基于虛擬儀器的液壓系統(tǒng)故障快速診斷裝置設(shè)計(jì)（軟件部分）

目 錄 摘要 ABSTRACT 第 1 章 緒論 1 1.1 研究的目的和意義 1 1.1.1 設(shè)計(jì)目的 1 1.1.2 本設(shè)計(jì)的研究意義 1 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r 2 1.3 設(shè)計(jì)需求 4 1.4 基本內(nèi)容和擬解決的主要問題 5 1.4.1 設(shè)計(jì)基本內(nèi)容 5 1.4.2 擬解決的主要問題 6 1.5 技術(shù)路線或研究方法 7 第 2 章 圖形化編程語言 Labview 8 2.1 Labview 簡(jiǎn)介 8 2.1.1 LabVIEW 簡(jiǎn)介 8 2.1.2 VI 的特點(diǎn) 8 2.1.3 LabVIEW 的體系結(jié)構(gòu) 9 2.2 Labview 軟件特點(diǎn) 9 2.3 Labview 的工作方式 10 2.4 Labview 的程序開發(fā)環(huán)境 10 2.4.1 基于 LabVIEW 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 10 2.4.2 LabVIEW 的編程環(huán)境 11 2.5 本章 小 結(jié) 11 第 3章 液壓系統(tǒng)故障快速診斷裝置總體設(shè)計(jì) 13 3.1 軟件系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu) 13 3.2 數(shù)據(jù)采集模塊 14 3.2.1 壓力檢測(cè) 15 3.2.2 流量檢測(cè) 16 3.2.3 溫度檢測(cè) 163.3 數(shù)據(jù)處理模塊 16 3.3.1 數(shù)據(jù)處理 17 3.3.2 實(shí)時(shí)報(bào)警 17 3.3.3 單位選擇 19 3.4 數(shù) 據(jù)管理模塊 19 3.5 數(shù)據(jù)顯示模塊 19 3.6 本章 小 結(jié) 19 第 4 章軟件使用說明 20 4.1 設(shè)計(jì)程序說明 20 4.2 使用流程 20 4.2.1 啟動(dòng)軟件過程 20 4.2.2 溫度測(cè)量 21 4.2.3 流量測(cè)量 23 4.2.4 壓力測(cè)量 25 4.3 本章小 結(jié) 27 結(jié)論 28 參考文獻(xiàn) 29 致謝 31 附錄 32 1 第 1 章 緒 論 1.1 研究的目的和意義 1.1.1 設(shè)計(jì)目的 隨著高新技術(shù)在各個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)中的 廣泛應(yīng)用，傳動(dòng)裝置已經(jīng)發(fā) 展為復(fù)雜集合體。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)輕巧、傳動(dòng)比大、運(yùn)行平穩(wěn)、有效防止過載、易于實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速和自動(dòng)化、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制及遠(yuǎn)距離操縱等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械中。液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其內(nèi)部狀態(tài)又難以觀測(cè)，容易發(fā)生故障，給液壓系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和日常維護(hù)保養(yǎng)帶來一定的困難，故障診斷與檢測(cè)難度大。若液壓系統(tǒng)在運(yùn)行過程中一旦發(fā)生意外故障，不能及時(shí)診斷維修將會(huì)給用戶造成重大經(jīng)濟(jì)損失。傳統(tǒng)的診斷方法是在各檢測(cè)部位安裝壓力表、流量計(jì)、功率表等檢測(cè)儀器，通過人工觀察的方式進(jìn)行，其方法落后、速度慢、精度低、可靠性差、人為影響 因素多，需要花費(fèi)大量的人力和財(cái)力，而基于虛擬儀器的智能診斷方法由于利用領(lǐng)域?qū)＜邑S富的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，在液壓系統(tǒng)的故障診斷中充分顯示出其優(yōu)越性。 因此，對(duì)液壓系統(tǒng)檢測(cè)和故障設(shè)備的開發(fā)和研制有著很急迫的需求。本設(shè)計(jì)將虛擬儀器技術(shù)運(yùn)用到液壓系統(tǒng)的在線監(jiān)測(cè)中，設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)，有效地提取液壓系統(tǒng)的特征信號(hào)，對(duì)故障信息進(jìn)行分析比較。 1.1.2 本設(shè)計(jì)的研究意義 液壓系統(tǒng)具有體積小、重量輕、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)的特點(diǎn)，可以容易地獲得較大的力和力矩，并能在較大的范圍內(nèi)方便地實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，采用液壓傳動(dòng)的程度現(xiàn)在已成為衡量一個(gè)國家 工業(yè)化水平的重要標(biāo)志之一。 但生產(chǎn)設(shè)備的液壓系統(tǒng)因油液的易污染性和液壓元件對(duì)污染油液的敏感性而故障頻發(fā)，液壓系統(tǒng)對(duì)油液污染十分敏感，油溫及粘度的變化也會(huì)對(duì)液壓系統(tǒng)的工作性能造成很大影響，由于液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其內(nèi)部狀態(tài)又難以觀測(cè)，容易發(fā)生故障，給液壓系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和日常維護(hù)保養(yǎng)帶來一定的困難。因此如何有效地對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)，提取系統(tǒng)的特征信號(hào)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障或隱患有著十分重要的工程意義。 液壓系統(tǒng)故障快速檢測(cè)的任務(wù)就是在液壓系統(tǒng)運(yùn)行過程中在不拆卸或少拆 2 卸的情況下對(duì)壓力、溫度、流量等計(jì)量儀表的動(dòng)作及噪 聲、振動(dòng)、液壓油的污染度等狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，掌握設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。