, 使汽车在制动时维持方向稳定性和缩短制动距离, 有效地提高行车的安全性。汽车防抱死制动系统是电子控制技术在汽车上最有成就的应用项目。

目前, 用于汽车安全部件检测的设备绝大多数是从汽车制造业发达国家进口的, 汽车ABS系统性能的检测设备也是如此。因此, 有必要自主开发一种快速、稳定、通用的检测设备, 以满足车辆安全性检测的需要。基于虚拟仪器技术的汽车ABS系统性能检测系统与传统的检测系统相比, 具有信号分析精确、数据通信可靠、运行过程稳定等诸多优点, 而且软件开发周期短、可移植性好。

1. 虚拟仪器的概念

虚拟仪器的实质是利用计算机接口设备完成信号的采集、测量和调理, 利用计算机强大的软件功能实现数据的运算、分析和处理, 利用显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板, 最后以多种形式 (如数值显示、实时或历史曲线显示等) 形象、直观地表达出检测结果, 从而完成各种测试和控制功能。

虚拟仪器以计算机作为仪器统一的硬件平台, 充分利用计算机功能, 同时把传统仪器的专业功能和面板控制软件化, 与计算机结合构成一台从外观到功能都与传统的硬件仪器完全相同, 同时又充分享用计算机智能资源的全新仪器系统。虚拟仪器具有3大功能模块, 如图1所示。

与传统仪器相比, 虚拟仪器具有以下特点:

(1) 利用计算机强大的硬件资源, 大大增强了硬件功能。

(2) 利用计算机丰富的软件资源, 利用软件来实现数据读取、数据分析处理、数据显示等传统仪器只能用硬件来实现的功能, 而且通过软件技术和数值算法, 可实时、直接对测试数据进行分析与处理。

(3) 基于计算机总线和模块化总线, 可实现功能模块化开发, 使其开放性、兼容性、扩展性大大增强。

(4) 基于网络技术和接口, 使其具有网络互联能力, 实现测量、控制过程的网络化。

2. ABS检测系统设计

ABS系统的主要功能是尽量保持制动时汽车的方向稳定性, 在ABS起作用时, 车轮与路面的摩擦为滚动摩擦, 可以充分利用车轮与路面之间的最大附着力进行制动, 从而提高制动加速度, 缩短制动距离, 但最重要的还是保证了汽车的方向稳定性。

1) 硬件设计

汽车的ABS系统主要由轮速传感器、电子控制装置 (ECU) 和压力调节器3部分组成。当汽车制动时, ECU不断检测4个车轮的轮速, 并实时计算车轮的滑移率, 通过驱动电路控制压力调节器, 调节各制动管路的压力, 使车轮的滑移率保持在10%～20%之间, 从而获得较大的车轮纵向和横向附着系数, 保持较好的制动效能和制动时的方向稳定性。

ABS系统性能检测系统的硬件包括试验台、动力传动系统、被测A BS系统、故障诊断系统、各种传感器、数据采集卡等, 系统框图如图2所示。选用奔IV工控机作为硬件系统的核心, 实现数据分析、计算、处理、存储等功能。

传感器组包括车轮转速传感器、飞轮转速传感器、制动油压传感器、制动信号传感器、故障信号传感器等, 需动态采集4路轮速信号、2路飞轮信号、4路制动油压信号、制动踏板开关信号和l5路故障信号。

信号调理电路主要由信号调整电路、阻抗变换电路、电压控制放大电路和触发电路组成, 它将输入信号放大成0～10V的信号, 控制信号的通频带宽和幅值并降低噪声, 使信号能被后续的数据采集卡接收。

采集系统使用NI PCI-6220多功能数据采集卡, 该采集卡包括16路模拟输入通道, 2路模拟输出通道, 8个数字I/O和2个计数/定时器, 采用PCI总线控制, 采样频率为200kHz。数据采集卡的模拟输入部分由模拟通道开关、缓冲放大器、A/D转换芯片、通道控制电路、数据接口电路、A/D触发电路组成, 可以连续、高速地获取数据并传输数据, 实现多功能的数据采集和传输。

2) 软件设计

该检测系统以美国NI公司的Lab-VIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Work-bench, 实验室虚拟仪器开发平台) 为软件开发平台。Lab-VIEW是构建虚拟仪器的理想工具, 它与仪器系统的数据采集、分析、显示部分一起协调工作, 简化而又易于使用, 是基于图形化编程的G语言开发环境。

G语言与传统高级编程语言最大的差别在于编程方式, 一般高级语言均采用文本编程, 而G语言则采用图形化编程方式。G语言定义了自己的数据模型、结构类型和模块调用语法等编程语言的基本要素, 同时G语言丰富的扩展函数库为用户编程提供了极大的方便。

Lab-VIEW体现了一种新的“所见即所得”的编程思想, 使得程序开发变得更直观、简单。使用LabVIEW可大大降低程序的开发难度, 缩短开发周期, 节约开发费用。

该检测系统的软件采用分层模块化的设计方法, 整个测试软件分为上、下2层, 上层为主控模块, 下层为各测试项目的检测功能模块。主控模块与各测试项目的功能模块均为可独立运行的系统, 2层之间通过公共的系统数据库进行数据交换。

上层的应用程序设计, 利用Lab-VIEW 7.1设计了易于操作的仪器界面, 完全可以替代一般的传统硬件仪器实现以下几方面功能:

(1) 实时显示各车轮的转速变化情况;

(2) 实时显示制动总泵和各分泵的制动压力变化情况;

(3) 实时显示制动过程中的制动时间、制动距离和制动减速度值。

下层的参数测试模块有各车轮转速、各泵的压力、制动时间、制动距离、制动减速度等项目, 包括数据采集处理、记录、打印、显示等功能, 对采集的试验数据进行分析和运算, 最后显示结果。检测流程如图3所示。

3. 试验结果

连接ABS ECU电源, 然后通过变频调速器对电动机进行调速, 通过传动系统将惯性轮加速到预定的制动初速度, 当踩下制动踏板进行制动时, 系统会首先自动切断电动机的电源, 然后ABS系统开始对4个车轮进行制动, 紧急制动时可以看到ABS起作用的效果, 4个车轮不再很快抱死, 而是维持一定的滑移率, 相对摩擦轮边滚动边减速, 直至与摩擦轮同时停止转动。

图4为有ABS、制动初速度为30km/h、进行紧急制动时, 在试验台上测试出的制动曲线。由图4可知, 在有ABS的情况下进行紧急制动时, 车轮的线速度和车速几乎是以同样的下降速率降低到0, 同时滑移率维持在20%附近, 说明ABS系统在起作用。

4. 结论

基于虚拟仪器技术的汽车ABS系统性能检测系统, 其硬件设计简单、合理, 并充分体现了“软件就是仪器”的设计思想, 通过硬件与软件的有机结合, 完全可以满足对汽车ABS系统性能进行准确、快速、有效检测的要求。通过对实车ABS系统进行动态模拟测试, 证明该系统的测试结果准确、可靠。该系统不仅可以检测ABS系统的制动效能, 同时可以进一步对ABS系统的不同控制逻辑和算法进行对比深化研究, 完善车辆制动效果的优化改进。

采用虚拟仪器技术开发检测系统软件, 可以明显缩短软件的开发周期, 同时还可以提高数据处理的精确性、数据通信的可靠性、运行过程的稳定性。

虚拟仪器系统 篇2

水泵是确保煤炭矿井安全生产的重要设备之一。它承担排放所有地下水的重要任务。然而，在一个长工作循环中泵的特性曲线需要重新定义，因此，为了确保安全成产，使用者们应该定期的检查和测试和水泵的性能，去测试是不是水泵每个指标都符合“煤矿安全规定”。最终目的是及时发现故障，消除隐患，减少事故和可以达到节约维护成本。