如果能隨時(shí)采集關(guān)鍵部位的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)故障征兆并加以控制排除，則系統(tǒng)的故障就可相對(duì)減少，甚至排除，使液壓設(shè)備隨時(shí)處于完好狀態(tài)，保證安全正常生產(chǎn)。而對(duì)液壓系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，除了要定性觀察一些物理現(xiàn)象外，更重要的是要對(duì)運(yùn)行過程中許多有關(guān)的物理參數(shù)進(jìn)行精確地定量測(cè)量并進(jìn)行性能分析。 液壓系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)因現(xiàn)場(chǎng)條件的特殊性而具有其自身的一些特點(diǎn)。其一是要求快速診斷。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備一旦發(fā)生故障，影響的不僅是此臺(tái)設(shè)備本身的生產(chǎn)，而 往往是整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)，特別是自動(dòng)化生產(chǎn)上的生產(chǎn)設(shè)備一旦出現(xiàn)故障，往往造成整個(gè)生產(chǎn)線的癱瘓，由此而帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。這就要求生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備一旦出現(xiàn)故障要在很少拆裝的情況下就能快速準(zhǔn)確診斷，迅速便捷排除。其二是生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)受技術(shù)條件的限制，無法像實(shí)驗(yàn)室內(nèi)那樣能方便地使用眾多復(fù)雜的儀器來進(jìn)行測(cè)試檢查，最好只需用單臺(tái)便攜式儀器就能進(jìn)行準(zhǔn)確的檢查診斷。其三是現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)人員受知識(shí)的限制，很難借助于諸如邏輯推理和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法進(jìn)行故障診斷，而只能采用操作簡(jiǎn)便的實(shí)用診斷方法，很難對(duì)液壓系統(tǒng)的性能進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)分析。 因此，生產(chǎn)科研 實(shí)踐提出了開發(fā)液壓系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)系統(tǒng)的要求，隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試 (CAT) 技術(shù)的發(fā)展，使測(cè)試技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行了深層次的結(jié)合，完全改變了傳統(tǒng)的測(cè)量模式。由于 CAT 技術(shù)是使用虛擬儀器來組成測(cè)試系統(tǒng)，而該系統(tǒng)的功能主要靠軟件實(shí)現(xiàn)，避免了傳統(tǒng)測(cè)量方法中必不可少的許多分立的測(cè)量儀器。因此， CAT 技術(shù)減少了測(cè)量環(huán)節(jié)測(cè)量精度 ,而對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行的實(shí)時(shí)分析和輸出顯示等均由軟件完成，具有強(qiáng)大的圖形顯示和數(shù)據(jù)處理能力，測(cè)試過程準(zhǔn)確，操作簡(jiǎn)單，測(cè)試數(shù)據(jù)和結(jié)果輸出迅速、直觀 ,能夠直接通過軟件進(jìn)行系統(tǒng)的性能分 析處理，提高了測(cè)試效率，滿足在線檢測(cè)需要處理大量數(shù)據(jù)的要求，為開發(fā)通用的多功能、體積小和重量輕的便于攜帶的“萬用表”式的液壓元件、系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)系統(tǒng)提供了便利條件，對(duì)于液壓元件和系統(tǒng)的研發(fā)以及液壓產(chǎn)品的推廣應(yīng)用具有重要作用。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r 虛擬儀器已經(jīng)成為 21 世紀(jì)測(cè)試技術(shù)與儀器技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向，并且在研究、制造和開發(fā)等眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。從 20 世紀(jì) 90 年代中期以來，國內(nèi)的重慶大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、西安交通大學(xué)、中科泛華電子科技公司等院校 3 和高科技公司，在研究開發(fā)儀器產(chǎn)品和虛擬式 儀器設(shè)計(jì)平臺(tái)以及引進(jìn)和消化 NI公司、 HP 公司的產(chǎn)品等方面做了一系列有益的工作。經(jīng)過多年研究，我國己經(jīng)在虛擬儀器開發(fā)方面形成了自己的特色，國家自然科學(xué)基金委員會(huì)己將虛擬儀器研究作為現(xiàn)代機(jī)械工程科學(xué)前沿學(xué)科之一，并被列為“十五”期間優(yōu)先資助領(lǐng)域。我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，加快了企業(yè)的技術(shù)升級(jí)步伐，先進(jìn)儀器設(shè)備的需求更加強(qiáng)勁；同時(shí)計(jì)算機(jī)的普及，為虛擬儀器在我國的普及奠定了良好的基礎(chǔ)。因此，我國的虛擬儀器存在巨大的發(fā)展?jié)摿Α?我國液壓 CAT 技術(shù)經(jīng)過 20 多年的發(fā)展，已有很大進(jìn)展。從 1980 年開始，一些單位就將單板機(jī) 或 PC 機(jī)應(yīng)用于液壓測(cè)試中，但因研制年代較早，硬件的性能均不高。與液壓 CAT 密切相關(guān)的是測(cè)控儀器，最初的測(cè)控儀器是傳統(tǒng)的模擬儀器，由于人工因素，檢測(cè)速度和測(cè)試準(zhǔn)確性都難以保證。帶 GPIB 接口的智能儀器的出現(xiàn)，使得液壓 CAT 實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，但此時(shí)計(jì)算機(jī)在測(cè)試過程中只起到記錄數(shù)據(jù)的作用， CAT 系統(tǒng)的性能主要取決于智能儀器。 近幾年，我國加強(qiáng)了虛擬儀器在液壓 CAT 中的應(yīng)用研究，取得了可喜的成果。國內(nèi)也有許多高等院校及科研單位正在進(jìn)行液壓 CAT 的研究工作，并在液壓測(cè)試中進(jìn)行一定程度的應(yīng)用。我國已經(jīng)研制出一些具有較高性能 的液壓計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試系統(tǒng)，如機(jī)械部北京自動(dòng)化研究所研制的液壓元件計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)可完成閥及泵的性能測(cè)試，北京理土大學(xué)研制的液壓泵（液壓馬達(dá)、液壓泵 液壓馬達(dá)傳動(dòng)系統(tǒng)）工作特性的計(jì)算機(jī)輔助試驗(yàn)系統(tǒng)，上海交通大學(xué)及昆山液壓件廠共同研制的液壓閥的特性試驗(yàn)系統(tǒng)，北航開發(fā)的液壓泵虛擬儀器試驗(yàn)臺(tái)等。許多廠家也用 CAT 系統(tǒng)來進(jìn)行液壓元件的出廠檢驗(yàn)。這些 CAT 系統(tǒng)大都實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)測(cè)試，數(shù)據(jù)處理能力增強(qiáng)，功能大大增加。 但是，這些液壓系統(tǒng)試驗(yàn)設(shè)備主要用于實(shí)驗(yàn)室條件下的性能檢測(cè)，很難直接應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。而用于現(xiàn)場(chǎng)液壓系 統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)的儀器主要是手持式或便攜式壓力表、流量計(jì)、溫度計(jì)，這些儀表功能單一，只能檢測(cè)到一種物理參數(shù)，只能進(jìn)行測(cè)量數(shù)值的機(jī)械或數(shù)字顯示，而不能體現(xiàn)液壓元件的性能、特性。因此，開發(fā)一套基于虛擬儀器的液壓系統(tǒng)故障現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)系統(tǒng)是非常必要的。 由于虛擬儀器以計(jì)算機(jī)以及數(shù)據(jù)采集設(shè)備為硬件平臺(tái)，而計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的存儲(chǔ)能力、高速的運(yùn)算與數(shù)據(jù)處理能力、圖形顯示功能，再加上功能強(qiáng)大的軟件，剛好可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)儀器的缺點(diǎn)與不足。既可以很好的滿足測(cè)試要求，還可以克服傳統(tǒng)儀器專用性強(qiáng)的缺點(diǎn)，很容易地對(duì)虛擬儀器進(jìn)行改造，重新組建所需要的新儀器。 4 1.3 設(shè)計(jì)需求 為了實(shí)現(xiàn)和完成設(shè)計(jì)的目的，需要滿足以下設(shè)計(jì)需求。 1、可報(bào)警（聲） 2、可報(bào)警（光） 3、可設(shè)定報(bào)警范圍 4、能實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù) 5、可設(shè)定數(shù)據(jù)采集種類 6、可除噪聲 7、能保存數(shù)據(jù) 8、能讀取數(shù)據(jù) 9、采集數(shù)據(jù)單位可選 10、占用系統(tǒng)內(nèi)存小 11、操作簡(jiǎn)單 12、可顯示數(shù)據(jù)（波形） 13、可顯示數(shù)據(jù)（數(shù)組） 14、可隨時(shí)改變值 15、防程序鎖死 16、程序易于安裝 17、程序調(diào)試簡(jiǎn)單 18、布局合理 19、符合人機(jī)工程學(xué) 20、顏色分明 21、紅綠燈報(bào)警提示 22、效率高 23、可設(shè) 密碼保護(hù) 24、互動(dòng)性強(qiáng) 由以上需求，繪制設(shè)計(jì)目標(biāo)樹如下表 1.1、 1.2、 1.3、 1.4。 表 1.1 主 要類目 虛擬儀器 性能 操作 外觀 5 表 1.2 性能分支 性能 有效率 可報(bào)警（聲） 可報(bào)警（光） 可設(shè)定報(bào)警范圍 能實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù) 可設(shè)定數(shù)據(jù)采集種類 可除噪聲 能保存數(shù)據(jù) 能讀取數(shù)據(jù) 采集數(shù)據(jù)單位可選 占用系統(tǒng)內(nèi)存小 表 1.3 操作分支 操作 操作簡(jiǎn)單 可顯示數(shù)據(jù)（波形） 可顯示數(shù)據(jù)（數(shù)組） 可隨時(shí)改變值 防程序鎖死 程序易于安裝 程序調(diào)試簡(jiǎn)單 表 1.4 外觀分支 外觀 布局 合理 符合人機(jī)工程學(xué) 顏色分明 紅綠燈報(bào)警提示 1.4 基本內(nèi)容和擬解決的主要問題 1.4.1 設(shè)計(jì)基本內(nèi)容 本課題進(jìn)行基于虛擬儀器的液壓系統(tǒng)故障現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)技術(shù)研究，簡(jiǎn)化總體框圖如圖 1.1 所示。 因?yàn)槲覀儗?shí)驗(yàn)中的原始信號(hào)并非是直接可測(cè)的電信號(hào)，所以我們需要有，由采集軟件（或采集模塊）支持下的硬件進(jìn)行檢測(cè)，并且需要相應(yīng)的軟件（或模塊）對(duì)其以采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示（輔助檢測(cè)人員操作），以及對(duì)數(shù)據(jù)的分析和最后進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。 該課題軟件系統(tǒng)由 4 大部分組成。 1數(shù)據(jù)采集模塊； 2信號(hào)實(shí)時(shí)顯示模塊；3 信號(hào)處理和分析模塊； 4. 采集數(shù)據(jù)的保存，通過對(duì)這 4 大部分的研究與應(yīng)用即可實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)與測(cè)試過程的控制。 