在计算机辅助测试领域的重要技术——虚拟仪器是当代计算机技术和仪器技术深入结合的产物。核心技术是软件代替硬件。这篇文章介绍了虚拟仪器技术进入水泵性能检测领域和设计了基于Labview软件的矿用水泵综合性能检测系统。该系统基于个人计算机和采用Labview软件平台作为开发环境，该系统实现了实时和动态的显示水泵进出口压力、流量、流速和其他信号测定的功能。使用Labview软件的多项式拟合模块通过波形模拟和显示性能曲线。它使用虚拟仪器释放测试的Web发布工具的互联网界面,并实现其网络通信功能。与传统设备相比，基于运行稳定的虚拟仪器泵性能测试系统,有强烈的数据分析和处理功能,美观和操作方便的界面,强烈的视觉功能和较高测试精度 关键字：水泵、虚拟仪器、测试系统一、介绍

水泵是煤炭矿井安全生产的重要设备之一，它承担着抽空地下水确保井下安全的任务，需要连续连续工作 24 小时。因此，它也是在煤炭生产中主要能耗设备，几乎占全部生产用电量电的 13%至 18%。保持泵的良好运行是节约能源的重要组成部分。为了保证泵正常工作，有必要定期对泵综合性能进行测试，在发现泵效率下降时及时维护或更换泵，对节约能源和保护安全生产具有重要意义。

传统的测试泵的性能通常使用压力表、温度计、电能表、测速仪等仪器来测量相关的参数，然后通过计算的后半部分来获取性能曲线和其他数据，测试耗费很多的时间，整个过程会有不稳定的人为错误。此外，一般来说传统的测试仪器计算取决于计算机网络的硬件。很难制造和调试，测量精度也受到硬件限制，仪器的长期精度很难得到保证。使用软件方法来处理数字，不仅能减少硬件设备，而且还以保证精度[2]。

由此可见，本文介绍的使用“软件替代硬件”的Labview软件，开发了泵的综合性能测试系统。它是一个集合了多设备测试功能和测试范围可调的测试系统。该系统基于个人计算机和采用Labview软件平台作为开发环境，它可以实现大量数据的收集、传输、分析、处理、存储等功能等等。它与传统测试仪器相比，提高测试的准确性和开发效率，并降低劳动强度。

二.矿井水泵虚拟仪器测试系统

A.实现功能

• 实时检测并显示泵出口流量、泵进出口压力和泵的流量速度，使用传感器显示值来衡量和输入参数，使用传感器测量和输入参数的值,来计算并显示轴功率、输出功率、排水能力,泵效率,效率的管道和排水系统的效率

• 实时显示泵运行条件和排水状态功耗，并有超出限制时的报警功能。

• 使用多项式拟合获得泵性能曲线，这就是确定泵出口流量、轴功率、泵效率和流量曲线的方法。每个曲线通过波形显示。

• 存储测试数据、生成检测报告，和在任何时间查询相关的数据。

• 使用虚拟仪器 Web 发布工具发布到互联网的测试接口和实现其网络通讯功能。客户可以显示和控制另一台计算机的测试系统。

B.总体规划

离心泵性能测试有其自身的特殊性，需要的测试系统要运行很长时间，并需要绘制离散点拟合成曲线，所以它要求测试系统具有存储和曲线绘制功能。

在测试时，在泵开始运行前传感器应调到适当位置，然后启动泵。为了确保准确的测试，首先，在运行测试系统时有必要使用零操作和初始化每个参数。传感器获得的压力和流量信号，该信号通过数据采集卡进行放大和筛选，然后信号被送到虚拟仪器系统。同时，用户将在现场记录的数据输入到前面的仪器板。在前面的仪器板中显示的值稳定后，按下键“计算”，来完成第一次参数计算。根据工作条件，重复操作3到5次，链接操作结束，泵的性能曲线通过波形显示，该系统会自动存储原始数据和计算结果为用户查询。通过“测试报告”按钮你可以生成详细的反映了泵性能的报告。矿井水泵测试系统的工艺流程图如1所示。

图1 离心式水泵测试系统的流程图 C.仪器板

矿山水泵性能测试系统的仪器板如图2所示，仪器板具有输入区域，输出区域、经营区域、报警区域和其他区域。

图 2 矿山水泵性能测试系统的仪器板

D.程序框图设计

当离心泵性能测试时，为了确保采集的参数和测试结果的精度，应该有足够的时间进行测试，并且每种情况下应具有一定的时间间隔。本文离心式水泵性能测试系统使用设置事件结构和循环结构的方法。

1）信号采集的实现：实现连续波形采集，只在中间六模型外加循环结构是不合理的，这将导致每个信号采集操作，包含配置，启动和清除操作，很难继如果信号采集操作在两个波形采集之间时。为了解决连续采集的问题，在图3所示的过程应该被操作，那就是，把这些业务作为配置，开启启动和清除外循环只有一次，只有人工智能读取和必要的数据处理是以周期的形式完成的。

图3 模型的采集程序

a）测试函数

计算子程序框图：子程序根据测量参数和由传感器和输入参数的值，并根据相应的公式来计算的泵的出口流量，轴功率，输出功率、排水电力消耗、泵效率、管道效率和排水系统的效率。判断排水能力和运行条件点是否达标，并采取相应的报警管理。同时，它会自动存储测试数据。程序框图如图4所示。

图4 计算的子程序框图

b）零设置：零设置模块的功能是要初始化输入和输出参数，并删除最后一次测试数据，并确保本次的测试结果准确性。程序框图如图 5 所示。

图5零设置模块的程序块关系图

c）曲线拟合：LabVIEW 有用于曲线拟合的曲线拟合套件，它提供了线性拟合，指数拟合，多项式拟合最小二乘法拟合，多项式和样条插值方法。使用这些函数可以轻松设置模块，并采取数据拟合。

离心泵性能测试受客观条件的限制，它只能选择有限的状态点测试。为了更好地反映 5 泵的性能，必须装有曲线。如图6所示，程序框图使用一般多项式Fit.vi实现多项式拟合。函数的终端输入包括输入原始数据和拟合曲线命令等等。输入的原始数据是性能参数的计算值，拟合曲线顺序设置为多项式4。拟合结果通过捆绑的函数计算最终得到最后所示的波形显示。

图6 泵性能曲线拟合的程序块图

三．功能的网络通讯

使用虚拟仪器Web发布工具发布到互联网[3]，并且设置界面如图 7 所示。图7 已发布网络的设置

•“文档标题”是选定文档的标题显示，同时它也将通过浏览器的标题栏中显示。•页眉/页脚“是将在图片六文本框中的底部和顶部显示的文本。

•有三个已定义的样式嵌入，快照，监测显示在浏览器中“查看模式”，嵌入。•“浏览器预览”是预览浏览网页。当网站的内容被定义的页面，您可以使用该按钮来显示网页。

•“保存到磁盘”：经过设计的网页，您可以点击按钮来保存网页，同时网页文件应保存在Web服务器的根目录下。后单击按钮，向导将显示可以访问其他计算机中的Web 页的URL 地址。其他用户进入互联网上的另一台电脑的浏览器地址栏中的URL地址，可以浏览网页。网页也可通过Web编辑软件进行编辑。

一.结论 矿井水泵的传统检测技术有更多的缺点，已无法满足现代的测试要求。在该文中全面阐述泵性能测试系统建立了基于虚拟仪器软件平台 LabVIEW 并意识到现代测试的一种泵。系统具有效率高、精度高、操作简单，便于携带，而且大量软件替代硬件。它代表矿山设备性能测试的发展趋势，具有良好的扩展性和开放实现“一机多个使用实例”节省投资成本所以系统不只可以应用在矿井泵的性能测试中，也可用于其他行业的相关的设备测试，具有良好的发展前景。

声明

“矿井主要设备综合性能测试系统基于Labview（08213512D）”是由河北省人民政府2008年科技计划项目支持资助。

参考文献

[1] 姚富强，李世光，李小梅，“矿井主排水泵计算机远程监测系统的设计”，煤矿电气及机械，2004年。[2] 徐州东方研究所监测和控制技术，“测试设备手册 [Z]”，2005年。

[3] 侯国平，王坤，叶莘“LabVIEW7.1 编程与虚拟仪器设计”，清华大学大学出版社，pp196-199,239-240,407-415，2005年5月。

[4] 国家安全生产监督和控制行政和国家行政管理的煤炭矿山安全，“煤炭矿井安全规例”），2004年。[5] 邓燕和王磊，“LabVIEW7.1 测量技术与仪器应用程序”，机械工业出版社，2004年。[6] 国家安全生产监督和控制管理，“安全生产行业标准的中国”，AQ1014-2005 年，AQ1015-2005年，AQ1016-2005 年，笔记本的“，煤炭矿井机械、页30 ~ 31，2007年7月。

基于虚拟仪器的火炮振动测试系统 篇3

关键词：火炮；振动测试；数据采集；信号处理；Labview

中图分类号：TJ303文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2010) 13-0000-01

Artillery Vibration Measurement System Based on Virtual Instrument

Zhu Xiaobo,Guan Honggen

(School of Mechanical Engineering,Nanjing University of Science and Technology,Nanjing210094,China)

Abstract:The artillery vibration is a typical random shock and vibration,not only seriously affect the design accuracy,also considerable part of life.The vibration of artillery, artillery work to improve the reliability of life and work of great significance.Introducing the concept of the virtual instrument vibration test systems artillery,the artillery of traditional vibration test system to improve and enhance,to get high accuracy and stability.

Keywords:Artillery;Vibration test;Data acquisition;Signal processing;Labview

本文基于火炮振动测试的这种需要，设计了一套基于LabVIEW虚拟仪器平台，以数据采集卡、信号调理电路和传感器为硬件的测试系统，仅仅利用计算机、采集卡和传感器，便可对火炮振动信号进行检测，实现测量数据的显示、存储、分析和打印等功能。

一、测试分析系统的组成结构与功能

本测试分析系统由系统硬件和测试分析软件两大部分组成。

硬件主要由传感器及调理电路，数据采集卡和计算机组成，完成对被测振动信号的采集、传输、运算处理及显示被测结果等。软件是虚拟仪器的核心，系统软件由控制底层硬件管理模块与分析功能模块组成，来完成虚拟仪器特定的逻辑分析处理过程。总体构成如图1

二、火炮振动测试分析系统的软件设计

测试分析系统的软件设计，是以LabVIEW为软件开发平台，运用模块化的设计思想，组建各种功能模块。本系统使用了数据采集模块、波形显示模块、数据存储与读取模块、数据分析处理模块等，通过控制前面板上的各种开关和按钮模拟传统仪器的操作、实现对虚拟仪器的控制。

（一）数据采集模块。数据采集模块主要是实现完成数据采集的控制及对各种参数的控制。火炮振动信号主要为随机信号和瞬态信号，因此对信号的采集设置了两种采样方式：1.自由连续采集方式，即设置好采集参数后直接进行连续采集，适用于随机信号的采集；2.信号触发采集，首先设置好触发条件，包括触发电平、触发沿、触发前预留点数等。

（二）波形显示模块。波形显示模块将采集到的数据及分析后的数据显示到显示器上。

（三）数据存储与读取模块。数据存储模块的主要功能是对采集的数字信号进行保存，将时域数据和采集数据有关的参数如平均次数、数据长度、触发点采样点、采集时间等存储起来以便需要时能够调出进行自动参数测量，频谱分析等。

（四）数据分析处理模块数据。分析处理模块是软件设计的核心。根据振动测试对信号分析处理的要求，主要从时域分析、幅值域分析、频域分析和时频联合分析方面进行程序设计。

时域和幅值域分析模块：时域分析中主要是自相关分析和互相关分析。自相关用于判断信号的随机程度，检测混在随机信号中的周期信号，互相关则反映了两随机变量的统计依赖关系。幅值域特性分析可以同时观测输入、输出信号的概率密度曲线、概率密度分布曲线，可用于火炮故障檢测和分析。

频域分析模块：频域分析功能最多，主要有功率谱分析、频响函数分析、倒频谱分析等。时域信号经傅里叶变换、频域转换为复数形式，故在显示分析时有很多的格式，如幅频谱、相频图、实频图、虚频图、奈奎斯特图、波特图、三维瀑布图等。

时频联合分析模块：时频联合分析亦称时频局域化方法，是使用时间和频率的联合函数来表示信号。典型的线性时频表示有：短时傅里叶变换、小波变换和Gabor变换。

基于上述设计思想编制了振动信号的采集及处理系统软件。程序部分后面板如图2所示。

该程序既可以对仿真信号进行处理，也可以对采集卡实时采集的火炮振动信号进行分析处理。通过对某自行火炮身管振动运行检验表明，该程序功能完善、运行结果良好、实验结果与理论相符合，证明了该测试软件是可靠的。

参考文献：

[1]朱岩.基于LabVIEW的振动测试系统设计[D].成都:西华大学,2009

[2]张文斌.振动测试与分析虚拟仪器系统的研究[D].保定:华北电力大学,2005

基于虚拟仪器电能质量监测系统 篇4

为了提高电能的质量, 需要找到电能质量问题的根源并提出解决方法, 其主要任务就是对电能进行可靠监测与准确分析。为了给电能质量问题的研究提供有效和准确的数据, 电能质量参数监测设备必须具有很高的测量性能。随着计算机技术与网络技术的快速发展, 可尝试以虚拟仪器设计电能质量参数监测与分析系统, 并利用网络实现监测数据的远程测试与共享, 实现远程电能质量监控系统, 充分合理地利用资源。

电能质量监测分析仪器作为电能质量重要的研究工具必须跟随电能质量问题的发展不断的改进。提到仪器人们往往想到的是传统的设备, 传统的仪器都是由仪器厂家生产, 其功能也由厂家事先设计出来, 而且一般为一个封闭的固定功能结构的装置。由于功能的固定性, 所以每种仪器都有一类特定的功能, 且以固定的方式提供给用户。传统仪器大致可以分为几部分功能模块:数据采集部分、数据处理部分及人机交互界面等。然而, 我们可以利用少量的硬件 (数据采集卡和计算机) , 通过使用NI公司的虚拟仪器开发工具Lab VIEW编写具有与传统仪器功能相同的虚拟仪器。

与传统的仪器相比, 虚拟仪器具有很多优点, 如性能好、易用性及可根据要求用户自己定制等。表1显示了虚拟仪器与传统仪器的不同之处[4]。随着新问题的不断出现, 传统仪器终会被淘汰, 新的更加完善的设备将会出现。因此, 虚拟仪器技术的出现是必然的趋势。

本文根据实际需求, 对电能质量国家标准中提出的五项电能质量指标, 如电压偏差、频率偏差、三相不平衡、电压波动和闪变以及谐波等进行了分析。根据虚拟仪器的软件特点进行了系统设计。在设计电能质量参数监测系统时, 关键的技术问题就是数据的高精度、快速采集以及准确的分析计算和安全的数据传输。为了实现准确有效的监测, 本系统的功能为:

1) 采样数据为电网电压或者电流波形, 测量范围可根据实际情况设定, 要求可以多通道同时采样。本文采用的PXI-6259为32路模拟输入, 48条数字I/O线, 可以满足设计要求。