6 圖 1.1 總體框圖 1.4.2 擬解決的主要問題 1、對(duì)檢測(cè)軟件的選擇以及對(duì)軟件的安裝和調(diào)試，使其滿足本課題對(duì)數(shù)據(jù)處理能力的要求和其他檢測(cè)要求。 在進(jìn)行軟件的安裝和使用時(shí)，要加入 DAQ-max 模塊，以及其他模塊。這樣才可以更好的輔助測(cè)量。 2、如何實(shí)現(xiàn)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集。 在受到硬件的限制下，可以用模擬信號(hào)代替真實(shí)信號(hào)，同樣可以達(dá)到實(shí)現(xiàn)軟件功能 的要求。 3、如何實(shí)現(xiàn)顯示采集信號(hào)以及顯示信號(hào)和實(shí)驗(yàn)采集數(shù)據(jù)的同步。 建立一個(gè)擁有圖像以及數(shù)表的操作平臺(tái)，實(shí)時(shí)反映當(dāng)前測(cè)量值，從而達(dá)到數(shù)據(jù)顯示和數(shù)據(jù)采集同步的要求。 4、如何解決對(duì)已采集的信號(hào)處理，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的分析。 采集的數(shù)據(jù)往往有噪聲、有干擾，要進(jìn)行對(duì)信號(hào)的濾波使其更加精準(zhǔn)更加貼近真實(shí)值。 5、如何實(shí)現(xiàn)以采集數(shù)據(jù)和結(jié)果的存儲(chǔ)與保存。 采集的數(shù)據(jù)要有存儲(chǔ)功能，方便以后分析。 6、軟件可自主處理部分采集的數(shù)據(jù)，并且監(jiān)控液壓系統(tǒng)，當(dāng)液壓系統(tǒng)某些數(shù)據(jù)超過軟件所設(shè)定的上限值時(shí)，有報(bào)警功能。 軟件要有實(shí)時(shí)報(bào)警功 能，提醒程序操作人員實(shí)時(shí)值是夠超出設(shè)定范圍并且范圍可調(diào)。 溫度傳感器 壓力傳感器 流量傳感器 信號(hào)處理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集卡 據(jù) 采 集 卡 計(jì)算機(jī) 人機(jī)接口 輸出設(shè)備 出 設(shè) 備 7 1.5 技術(shù)路線或研究方法 本課題的研究就是分析并找出液壓元件及系統(tǒng)性能測(cè)試中的共同的特點(diǎn)，研究探討適合液壓元件及系統(tǒng)性能測(cè)試的方法，并用 LabVIEW 編制測(cè)試軟件，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真研究，以期提高液壓元件及系統(tǒng)性能測(cè)試的水平。 技術(shù)路線和試驗(yàn)方案： 1、應(yīng)用液壓仿真軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的液壓綜合測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究。 2、利用 LabVIEW 編制所需的測(cè)試軟件。 3、利用測(cè)試軟件中的數(shù)據(jù)采集模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)過程中壓力、流量、流速等參數(shù)的采集。 4、利用測(cè)試軟件中的 信號(hào)處理和分析模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并且進(jìn)行系統(tǒng)性能分析計(jì)算和特性曲線的繪制，并完成檢測(cè)結(jié)果的保存。 8 第 2 章 圖形化編程語言 Labview 2.1 Labview 簡(jiǎn)介 2.1.1 LabVIEW 簡(jiǎn)介 LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程平臺(tái) )是美國 NI 公司 ational Instrument Company，簡(jiǎn)稱 NI 公司 )推出的一種基于 G 語言 (Graphics Language，圖形化編程語言 )的虛擬儀 器軟件開發(fā)工具。1983 年，美國 National Instruments 公司一個(gè)致力于開發(fā)用于控制儀器的 BASIC程序的團(tuán)隊(duì)，注意到了工程師和科學(xué)工作者的這種需要，他們從此全力投入一套新的用于開發(fā)儀器軟件程序的專門工具，這套軟件就是后來的 LabVIEW。經(jīng)過十多年這套軟件功能不斷完善，從 1986 年的 LabVIEWI. 0 版發(fā)展到 2002 年的LabVIEW6. 1 版，以及 2011 年的最新的 LabVIEW2011 版 Express 版。 LabVIEW 是一套圖形化的開發(fā)、調(diào)試和運(yùn)行程序的集成環(huán)境。 2.1.2 VI 的特點(diǎn) VI 由一個(gè)用戶界面、圖標(biāo)代碼和一個(gè)接口板組成。接口板用于上層的 VI 調(diào)用該 Vi。 VI 具有以下特點(diǎn) : 1、用戶界面由于類似于儀器的面板也叫做前面板。前面板包括旋鈕、按鈕、圖形和其他控制元件與顯示元件以完成用鼠標(biāo)、鍵盤向程序輸入數(shù)據(jù)或從計(jì)算機(jī)顯示器上觀察結(jié)果。 2、 VI 用圖標(biāo)代碼和連線來完成算術(shù)和邏輯運(yùn)算。圖標(biāo)代碼是對(duì)具體編程問題的圖形解決方案，圖標(biāo)代碼也就是 VI 的源代碼。 4、 VI 程序使用接口板來替代文本編程的函數(shù)參數(shù)表，每個(gè)輸入和輸出的參數(shù)都有自己的連接端口，其他的 VIs 可以由此向 subVI 傳遞數(shù)據(jù) 。 由于這些特色 LabVIEW 符合模塊化的程序設(shè)計(jì)概念并對(duì)這種概念起到了推進(jìn)作用。我們把一個(gè)復(fù)雜的應(yīng)用程序逐步劃分為一系列簡(jiǎn)單的子任務(wù)，為每個(gè)子任務(wù)創(chuàng)建一個(gè) VI，再把它們裝配到另外一個(gè)圖標(biāo)代碼中完成一個(gè)復(fù)雜的任務(wù)。 9 2.1.3 LabVIEW 的體系結(jié)構(gòu) LabVIEW 的軟件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。其中儀器驅(qū)動(dòng)程序主要是完成儀器硬件接口功能的控制程序 ， NI 公司提供了各制造廠家數(shù)百種 GPIB， DAQ， VXI 和 RS-232等儀器的驅(qū)動(dòng)程序。有了儀器驅(qū)動(dòng)程序，用戶就不必精通這些儀器的硬件接口，而只要把儀器的用戶接口代碼及數(shù)據(jù) 處理與分析軟件組合在一起，就可以迅速而方便地構(gòu)建一臺(tái)新的虛擬儀器。 2.2 Labview 軟件特點(diǎn) LabVIEW 開發(fā)平臺(tái)的特點(diǎn)如下 1、具有圖形化的編程方式， LabVIEW 的基本編程單元是圖標(biāo)，不同的圖標(biāo)表示不同的功能模塊。 