2) 本文只考虑到2~30次谐波, 所以根据奈奎斯采样定理可知, 数据采样频率至少为, 但是在实际测量中为了确保测量结果的精确性, 会设置更高的采样频率, 因此要选择合适的数据采集卡。本系统的采集卡的采样率要求达到12.8k以上。PXI-6259采样率单通道可达1.25M, 多通道可达1M, 因此完全可以满足要求。

3) 对于电能质量的监测, 需要能够准确测量反映电能质量的一些指标, 如电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡度和THD等指标。这些指标的分析、计算通过软件编程实现。

4) 由于Lab VIEW可以设置很好的人机界面, 所以要求设计的界面要直观, 人机交互性要友好, 一般要求具有波形显示和数据显示的功能。友好的人机交互界面正是Lab VIEW的优点之一。

5) 为了以后的调研之用, 要求系统可以保存电能质量参数数据。可以利用数据库功能或者Lab VIEW的数据储存功能实现。

6) 可以对超过国家标准的指标进行报警, 并设置使能端, 为以后系统的扩展和进一步开发做好准备。Lab VIEW的布尔型数据可以很好的实现这个功能。

7) 为了实现资源的有效利用和统一管理, 要求可实现数据远程传输, 并能够实现远程操控, 系统可实现多个客户端的电能质量数据共享。Lab VIEW的DS技术和远程面板功能可以实现这个要求。

根据系统的功能设计可知, 基于Lab VIEW的电能质量监测系统具有监测系统必不可少的三大部分:数据采集部分、数据分析部分和结果显示部分。本系统的数据采集的最前端仍然采用传统的硬件来完成, 数据分析部分不再使用硬件模块来实现, 而是利用Lab VIEW平台进行软件编程来实现。数据分析部分利用Lab VIEW软件程序可以完全解脱硬件对数据分析的束缚, 而且Lab VIEW的灵活性是硬件无法比拟的。

本文设计的监测系统, 软件是核心部分, 信号采集部分只要将电网信号以最小失真度转换为数字信号即可, 其余的功能 (滤波、数据分析和处理、存储等) 都可由Lab VIEW编程实现。基于Lab VIEW的系统大致可以分为两部分:Lab VIEW软件程序和基本的支持硬件。把软件和硬件合理地结合起来, 构成一个完整的系统。本文设计的系统中使用到的硬件有:电压、电流传感器、信号调理电路、数据采集卡和计算机 (能够进行虚拟仪器开发) 。这些硬件分为三个部分:信号调理、数据采集和数据处理。信号调理部分的主要任务是把原始信号的高电压转换为计算机可以接受的小信号。数据采集部分主要是由数据采集卡来完成。数据处理主要是在带有Lab VIEW的计算机上实现。

电能质量问题日益得到人们的关注, 电能质量参数的监测也势在必行。本文利用了Lab VIEW网络化的特点实现监测数据的远程输送和远程控制。根据电能质量问题的研究现状和虚拟仪器的特点, 对比了虚拟仪器与传统仪器的优劣, 提出了使用Lab VIEW虚拟仪器技术实现电能质量监测的可行性和优势。设计了系统的功能, 并根据功能要求设计了总体结构。同时分析了各个硬件部分的功能和设计要求。

摘要：在我国当今社会发展中, 电能作为使用最广泛的能源体现在人们的日常生活的方方面面。随着生产力的进步和生活水平的提高, 对供电质量也提出了更高的要求。电能作为一种特殊商品, 电力用户有权利要求得到质量优良的电能。为了满足对电能的各种需要, 现如今电网系统日益复杂, 这就要求我们对电网的各种运行参数进行监测, 并根据监测数据进行分析来提高供电质量以延长用电设备的寿命, 减少电能损耗, 预防设备故障和生产事故。

虚拟仪器系统 篇5

虚拟仪器技术在飞机燃油系统健康监控中的应用

以飞机燃油系统为对象,采用虚拟仪器技术来实现油压的采集和分析,进而判断燃油系统的`故障模式.研究结果表明,虚拟仪器技术不仅为燃油系统的故障监控提供了演示验证的手段,更充分证明了半物理演示验证实验的可行性.

作 者：万婧 万方义 宋笔锋 冯蕴雯 WAN jing WAN Fang-yi SONG Bi-feng FENG Yun-wen 作者单位：西北工业大学,西安,710072刊 名：机械设计与制造 ISTIC PKU英文刊名：MACHINERY DESIGN & MANUFACTURE年，卷(期)：“”(11)分类号：V228 TH156关键词：燃油系统 健康监控 虚拟仪器

虚拟仪器系统 篇6

关键字：VRML 虚拟仪器 虚拟机床

1.引言

智能化、自动化、集成化的先进制造模式是现代机械制造业的发展方向。目前，虚拟现实技术凭借自身的直观性和自然的人机交互性等特征，在传统的加工仿真技术中的人机交互方面的薄弱环节中提供了全新的思维和解决方式，对数控机床虚拟操作的实现奠定了坚实的基础。对于数控机床来说，其虚拟操作主要包括实际的数控加工过程中相仿的各项手工操作，而且必须借助于人机交互技术，才能实现用户指令的接收和传递等问题，解决了进行多页面的信息传递问题。

虚拟现实技术（VRML）主要是利用计算机并且通过多种传感器借口来制造出一种逼真的技术所要求的模拟环境，用户可以与此虚拟环境进行交互并且可以融入到此模拟环境中的一种技术。虚拟现实技术是一个跨多门学科的技术，包括众多的计算机、媒体技术等，像传感器技术、计算机图形学、网络技术以及多媒体技术等都和虚拟现实技术有关联，虚拟现实技术是以上技术的集成和渗透，沉浸性、交互性和想象性是虚拟现实技术最主要的三个特性。

2.数控机床虚拟加工的关键技术分析

所谓数控机床虚拟操作功能实质上是一种人机交互方式，是加工仿真系统中的一种。它具有操作便捷，操作过程更直观、更具体的特点。通过数控加工操作习惯的形式，进而实现各项参数的人机交互功能。数控机床的虚拟加工技术主要有三个关键技术，分别是数控程序的检查与翻译、刀补的计算和工件切除过程的显示。在下面的文章中，将对数控机床虚拟操作和实现方法进行详细的介绍。

首先，数控程序是指控制机床进行加工作业的特定代码，其中包含着各项运行的信息，主要是刀位信息和工艺信息。数控程序是数控机床在加工过程中的信息来源，所以在进行具体的运行时，必须先对已知的数控程序进行一些处理，提取出数据中的关键数据即数控程序中的工艺信息和刀位信息，进而生成数控程序锁描述的具体加工过程。数控程序包括预处理和翻译两大过程，在数控程序的预处理过程中要进行词法分析和语法检查两个工作；数控程序的翻译过程主要包括工艺及刀位信息提取过程和运动控制指令生成过程两个方面。

其次，对于刀补的计算方面。在编写数控程序时，必须明确数控机床所控制的事刀具中心的运动轨迹，也就是说在加工过程中是使用刀尖和刀刃来完成的，而不能仅仅按照所需零件的外貌轮廓进行加工程序的编写。如若没有对此加以明确，而仅仅依靠零件的轮廓进行程序编写，往往会出现加工轨迹和零件的实际轮廓不一致的情况。为了解决这一问题，在编写数控程序时，必须明确数控机床所控制的对象是刀尖或刀刃，在刀具中心与刀具切削点之间进行位置偏置。根据所需零件轮廓和刀具中心偏移量，计算出刀具中心运行轨迹的功能即是刀具的补偿功能。