LabVIEW 編寫程序的過程也就是選取多個(gè)圖標(biāo)并將圖標(biāo)用連線連接起來的過程，設(shè)計(jì)者無需寫任何文本格式的代碼，連線表示個(gè)功能模塊間傳遞的數(shù)據(jù)。被連接的目標(biāo)之間的數(shù)據(jù)流控制著執(zhí)行次序，并允許有多個(gè)數(shù)據(jù)通路同步運(yùn)行。其編程過程近似于思維過程，容易為多數(shù)工程師和技術(shù)人員所接受，是真正的工程師的 語言。 2、提供豐富的數(shù)據(jù)采集、分析及存儲(chǔ)的庫函數(shù)。 LabVIEW 是一個(gè)帶有擴(kuò)展功能庫和子程序庫的通用程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其開發(fā)環(huán)境下提供的應(yīng)用程序有 100多種，大致可分為以下幾個(gè)方面 ： 高級(jí)分析函數(shù)庫、工具箱庫、綜合時(shí)頻分析控制箱、儀器驅(qū)動(dòng)函數(shù)庫、演示程序庫、開發(fā)工具庫和應(yīng)用程序生成器等，幫助用戶迅速組建自己的應(yīng)用系統(tǒng)。 3、提供傳統(tǒng)的程序調(diào)試手段，如設(shè)置斷點(diǎn)、單步運(yùn)行，同時(shí)提供獨(dú)具特色的執(zhí)行工具，使程序動(dòng)畫式運(yùn)行，利于設(shè)計(jì)者觀察到程序運(yùn)行的細(xì)節(jié)。程序查錯(cuò)無需先編譯，只要有語法錯(cuò)誤， LabVIEW 會(huì)自動(dòng)顯示，并給 出錯(cuò)誤的類型、原因及準(zhǔn)確位置。進(jìn)行程序調(diào)試時(shí)，可以在任何位置插入任意多的數(shù)據(jù)探針，運(yùn)行程序時(shí)， LabVIEW 會(huì)給出各探針的具體數(shù)值，通過觀察數(shù)據(jù)流的變化、程序運(yùn)行的邏輯狀態(tài)，尋找錯(cuò)誤，大大減少了程序調(diào)試的時(shí)間，使程序的調(diào)試和開發(fā)更為便捷。 4、 LabVIEW 繼承和發(fā)揚(yáng)了結(jié)構(gòu)化和模塊化程序設(shè)計(jì)的概念，虛擬儀器是分層次和模塊化的，即可以把任意一個(gè)虛擬儀器當(dāng)作頂層程序，也可以將其當(dāng)作其他虛擬儀器或自身的子程序，這樣用戶就可以把一個(gè)復(fù)雜的應(yīng)用任務(wù)分解為一系列的、多層次的子任務(wù)，通過為每一個(gè)子任務(wù)創(chuàng)建一個(gè)子虛擬儀器， 并運(yùn)用方框 10 圖原理把這些子虛擬儀器進(jìn)行組合、修改、交叉和合并等處理。最后建成的頂層虛擬儀器就成為一個(gè)包括所有應(yīng)用功能的子虛擬儀器的集合。 32 位的編譯器編譯生成 32 位的編譯程序，保證用戶數(shù)據(jù)采集、測(cè)試和測(cè)量方案的高速執(zhí)行。 2.3 Labview 的工作方式 LabVIEW 是一個(gè)通用程序開發(fā)系統(tǒng)，但它提供了一些專門用于數(shù)據(jù)采集和儀器控制的函數(shù)庫與開發(fā)工具。因?yàn)?LabVIE W 開發(fā)的程序的外觀和操作方式都與實(shí)際儀器類似，所以被稱為虛擬儀器，而實(shí)際上相當(dāng)于傳統(tǒng)編程語言中的函數(shù)。 任何一個(gè) VI 都是由三個(gè)部分組成 ： 一個(gè)可 交互的用戶界面、一個(gè)相當(dāng)于源代碼的流程圖和用于與其他 VI 連接的圖標(biāo)聯(lián)結(jié)器。 因?yàn)榭山换サ挠脩艚涌谂c實(shí)際儀器的操作面板類似，所以被稱為前面板(Front Panel)。前面板通常包括旋鈕、按鈕、圖形或者其他的控制對(duì)象和顯示對(duì)象?？梢杂檬髽?biāo)或者鍵盤在前面板中輸入數(shù)據(jù)，觀看程序運(yùn)行的結(jié)果。 VI 從流程圖 (Block Diagram)獲得指令。流程圖用 G 語言編寫，是一種圖形化的編程方式，也是 VI 的源程序代碼。 VI 具有層次結(jié)構(gòu)化的特點(diǎn)，既可以作為主程序，也可以作為其他程序的子程序。 VI 的圖標(biāo) (Icon)和聯(lián)結(jié)器 (Connector)相當(dāng)于圖形化的參數(shù)，其他的 VI 通過它們將數(shù)據(jù)發(fā)送給子 VI。 通過這些功能的實(shí)現(xiàn)， LabVIEW 利用并改進(jìn)了“模塊編程”的概念。可以將一個(gè)應(yīng)用程序分解成若干個(gè)彼此獨(dú)立的子任務(wù)，再分別創(chuàng)建子 VI 完成子任務(wù)，最后在另一個(gè)流程圖上將這些子 VI 組合起來，完成所需要的功能，所以最后得到的 VI 是由一系列分別執(zhí)行不同功能的子 VI 所構(gòu)成的。 由于每個(gè)子 VI 都可以獨(dú)立執(zhí)行，所以也簡(jiǎn)化了主 VI 的調(diào)試工作，而且因?yàn)楹芏嗟讓幼?VI 可以執(zhí)行一些常用的功能，所以可以創(chuàng)建一組專門的子 VI，用于完成某些常用的功能。 2.4 Labview 的程序開發(fā)環(huán)境 2.4.1 基于 LabVIEW 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 廣義的數(shù)據(jù)采集包括模擬輸入和模擬輸出兩部分，他們往往使用同一個(gè)系統(tǒng)，有許多相同的概念和術(shù)語。 數(shù)據(jù)采集就是將電壓、電流、溫度、壓力等物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并傳遞到 11 計(jì)算機(jī)中的過程。 數(shù)據(jù)采集硬件有多種形式，數(shù)據(jù)采集硬件的選擇要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)合并考慮到自己現(xiàn)有的技術(shù)資源。硬件驅(qū)動(dòng)程序就是應(yīng)用軟件對(duì)硬件的編程接口，它包含著對(duì)硬件的操作命令，完成與硬件之間的數(shù)據(jù)傳遞。依靠硬件驅(qū)動(dòng)程序可以大大簡(jiǎn)化 LabVIEW 編程工作，提高開發(fā)效率，降低開 發(fā)成本。 2.4.2 LabVIEW 的編程環(huán)境 LabVIEW 程序的創(chuàng)建主要依靠三個(gè)模板?？丶０灏鞣N控制件和顯示件，用來創(chuàng)建程序前面板。函數(shù)模板包含編輯程序代碼所涉及到的 VI 程序和函數(shù)，這些 VI 程序和函數(shù)根據(jù)類型的不同被分組放在不同的子模板內(nèi)。一般在啟動(dòng) Lab VIEW 后，這兩個(gè)模板會(huì)自動(dòng)顯示出來。