最后，对于工件切除过程的显示。工件切除过程的显示，即消隐算法的实现，在进行虚拟机床仿真设计时，我们不仅要保证虚拟过程的高效性、易实现性和稳定性，同时还要确保VRML的某一内部节点能对工件模型进行描述。在这里可以采用基于Z-map结构的材料切除方法，这种方法不仅简单易行，实现方便，而且占用内存少，不用重新设计原型节点。Z-map是一种非参数化的表示方法，采用离散的方式对三维模型的特征进行记录，所以为了实现Z-map结构模型的仿真过程，工件的实体模型必须要转换成Z-map结构表述的离散化的模型。

3.系统仿真设计分析

对于整个系统的设计，我们可以采用VRML+JavaApplet+JavaScript的一种整合型的系统，这样可以把VRML构造的三维虚拟场景以及虚拟机床、虚拟场景控制中心的JavaApplet以及JavaScript共同整合到同一个Html文件里面，这样不仅能实现平台的独立性，而且对网络环境下来说更为适合。整个的数控机床虚拟仿真系统包括三个模块：人机交互模块、三维场景模块和三维场景监听模块。

首先，人机交互模块。这一部分主要是接收用户发送的指令，对于接收后的制定进行一系列的处理，然后把处理后的数据、结果等返回给用户。

其次，三维场景控制模块。这是系统中最重要的核心部分，人机交互模块接收到的NC代码、手动操控指令等的各种信息会在这一模块中进行解释，然后向人机交互模块发出相应的指令进行控制，这样就可以实现虚拟场景视角切换和机床运动控制等的功能。

最后，三维场景监听模块。对于这一模块来说，主要是获得VRML场景的刀具位置、冷却液状态以及刀具的进给速度等的数据信息，然后对所获得的数据进行分析变换在返回给人机交互模块，通过这一步骤，用户可以知道虚拟机床目前的运行状态。

4.总结

对于VRML虚拟制造来说，数控加工仿真技术是其关键技术之一，采用数控加工仿真技术不仅能降缩短产品开发周期，降低开发成本，而且还能避免或者降低在数控机工过程中出现的欠切、碰撞以及过切、碰撞等情况。在以后的研究中，我们可以对数控机床的虚拟操作进行更深入的研究，可以把真实的数控机床系统和虚拟操作系统连接起来，这样就可以通过虚拟的系统对真实的数控系统进行远程控制，及时发现运行过程中的错误信息等。

参考文献：

[1]张怀宇.基于VRML的数控加工仿真系统的研究和实现，四川大学，2002：8-9.

一种EDA虚拟仪器系统实现方法 篇7

1 基于UML的虚拟仪器系统建模

1.1 系统需求分析

通过建立一个虚拟仪器系统来以数据或图形化的方式模拟显示电子电路试验的结果。虚拟仪器子系统在时序上位于整个系统的最后一个环节, 图形化显示结果数据。在客户端系统中, 用户根据需要从元器件库模块选择和定制所需元件, 从虚拟仪器模块选择所需仪器, 模拟特性分析子模块指定所需的模拟分析特性。从而生成电路图及特性分析描述文件, 开始实验后, 客户端将电路图初始设定数据及电路描述文件上传给网络应用服务器, 应用服务器根据文件内容调用分析组件, 返回分析报告, 虚拟仪器系统根据分析报告, 抽取有用数据并图形化显示实验结果。

系统具备以下功能:模拟结果图形化显示、模拟效果设置 (人机交互) 、参数测量功能、数据存储。

1.2 系统设计

系统核心类包括:模拟结果显示类 (frmDisplay) 、模拟设置控制类 (frmControl) 、模拟业务处理类 (SimulateDoc) ;另外还有一些实现存贮功能的辅助类:存储文件类 (CFile) 、数据点类 (CPoint) 、数据点集合类 (CArray) 。系统基于U ML的类图如图1左图所示。

要完成各种系统功能需要系统中类密切分工协作。图1右图是系统最具代表性的模拟显示功能的UML顺序图。从上图可以看出模拟业务处理类 (SimulateDoc) 的核心作用, 以它来触发原始数据获取、通知模拟控制类 (frmControl) 初始显示设置、处理原始数据、通知模拟显示类 (frmDisplay) 显示模拟结果。

EDA虚拟实验仪器分为信号产生仪器和测量仪器, 主要包括:万用表、信号发生器、双通道示波器、数位信号产生器、逻辑分析仪、逻辑转换器等。下面主要介绍虚拟示波器的设计及实现技术。

2 虚拟示波器的设计及实现

2.1 虚拟示波器的功能结构

虚拟示波器的设计参考了HP公司的双通道台式数字存储示波器HP 54603B的功能, 并在仪器分析和处理功能上有所扩展。仪器主要功能包括:双通道信号输入、触发控制、通道控制、实时控制、波形显示、参数自动测量、波形存储和回放等。系统软件总体上包括数

据获取、数据处理、数据波形显示、参数测量、控制模块及波形存储和回放等五大模块。仪器运行效果如图2所示。

2.2 虚拟示波器模拟事务处理类 (Simulate-Doc) 的设计

模拟事务处理类 (SimulateDoc) 是系统的重要核心类, 完成所有的业务操作, 包括:初始模拟设置参数、数据获取、数据处理、数据存储、参数测量等。虚拟示波器的SimulateDoc类主要的属性有:CArrayptOriginA, ptOriginB是从实验分析所得结果文件中提取的A、B通道原始数据点集合;CArrayptDisplayA, ptDisplayB是对A、B通道原始数据点集合进行处理后得到的可显示的数据点集合;f r m D i s p l a y*m_pView

是指向模拟结果显示类的指针;frmControl*m_pCtl是指向模拟设置控制类的指针;float m_fLeft、float m_fRight, 是左右测量标尺数值;CFile m_File是需解析的模拟结果文件。

虚拟示波器SimulateDoc类主要的服务有:ParseData从模拟结果文件解析原始数据, 得到A、B通道的原始数据点集合ptOriginA和ptOriginB;ProcessData, 处理原始数据为可显示的坐标数据, 得到可显示的数据点集合ptDisplayA和ptDisplayB;Serialize序列化存储模拟结果;DecidePara确定初始显示设置;Display通知frmDisplay显示模拟结果。

2.3 实现的关键技术

MVC (Model/View/Controller) 设计模式[3]的应用。系统模型及数据被封装在CDocument类中, CView类是数据访问的窗口, 控制器Controller定义了用户界面对用户输入的响应方式。实现时先建立一个文档模板对象, 并将其添加到系统框架CWinApp::m_pDocManager所维护的指针列表m_templateList中。

m_p Template=new CSingleDocTemplate (IDR_MAINFRAME RUNTIME_CLASS (CEmbeddedDoc) , RUNTIME_CLASS (CEmbeddedFrame) , RUNTIME_CLASS (CEmbeddedView) ) ;AddDocTemplate (m_pTemplate) ;同时重载OnCreateClient函数动态创建所需视图并将M V C三者关联成为一个整体。

数据获取模块采用文档解析技术从文本文件中提取所需数据。数据处理子模块用CArray类完成原始数据的转换和管理。数据转换的主要思想是:将原始数据点以时间和电压值为坐标轴的坐标系转换为显示区域X、Y坐标系。转换中为求最佳显示效果必须首先确定原始数据点电压最大最小值, 以此对应显示区Y轴适当位置, 再将其余点依次映射。而X轴则根据时间表示值顺序映射。

为符合现实产生动态效果, 系统用实时动态显示技术来实现数据显示子模块的功能。实现思想是:在窗口类中通过调用S e t T i m e r函数设置系统时钟, 当时间间歇到达, 系统自动把WM_TIMER消息发送到此窗口类消息队列中, 窗口类截获消息则调用OnTimer函数。在OnTimer函数可以动态获取存储数据的改变, 实时地在客户区显示结果。

控制子模块完成数据采集的控制, 包括触发、通道和时基控制等。这些控制功能采用MFC的消息响应机制实现。系统设置一系列的控制参数, 如触发模式、触发斜坡范围、通道控制的幅度设置、Y初始值设置、输入耦合度设置、时基设置等。利用M F C的消息映射机制, 将用户触发的控制消息传递到基于CCmdTarget类的消息处理函数中, 然后系统根据传递的函数类型、参数值, 改变系统的各种设置状态, 进行符合客户需求的数据处理, 并通知波形显示模块把最新的数据结果显示给客户。

3 结语

以虚拟示波器的实现为例提出了一种虚拟仪器系统的实现技术。运行结果表明设计实现的示波器在显示、参数测量和存储等方面都优于传统仪器, 同时通过增加软件模块可以扩展仪器功能。

基于虚拟仪器系统的虚拟实验室通过网络进行电路试验, 突破了传统教学手段构建了一种全新的开放式的实验教学模式。

参考文献

[1]林云, 刘嘉南, 吴启迪.远程分布式虚拟实验室关键技术研究[J].中国远程教育, 2008 (11) :62～65.

[2]陈世鸿, 彭蓉.面向对象软件工程[M].北京:电子工业出版社, 1 9 9 9, 5.

基于虚拟仪器技术测试系统探讨 篇8

基于虚拟仪器的测试系统通常由通用仪器硬件平台和测试 (软件) 系统两部分组成。其中硬件系统部分主要包括计算机、数据采集卡、信号控制台、传感器等;软件系统用Labview、Labwindows/CVI等虚拟仪器软件平台进行编写。基于虚拟仪器的测试系统如图1所示。被对象传感器信号调理模块计算机数据采集卡显示输出打印。

1.1 传感器

传感器感应物理现象并生成数据采集系统可测量的电信号。在实际测试中, 可以根据信号类型和检测方法来选择传感器, 包括温度、速度、压力、位移、振动传感器等, 例如, 热电偶、电阻测温计、热敏电阻和IC传感器可以把温度转变为ADC可测量的模拟信号。其他包括应力计、流速传感器、压力传感器, 他们可以相应地测量应力、流速和压力。在所有这些情况下, 传感器可以生成和它们所检测的物理量成比例的电信号。

1.2 信号调理模块

信号调理简单地说就是将待测信号通过放大、滤波等操作转换成采集设备能够识别的标准信号, 包括功率放大、滤波处理、电气隔离以及为传感器提供激励 (电压或电流) 等。信号调理关键技术可以将数据采集系统总体性能和精度提高10倍, A/D芯片只能接收一定范围的模拟信号, 而传感器把非电物理量变换成电信号后, 并不一定在这一范围内。传感器输出的信号有时还必须经放大、滤波、线性化补偿、隔离、保护等措施后, 才能送A/D转化器。D/A转化器将二进制数字量转化为电压信号, 许多情况下还必须经V/I转化才能驱动电动阀等执行机构, 有时候还必须经过功率放大、隔离等措施。

1.3 数据采集卡

数据采集卡是虚拟仪器常用的接口形式, 实现数据采集功能的计算机扩展卡, 可以完成信号数据的采集、放大及A/D转化任务。

1.4 计算机

计算机包括普通台式计算机、便携式计算机、工作站、嵌入式计算机、3g手机等。虚拟仪器的硬件基础是计算机管理着虚拟仪器的硬软件资源。

2 虚拟仪器测试系统的软件系统

软件是虚拟仪器测试系统的核心。目前使用最多的虚拟仪器软件开发平台是NI公司的基于图形化编程平台Lab VIEW。它是美国NI公司推出的虚拟仪器开发平台, 广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受, 视为一种标准的数据采集和仪器控制软件, Lab VIEW集成了满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通信的全部功能。它还内置了便于应用的tcp/ip、Active X等软件标准的库函数。Lab VIEW的函数库包括数据采集、GFIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储等。Lab VIEW也有传统的程序调试工具, 如设置断点、以动画方式显示数据及其通过程序的结果、单步执行等, 便于程序调试。Lab VIEW简化了虚拟仪器系统开发过程, 缩短系统的开发和调试周期, 它让用户从繁琐的计算机代码编写中解放出来, 把大部分精力投入系统设计和分析当中, 而不再拘泥于程序编写细节。它可以增强使用者构建自己的学科和工程开发的能力, 提供了实验仪器编写和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时, 可以大大提高工作效率。

3 小结

本文主要是将虚拟仪器技术引入到现代的测试系统, 以及虚拟仪器技术和测试技术结合应用, 结合开发效率高、灵活性和兼容性强个重用度高的特点, 形成基于虚拟仪器技术测试系统框架。

摘要：虚拟仪器技术应用高性能的模块化硬件, 结合高效灵活的软件来完成各种测试、自动化和测量等方面的应用。将虚拟仪器技术引入现代各种测量测试系统中, 可以充分发挥虚拟仪器技术开发效率高、灵活性和兼容性强以及可重用度高的特点

关键词：虚拟仪器传感器,LabVIEW

参考文献

基于虚拟仪器的心率监测系统设计 篇9

1 系统硬件方案设计

针对本课题任务，系统使用STC12C5A60S2单片机作为主控电路,并利用单片机片内10位高速ADC读取传感器测量信号。单片机与上位机间经由串口进行通信，仅占用两根管脚，大大节省了单片机I/O资源。上位机可设置波特率等信息，并能显示心跳波形及心率值。系统原理框图如图1所示[4]。

STC12C5A60S2单片机是深圳宏晶科技公司生产的增强型51单片机，完全兼容MCS-51指令，具有60K程序存储器，1280B数据存储器，4个定时器，4组8位并行I/O口。考虑到本设计需要使用串口功能，因此使用11.0592MHz外部晶振构成时钟电路，保证波特率精度。STC12C5A60S2单片机的A/D转换口与P1口复用，共8路10位高速A/D转换器,速度可达到250KHz(25万次/秒)，足以分辨每60秒内仅100次左右的心跳。设计中使用P1.0口作为心率传感器的A/D转换接口。片内AD转换器共涉及到8个相关寄存器，使用时可仅操作A/D转换控制寄存器ADC＿CONTR、P1口特殊功能寄存器P1ASF、以及结果寄存器ADC＿RES。其中A/D转换控制寄存器ADC＿CONTR是使用片内ADC的关键。该寄存器共8位，用于设置ADC电源、转换速度、通道选择等，如表1所示。

心率测量通过光电式脉搏传感器实现。脉搏主要由人体动脉舒张和收缩产生的，在人体指尖组织中的动脉成分含量高，且指尖厚度相对其他人体组织而言比较薄，透过手指后检测到的光强相对较大，因此光电式脉搏传感器的测量部位通常在人体指尖。在恒定波长光源的照射下，通过检测透过手指的光强可以间接测量到人体的脉搏信号，即可得到心率值。

2 软件设计

系统上电后，设置定时中断间隔，启动片内AD转换，启动串口通信。上位机经过串口向单片机发送检测阈值，单片机产生中断，在串口中断服务程序中向上位机发送心率数据。上位机使用LabVIEW软件进行程序设计。LabVIEW是一种图形化编程语言，功能强大，能够实时显示测量波形，十分适合本系统使用[5]。

2.1 主程序设计

在主程序中，首先进行定时器初始化、串口初始化以及ADC初始化，用于心跳周期测量、串口数据发送以及A/D转换。之后循环执行A/D转换，心率计算程序。其流程如图2所示。在进入串口中断服务子程序后，关闭串口中断，避免发送数据产生重复中断。依次发送AD值与心率值，发送完成后再次打开串口中断返回。定时器每1ms中断一次，中断服务函数中以计数变量计时，计数变量在心率测量函数中进行清零。