控件模板只有對(duì)前面板編輯有效，即只在前面板開發(fā)窗口激活時(shí)才顯示。函數(shù)模板只對(duì)代碼編輯有效，即只在代碼編輯窗口激活時(shí)才顯示。另外一個(gè)重要的編程工具是工具模板，該模板上的工具可以對(duì)前面板和代碼窗口中的對(duì)象進(jìn)行編 輯。選擇不同的工具，光標(biāo)變成不同的操作方式，可以修改和操作前面板對(duì)象和圖標(biāo)代碼。 控件模板，頂端的三個(gè)按鈕為搜索導(dǎo)航按鈕，用戶使用他們查找制定控件的位置。下邊有 15 個(gè)子模板，用以創(chuàng)建不同風(fēng)格的控件。包括數(shù)值子模板、布爾量子模板、字符串和路徑子模板、數(shù)組與簇子模板、列表框和表格子模板、圖形子模板、枚舉及單選框子模板、 I/O 接口子模板、參考數(shù)子模板、對(duì)話框子模板、經(jīng)典控件子模板、 ActiveX 子模板、調(diào)用用戶定制的控件以及用戶子模板。函數(shù)模板。包括程序結(jié)構(gòu)子模板、數(shù)學(xué)運(yùn)算子模板、布爾值子模板、字符串子模板、數(shù)組 子模板、簇子模板、比較子模板、時(shí)間與對(duì)話框子模板、文件子模板、數(shù)據(jù)采集子模板、圖形與波形子模板、信號(hào)分析子模板、儀器接口子模板、圖像及運(yùn)動(dòng)控制子模板、數(shù)學(xué)分析子模板、通訊子模板、應(yīng)用程序控制子模板、報(bào)表生成子模板、圖形及聲音控制子模板等 21 個(gè)子模板。 LabVIEW 還有一個(gè)實(shí)時(shí)的幫助窗口，當(dāng)你將鼠標(biāo)光標(biāo)停留在一個(gè)控件或者函數(shù)上時(shí)，在幫助窗口隨時(shí)可以看到關(guān)于該控件或者函數(shù)的介紹、使用說明等幫助信息，使用非常方便。 2.5 本章 小 結(jié) 本章主要介紹了 LabVIEW 圖形化變成語言的概況、發(fā)展情況、軟件的特點(diǎn)、VI 的 特點(diǎn)、 LabVIEW 工作方式和開發(fā)的環(huán)境。 12 LabVIEW 實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程平臺(tái)是美國 NI 公司推出的一種基于 G 語言，他用圖標(biāo)代碼來代替編程語言創(chuàng)建應(yīng)用程序的開發(fā)工具，相對(duì)與其他的程序軟件，簡(jiǎn)單易學(xué)、通俗易懂，對(duì)于程序編輯人員的要求相對(duì)較低，這使她有著更大的市場(chǎng)，和更多的使用人數(shù)。 用 LabVIEW 編寫的每個(gè)虛擬儀器程序稱為一個(gè) VI，每個(gè) VI 有三個(gè)部分 :程序前面板、框圖程序和圖標(biāo) /連接器。實(shí)際上 VIs 類似于傳統(tǒng)編程語言的函數(shù)或子程序。 LabVIEW 利用并改進(jìn)了“模塊編程”的概念。可以將一個(gè)應(yīng)用程序分解成若干 個(gè)彼此獨(dú)立的子任務(wù)，再分別創(chuàng)建子 VI 完成子任務(wù)，最后在另一個(gè)流程圖上將這些子 VI 組合起來，完成所需要的功能，所以最后得到的 VI 是由一系列分別執(zhí)行不同功能的子 VI 所構(gòu)成的。 13 第 3 章 液壓系統(tǒng)故障快速診斷裝置總體設(shè)計(jì) 3.1 軟件系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu) 因?yàn)槲覀儗?shí)驗(yàn)中的原始信號(hào)并非是直接可測(cè)的電信號(hào)，所以我們需要有，由采集軟件（或采集模塊）進(jìn)行檢測(cè)，并且需要相應(yīng)的軟件（或模塊）對(duì)其以采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示（輔助檢測(cè)人員操作），以及對(duì)數(shù)據(jù)的分析和最后進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。 本設(shè)計(jì)進(jìn)行基于虛擬儀器的液壓系統(tǒng)故障現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)技術(shù)的 研究，知識(shí)框圖如下圖 3.1 系統(tǒng)組成圖所示。 圖 3.1 系統(tǒng)組成 壓力檢測(cè) 通信設(shè)置 溫度檢測(cè) 壓力檢測(cè) 波形顯示 圖標(biāo)顯示 數(shù)據(jù)平滑 虛擬儀表 實(shí)時(shí)報(bào)警 數(shù)據(jù)濾波 數(shù)據(jù)保存 單位選擇 打印 數(shù)據(jù)采集模塊 數(shù)據(jù)顯示模塊 數(shù)據(jù)處理模塊 數(shù)據(jù)管理模塊 報(bào)警上下限設(shè)置 報(bào)警上下限設(shè)置 14 該課題軟件系統(tǒng)由 4 大部分組成。 1、數(shù)據(jù)采集模塊； 2、信號(hào)實(shí)時(shí)顯示模塊； 3、信號(hào)處理和分析模塊； 4.、采集數(shù)據(jù)管理模； 通過對(duì)這 4 大部分的研究與應(yīng)用即可完成對(duì)液壓系統(tǒng)中溫度、壓力、流量的檢測(cè)。 1、數(shù)據(jù)采集模塊 數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)采集傳感器所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，主要用 LabVIEW 中的DAQ-max VI 來實(shí)現(xiàn)其功能。 在數(shù)據(jù)采集模塊中可以對(duì)通道設(shè)置，可以選擇檢測(cè)的種類，例如溫度檢測(cè)或者是壓力檢測(cè)。 2、 信號(hào)實(shí)時(shí)顯示模塊 顯示模塊負(fù)責(zé)顯示數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)以波形圖和圖表兩種形似反應(yīng)給程序操作人員。 還有操作面板上的輔助顯示，都有顯示模塊實(shí)現(xiàn)其功能，例如閃爍燈光、實(shí)時(shí)值、上下限設(shè)定值值等。 在操作過程中交互性強(qiáng)，表現(xiàn)在對(duì)話框按鈕等。 3、信號(hào)處理和分析模塊 程序中最重要的模塊，他的第一個(gè)功能是把采集到的波形進(jìn)行過濾，使其更加符合真實(shí)值、減少誤差。第二個(gè)功能是用 LabVIEW 中的條件結(jié)構(gòu)建立一個(gè)判定程序，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警功能。 除以上主要功能外，軟件的單位選擇功能也需要信號(hào)處理和分析模塊來實(shí)現(xiàn)，他需要把檢測(cè)到的信號(hào)轉(zhuǎn)換 成特定單位的值，從而滿足各種程序操作人員習(xí)慣上的需求。 4、采集數(shù)據(jù)的保存 他的主要功能就是把檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和打印等。 3.2 數(shù)據(jù)采集模塊 數(shù)據(jù)采集模塊功能如下： 開始、停止數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)采集根據(jù)所選通道性質(zhì)不同又可分為壓力檢測(cè)、流量檢測(cè)、溫度檢測(cè) 3 15 部分。 3.2.1 壓力檢測(cè) 單通道壓力檢測(cè)選用數(shù)據(jù)采集卡的一個(gè)模擬輸入通道，用戶在彈出的對(duì)話框中選擇所要檢測(cè)的通道，軟件系統(tǒng)就從選中的通道中按照設(shè)定的采樣頻率采集數(shù)據(jù)。并將采樣數(shù)據(jù)以曲線或者表格的形式顯示。在警戒設(shè)置中設(shè)定報(bào)普上下限，當(dāng)系統(tǒng)壓力超限后， 報(bào)警指示燈變亮。如圖 3.2 壓力采集程序框。圖 3.3 壓力采集前面板所示。 圖 3.2 壓力采集程序框圖 從傳感器中出來的原始信號(hào)是模擬的電壓信號(hào)，必須將它轉(zhuǎn)化為我們需要的壓力信號(hào)，由于被側(cè)系統(tǒng)的壓力跟傳感器輸出的電壓在一定范圍內(nèi)具有較為嚴(yán)格的線性關(guān)系，只需要將測(cè)到的電壓信號(hào)乘以一個(gè)儀表系數(shù) K，就可以得出所要的壓力信號(hào)。壓力傳感器的儀表系數(shù) K=42，即每 伏 電壓相當(dāng)于 42Mpa 壓力。 圖 3.3 壓力采集前面板 16 3.2.2 流量檢測(cè) 因?yàn)榱髁總鞲衅鞯妮敵鍪欠讲}沖信號(hào)， 146 個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)一升流量，計(jì)算數(shù) 據(jù) 采集卡采集的模擬脈沖個(gè)數(shù)，并將脈沖個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)化為流量值，則 :流量 =脈沖個(gè)數(shù) /146*計(jì)數(shù)時(shí)間。如圖 3.4 壓力采集程序框所示。 圖 3.4 壓力采集程序框圖 3.2.3 溫度檢測(cè) 單通道壓力檢測(cè)選用數(shù)據(jù)采集卡的一個(gè)模擬輸入通道，用戶在彈出的對(duì)話框中選擇所要檢測(cè)的通道，軟件系統(tǒng)就從選中的通道中按照設(shè)定的采樣頻率采集數(shù)據(jù)。并將采樣數(shù)據(jù)以曲線或者表格的形式顯示。在警戒設(shè)置中設(shè)定報(bào)普上下限，當(dāng)系統(tǒng)壓力超限后，報(bào)警指示燈變亮。圖 3.5 溫度采集程序框圖所示。 圖 3.5 溫度采集程序框圖 3.3 數(shù)據(jù)處理模塊 數(shù)據(jù) 處理模塊為本設(shè)計(jì)較重要的部分， 它 負(fù)責(zé)把采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而得到操作員想要的數(shù)據(jù)。 17 數(shù)據(jù)處理模塊只要分三大功能，數(shù)據(jù)處理、實(shí)時(shí)報(bào)警、單位選擇。 3.3.1 數(shù)據(jù)處理 在液壓檢測(cè)技術(shù)中，真實(shí)地檢測(cè)到系統(tǒng)或元件的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是一方面，另一方面是對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，為分析和解決問題提供依據(jù)。因?yàn)橐簤合到y(tǒng)中壓力或流量都是在一定范圍內(nèi)變化的，在極短的時(shí)間內(nèi)如果檢測(cè)到超出這個(gè)范圍尖銳的特大異常峰值，那一定是由干擾產(chǎn)生的，應(yīng)該剔除 ;比如在檢測(cè)流量的時(shí)候如果地線沒有接好，數(shù)據(jù)采集卡經(jīng)常會(huì)返回很大的計(jì)數(shù)值，而流量傳感器最小輸 出頻率 15HZ，最大輸出頻率 800 HZ，若每秒鐘總的計(jì)數(shù)值大于 800，那一定是干擾信號(hào)，應(yīng)該剔除掉。 由于機(jī)械設(shè)備作業(yè)時(shí)其工況比較復(fù)雜，液壓系統(tǒng)中經(jīng)常有各種干擾存在，系統(tǒng)所檢測(cè)到的信號(hào)中不可避免的存在大量的噪聲信號(hào)，應(yīng)該想辦法濾掉，以得到不失真的采樣信號(hào)。數(shù)據(jù)采集過程中采用了多種濾波方式對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，在數(shù)據(jù)處理模塊中可以針對(duì)數(shù)據(jù)的頻譜對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)一步濾波。 為了解決這個(gè)問題，采用了 LabVIEW 中的濾波器（如圖 3.6）所示，這個(gè)功能的特點(diǎn)就是簡(jiǎn)單、方便、使用，可以很簡(jiǎn)單的就達(dá)到程序設(shè)計(jì)人員的要求。 他可 以設(shè)置濾波類型：低通、高通、帶通、帶阻、平滑。 可以設(shè)置濾波規(guī)范：低截止頻率、高截止頻率。 也可選擇：有、無限長沖激響應(yīng)（ IIR）過濾器。 還可設(shè)定：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和階數(shù)等。 圖 3.6 濾波器 3.3.2 實(shí)時(shí)報(bào)警 報(bào)警模塊主要是當(dāng)被測(cè)系統(tǒng)的物理參數(shù)超過正常范圍時(shí)通過報(bào)警指示燈或者報(bào)警聲音提醒操作人員有異?，F(xiàn)象發(fā)生，并根據(jù)異常參數(shù)的具體數(shù)字判斷應(yīng)該采取的措施。 主要功能：采集的數(shù)據(jù)不符合要求時(shí)，指示燈變紅并有聲音提示。 18 實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能主要有 2 部分支持，第一是一個(gè)實(shí)時(shí)比對(duì)功能，他能把采集到的數(shù)據(jù)與設(shè)定的報(bào)警范圍進(jìn) 行實(shí)時(shí)的比對(duì)，當(dāng)超出設(shè)定的預(yù)警范圍時(shí)，觸發(fā)分支選擇器進(jìn)行對(duì)條件結(jié)構(gòu)的選擇。如圖 3.7 實(shí)時(shí)對(duì)比程序。 