2.2 心率计算程序设计

心率计算使用测周法，即测量心跳波形周期，进而推算心率。心跳波形中每个周期会出现一高一低两个波峰，需进行过滤处理。具体方法是在上位机设定检测阈值，只有幅值大于阈值的波峰可被检测。下位机测量时，根据阈值自动滤掉较低的波峰，以较高的波峰为准测量周期。使用定时器定时并利用计数变量计算周期，第一次检测到波峰时开始计时，第二次检测到波峰时停止计时，便可得到心跳周期。心率计算公式：BPM=60/T,其中BPM为心率值，T为心跳周期。心率计算程序流程图如图3所示。

2.3 LabVIEW程序

本设计使用LabVIEW设计虚拟仪器来显示心跳波形、心率值以及串口波特率等信息。使用虚拟仪器省去了额外的人机交互设备，极大地降低了系统成本。本设计虚拟仪器界面如图4所示。设计中使用串口进行上位机与下位机通信，在LabVIEW程序中使用“VISA配置串口”进行串口配置，可设置：端口号、波特率、数据位、校验位。配置完串口后，使用“VISA写入”将心率监测阈值发送至下位机。在发送之前，需要对输入值进行数据格式转换，将“U8”数值转换为字符串，以便利用“VISA写入”经串口发送至下位机。当下位机接收到数据并产生中断后，将向上位机发送5字节数据，包括波形数据与心率值。使用“VISA读入”函数进行接收，并设置接收5字节数据。

上位机接收到下位机发送的5字节数据，并以字符串形式存储，为了最终显示，需进行格式转换。首先使用“字符串至数值数组转换”函数，将接收到的字符串转换为数值数组，之后进行数组索引，提取各字节数据。前4字节为波形数据，需要转换为ASCII码形式，并进行组合以供“波形图表”控件进行使用。最后一字节为心率值，可直接显示。程序如图5所示。

3 结论

在调试过程中反复对AD采集功能进行了验证，系统能够保证可以准确地采集到传感器值；对心率计算程序进行测试，上位机可以接收到合理的心率值；多次开关上位机后均可得到心率值；多次调整检测阈值后，心率值获取不受影响；心率值可随具体情况实时变化。通过对上位机进行测试，预定波形可正确显示、实时变化，波特率等信息可自由设置。测试结果如图6所示。

根据实验结果，本设计实现了任务要求。系统可以实时检测心率；可以显示心跳波形与心率值；上位机显示正常，无卡顿等问题。但是由于设计时间较短，上位机界面比较简单，显示信息也较少。另外心率测量算法有待进一步完善，测量值有时不够稳定。

参考文献

[1]郑诚,余珊南,祝永华,等.一种基于ARM的便携式心率监测仪的设计[J].微型机与应用,2014,33(5):27-29.

[2]石建飞.数字心率计的单片机设计与实现[J].自动化技术与应用,2013(5):67-69,76.

[3]郑开明.基于单片机设计的心率检测仪[J].电脑知识与技术,2012(6):1431-1433.

[4]徐灵飞,向平.基于C8051F021的便携式心电监视仪[J].微型机与应用,2005(2):36-37,60.

基于虚拟仪器的远程温度测量系统 篇10

随着现代控制技术的发展, 工业控制领域要求对现场数据进行实时采集、控制, 而温度测量又是其中极为重要的部分。本文采用虚拟仪器与智能仪器相结合的方法构建了一个温度测量系统, 系统硬件包括IRTA系列测温仪、DS18B20温度传感器、AD574、AT89S82单片机、串口转USB口线、上位机等;软件部分由单片机C语言、LabVIEW组成, 可实现温升曲线显示、温升曲线变化率 (解决温度滞后性问题) 显示、数据保存、历史数据回放、远程监控。

1.1 硬件部分

温度测量系统的硬件原理图见图1。

传感器部分包括红外温度传感器和DS18B20温度传感器。红外温度传感器采用IRTA101AH系列测温仪, 它为模拟型非接触式传感器, 用于测量电主轴温度, 测量范围0℃～500℃, 响应时间1 s, 测量距离系数30∶1, 输出信号4 mA～20 mA, 其外围电路由500 Ω电阻和24VDC电源组成。DS18B20温度传感器是数字型传感器, 用于测量环境温度, 测温范围-55℃～125℃, 由5VDC电源供电, 无需外围电路。

为提高系统的精确度, 采用12位AD转换器AD574, 12VDC供电, 12位直连单片机。下位机为AT89S82单片机, 其功能包括实现AD574转换、获得IRTA系列测温仪温度参数、驱动DS18B20温度传感器进行环境温度测量、通过串口向上位机传送温度数据。上位机采用笔记本电脑, 笔记本电脑上没有串口, 采用RS-232到USB转换线可以方便地实现上、下位机间通信, 提高系统的通用性。

1.2 软件部分

下位机系统采用单片机C语言编程, 具体流程图见图2。

上位机软件通过LabVIEW编程, 采集USB口传送过来的数据, 将数据显示、存放、处理, 并通过网络实现远程数据传送。上位机系统的前面板如图3所示, 用户在使用时首先输入保存报表的路径和用户前面板的路径, 使前面板的温度显示曲线和温度值能够同时生成报表。LabVIEW流程图见图4。

LabVIEW流程图主要由上、下两部分组成:上面的WHILE循环实时采集USB口传送过来的数据, 并送显示;下面部分通过局部变量将温度值和前面板保存到报表中, 保留历史数据, 并具有数据回放功能。

1.3 远程控制系统的设置

通过客户端浏览器访问时, 首先需要在服务器端发布网页, 然后才能从客户端访问, 以实现远程通信。在服务器端发布网页, 首先在LabVIEW中选择“工具→Web发布工具…”, 打开“Web发布工具栏”, 分别对其设置, 最后确定即可, 如图5所示。

在远程端通过网页浏览器访问服务器的页面, 这样通过Web页面的发布就可实现网络的通信, 且用户可与发布的前面板进行交互式操作, 使用户可以通过Internet操作仪器设备。

2小结

采用本系统进行远程温度测量具有成本低、兼容性强、可扩展性强的特点, 且为项目后续的故障特征提取提供了保障。本文创新点在于由虚拟仪器与智能仪器相结合构建低成本测量平台, 其上位机依托虚拟仪器软件可方便实现后续故障诊断与检测工作, 实现了远程监控功能。

参考文献

[1]毕虎, 律方成, 李燕青, 等.LabVIEW中访问数据库的几种不同方法[J].微计算机信息, 2006 (1) :131-134.

[2]胡勇, 刘强, 周永清.基于LabVIEW平台数据采集卡配置参数的保存与加载方法研究[J].交通与计算机, 2004 (4) :44-46.

[3]胡理, 师奕兵, 黄建国, 等.峰值检测技术在数据采集卡中的应用[J].仪器仪表学报, 2004 (8) :407-409.

[4]姜阔胜, 梁应选, 杨明亮.虚拟仪器在机械传动试验台扭矩测量中的应用[J].陕西理工学院学报 (自然科学版) , 2008 (4) :1-4.

如何正确设置系统虚拟内存？ 篇11

我的电脑安装的是WinXP系统，我在运行一些游戏软件时，系统经常会出现虚拟内存不足的提示，有什么方法可以解决呢？是否需要添置物理内存呢？

Windows系统在运行时会对内存进行动态管理。当物理内存不足时，为了提供更多的内存容量，系统会将硬盘上的一部分空间作为虚拟内存来使用。当CPU有需求时，首先会读取内存中的资料，当所运行的程序大小超过内存容量时，Windows操作系统会将需要暂时储存的数据写入硬盘。所以，计算机的内存大小等于实际物理内存容量加上“分页文件”（就是交换文件）的大小。如果系统的虚拟内存设置得太低，就会出现虚拟内存不足的提示。用鼠标右击“我的电脑”选择“属性→高级→性能设置→高级→打开虚拟内存设置”，在这里可以重新设置虚拟内存的最大值和最小值，你可以将虚拟内存设置到磁盘剩余较大的硬盘分区。虽然虚拟内存的速度较慢，但通过正确设置你可以不添置物理内存。

双核电脑是否需要“双核电源”

前几天我帮朋友配置了一台双核电脑，商家向我推荐购买一款“双核电源”，据称是专门为双核处理器设计的，我想问一下这种双核电源和普通电源有什么区别，配双核处理器一定要选择双核电源吗？

应该说“双核电源”仅仅只是一种宣传上的名称，Intel和AMD的双核处理器都没有对电源产品提出供电结构上的改进要求。所谓双核电源实际上就是在处理器的供电部分进行加强，由于双核处理器的功率都很高，Intel 双核心处理器的最大功率为130W(Pentium D)，AMD双核心处理器的最大功率也达到110W(Athlon64 X2)，所以最好配置一款质量稳定的大功率电源，没有必要刻意追求“双核电源”。

在老主板上使用大容量硬盘

最近经不起价格诱惑我买了块160GB的大硬盘，但是买回来才发现，在我的老机器上无法使用，请问有什么办法可以解决吗？

一般新版本的主板BIOS程序都能对大容量硬盘提供良好的支持。找到主板厂商的网址，下载并更新主板的BIOS文件。如果已经无法找到主板的新版BIOS文件，还可以使用硬盘厂商推出的硬盘工具来解决问题。如迈括硬盘就可以使用“MaxBlast”这款硬盘工具，使用起来非常方便，支持图形界面，能够帮助用户突破主板137GB的硬盘容量限制。运行该软件的安装程序后，根据提示创建一张启动软盘，然后用软盘启动电脑安装硬盘即可。此外使用超过137GB的大容量硬盘，需要Win2000或者WinXP操作系统，并且安装最新的SP补丁，这样系统才能识别超过137GB容量的大硬盘。

让DVD刻录光盘上的数据保存更久

我经常使用DVD刻录机来备份数据，但是我发现半年前刻录的DVD光盘有很多都无法读取了。在刚刻录完成的时候，这些DVD刻录盘都能很顺畅读取的，是刻录盘的质量问题，还是刻录机的出现老化，DVD刻录盘上的数据可以保存多久？

DVD刻录盘上的数据通常可以保存数年之久，你所说的这种情况，很有可能是刻录盘的质量问题。刻录盘由盘基、记录层和保护层三大部分组成，而盘基和保护层平时除了受到物理作用而发生变形之外，基本上不会损坏；但是记录层就不一样了，因为使用了对光敏感的记录结构，当数据面受到强光照射(尤其是阳光中的紫外线)时，便可能引起记录坑道信息的染料结构发生变化，造成坑道信息对比度下降甚至完全丢失。所以建议大家购买DVD刻录盘时，一定要选择质量较好的盘，而不要一味的图便宜。另外由于DVD刻录盘也很容易受到高温和氧化的影响，因此在日常保护DVD刻录盘的时候，应当放在阴凉、干燥之处，尽量避免强光直射，这样就可以延长DVD刻录盘的保存时间。

Temp1、Temp2 、Temp Sens0含义

我的处理器温度一直比较高，别人建议我用CPUCool软件来监测和降低处理器温度，不过我发现软件上有三个温度项，分别是Temp1、Temp2、Temp Sens0，请问这三个温度分别是指的哪里的温度呢？

CPUCool软件中的Temp1显示的为主板温度，Temp2 是CPU内部的半导体二极管测试的CPU温度，而Temp Sens0显示的为硬盘温度。你可以通过设置Update Rate选项中刷新时间，实现实时监控硬件的运行温度的目的。

基于虚拟仪器平台的速降系统设计 篇12

本文采用美国National Instruments公司(NI)的嵌入式采集和控制平台Compact RIO(c RIO),通过图形化开发工具Lab VIEW控制硬件步进电机,采用开环控制,使得系统结构较为简单、控制成本低且易于维护。

1 设计原理

基于最优的简单速降算法,认为下降过程由3个过程组成:匀加速下降、匀速下降与匀减速下降,并且在减速为零时着地,如图1所示。其中,Vm是允许最大速度,a1与a2分别为允许最大加速度。

在任意时刻t0开始的足够短时间Δt内,认为降落是匀速运动,且下降距离为ΔS,则在t0时刻前已降的S降与剩余的S剩均可求出。通过t0时速度V与Vm比较,以及从Vm最大减速下降距离S降max与S剩比较,确定加速、允许或者减速的策略。整个下降过程分解成若干这样的小段组成,每个小段的速度较之前增加、保持或减少实现加速度的控制。

2 系统组成

虚拟仪器具有高效开放、易用灵活、功能强大、可操作性好等明显优点[3]。NI Compact RIO是一种小巧而坚固的工业化采集和控制系统,集成了嵌入式实时(Real-Time)控制器、现场可编程门阵列(FPGA)和可重配置I/O(Reconfigurable I/O,RIO)模块[4,5,6]。Lab VIEW是一个功能完整的虚拟仪器软件开发环境,同时也是一种功能强大的编程语言。

本文采用NI Compact RIO 9012+NI 9101+NI 9401硬件系统,软件系统采用NI Lab VIEW v8.6.1+Real Time Module+FPGA Module,执行机构为步进电机,由中芯精控电机有限公司的CCC-SP3016型步进电机驱动器驱动。系统在c RIO平台下,由数字信号模块NI9401输出频率可调方波,通过CCC-SP3016驱动步进电机转动,实现快速下降的目的。

3 软件设计

Compact RIO系统的软件分为三个部分:PC上位机的控制软件,RT下位机的实时系统软件与FPGA控制软件。其中上位机方便控制并提供操作界面,FPGA为具体控制核心,RT则为两者的桥梁与缓冲,其核心部分是FPGA编程。

根据前文分析,设置降落离地安全距离为SOK,若初始的速度为V0,则每个小段内的流程如图2所示。

4 实验测试

实验采用步进电机最高转速4.887r/s,线盘外径D=152mm,厚度h=15mm,钢索直径小于1mm,长度大于10m,重物质量约为1500g。

根据实际情况,设置时间段△t=0.1s,加速度a1=0.04m/s2,a2=-0.08m/s2,重物下降最高速度Vm=1500mm/s,另外,设置安全距离为Sok=0.05S。实验结果如表1所示,可以看出速降系统动作迅捷,控制误差效果良好。

表中,T为运行时间,SΔ为下降误差

5 结论

通过NI Lab VIEW、Lab VIEW RT模块和Lab VIEW FPGA模块编程开发基于NI Compact RIO的简化速降系统,采用匀加速直线运动的控制策略,可以满足平稳速降要求,并且运行精确,具有一定的参考意义。

参考文献

[1]张蕊华,陈海初,刘述亮.一种高楼救生器的研究[J].压电与声光,2010,32(6):1002-1004.

[2]RICHMOND V L,RAYSON M P,WILKINSON D M,et a1.Physical demands of fire-fighter search and rescue in ambient environmental conditions[J].Ergonomics,2008,51(7):1023-1031.

[3]王磊,陶梅.精通LabView8.X[M].北京:清华大学出版社,2006.

[4]刘斌友,王雪梅.基于Compact RIO的便携式导弹自动测试系统设计[J].弹箭与制导学报,2009,29(1):81-84.

[5]倪瑞萍,黄昶,周晨辰.FPGA技术在Compact RIO中的应用[J].微计算机信息,2010,26(6-2):127-128.