圖 3.7 實(shí)時(shí)對(duì)比程序 第二是一個(gè)條件結(jié)構(gòu)，當(dāng)分支選擇器選擇了假時(shí)（沒有超出預(yù)警范圍），綠色的燈常亮，沒有報(bào)警聲音。當(dāng)分支選擇器選擇了真時(shí)（采集到的數(shù)據(jù)超出預(yù)警范圍），紅色的燈亮起，并且報(bào)警。如圖 3.8 報(bào)警程序。 如圖 3.8 報(bào)警程序 3.3.3 單位選擇 為了更好的迎合各類人的習(xí)慣和要求，本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了單位選擇功能，他由前面板的布爾控件觸發(fā)做出選擇，選擇儲(chǔ)存在程序中的公式，并且利用相應(yīng)的屬性節(jié)點(diǎn)把 整個(gè)面板上的圖表和波形圖經(jīng)行匹配。 1、 溫度可選擇：攝氏度和華氏度。 2、 壓力可選擇：千 帕 和毫米汞柱。 3、流量可選擇：升 /每秒 (L/S)、每分鐘 /立方英尺 (cfm)。 19 3.4 數(shù)據(jù)管理模塊 主要實(shí)現(xiàn)以下功能 : 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) :將采樣數(shù)據(jù)保存至文件，以供以后分析，將采樣數(shù)據(jù)保存至文件，可以存為文本文件或者電子表格文件也可以存為 LabVIEW 特有的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)紀(jì)錄形式的文件，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)紀(jì)錄形式的文件只能在本系統(tǒng)中打開。保存程序如圖 3.9所示。 圖 3.9 保存程序 3.5 數(shù)據(jù)顯示模塊 數(shù)據(jù)顯示模塊的功能主要是把采集到的和處理 后的數(shù)據(jù)顯示給程序操作人員，可大大降低操作難度，方便程序操作人員監(jiān)測(cè)，外觀布局合理，顏色分明，更加符合人機(jī)工程學(xué)。 3.6 本章 小 結(jié) 本章主要介紹了液壓系統(tǒng)故障快速診斷裝置的總體設(shè)計(jì)和其軟件系統(tǒng)的構(gòu)架，包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)管理模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊。 在數(shù)據(jù)采集模塊中介紹了壓力檢測(cè)模塊、流量監(jiān)測(cè)模塊和溫度檢測(cè)模塊，并介紹了相應(yīng)的程序框圖和操作面板和其檢測(cè)的原理。 數(shù)據(jù)處理模塊中介紹了數(shù)據(jù)處理、實(shí)時(shí)報(bào)警和單位選擇的功能，如何設(shè)置其相應(yīng)的選項(xiàng)，并闡述了工作原理。 對(duì)于數(shù)據(jù)顯示模塊主要介紹了設(shè)計(jì)的目的 和意義。 本章是設(shè)計(jì)的核心，對(duì)總體設(shè)計(jì)進(jìn)行了圖文并茂的闡述和說明。 20 第 4 章軟件使用說明 4.1 設(shè)計(jì)程序說明 設(shè)計(jì)立意及創(chuàng)新點(diǎn)： 1、能夠輔助課堂教學(xué)或?qū)嶒?yàn)教學(xué)。 2、有利于創(chuàng)新性思維的擴(kuò)展。 3、幫助對(duì)于液壓知識(shí)的理解與學(xué)習(xí)。 4、如做成實(shí)物可以讓檢測(cè)人員更加方便、直觀的檢測(cè)出液壓系統(tǒng)是否存在故障及發(fā)生故障的可能原因。 作品功能簡(jiǎn)介： 1、可以對(duì)液壓系統(tǒng)的溫度、流量、壓力實(shí)時(shí)值進(jìn)行檢測(cè)，并用波形及其圖表的形式反應(yīng)給程序操作人員。 2、可以對(duì)信號(hào)發(fā)生源的大小進(jìn)行改變。 3、具有聲光報(bào)警功能，提醒程序人員 ，當(dāng)前測(cè)量值是否超過設(shè)定值。 4、可以選擇不同的單位，符合更多人的使用習(xí)慣及其要求。 5、檢測(cè)的數(shù)據(jù)可以保存，以方便日后查看。 程序設(shè)計(jì)亮點(diǎn)： 1、充分利用了 labview 中的并行概念。 2、在本程序中靈活運(yùn)用了條件結(jié)構(gòu)。 3、利用在一定范圍內(nèi)生成隨機(jī)數(shù)來模擬信號(hào)，可以更好的反映出本程序的功能及用法，也可以更加真實(shí)的模擬出各種實(shí)際的信號(hào)。 其他補(bǔ)充 本次的檢測(cè)信號(hào)是人為給出的模擬信號(hào)，模擬信號(hào)在一定范圍隨機(jī)（范圍可調(diào)）目的是可以更好的反應(yīng)出程序的功能。人為給定信號(hào)是因?yàn)榭梢愿玫姆抡妗?4.2 使用流程 4.2.1 啟動(dòng)軟件過程 1、首先啟動(dòng)程序，面板保持在啟動(dòng)界面板塊時(shí)，點(diǎn)擊 運(yùn)行按鈕 ，將讀進(jìn)度條運(yùn)行程序如圖 4.1 所示。 21 2、啟動(dòng)后提示“輸入密碼”如圖 4.2 所示，密碼為 123。輸入密碼，點(diǎn)擊“確定”，將提醒“登陸成功”點(diǎn)擊“確定”如圖 4.3 所示將進(jìn)入綜合測(cè)試環(huán)節(jié)。 3、在選 板上分別有“ 壓力 ”，“流量 ”以及“溫度測(cè)量 ”板塊，點(diǎn)擊任意板塊可對(duì)相應(yīng)的量進(jìn)行測(cè)量。 圖 4.1 運(yùn)行程序 如圖 4.2 密碼輸入提示框 圖 4.3 登陸成功提示框 4.2.2 溫度測(cè)量 1、點(diǎn)擊“溫度測(cè)量板塊”界面如圖 4.4 所示。 2、在選板上對(duì)“上限值” ，“下線值” 。“聲音報(bào)警是否啟動(dòng)” 按鈕進(jìn)行設(shè)定?！皢挝贿x 22 擇” 以及對(duì)“信號(hào)大小進(jìn)行調(diào)整”通過幅值旋鈕來實(shí)現(xiàn)，圖 4.5所示。超過設(shè)定范圍警燈將會(huì)變紅（ ）并發(fā)出蜂鳴聲。 3、點(diǎn)擊“開始” 按鈕，開始對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量，將會(huì)顯示圖像數(shù)據(jù)圖 4.6 所示和表格數(shù)據(jù)圖 4.7 所示以及測(cè)量時(shí)間。 4、點(diǎn)擊“停止” 按鈕，將停止測(cè)量，同時(shí)彈出對(duì)話框（界面如圖 4.8 所示，界面為參考界面，實(shí)際因電腦界面而異）詢問是否對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，選擇保存路徑可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。 圖 4.4 溫度測(cè)量板塊 : 圖 4.5 溫度幅值旋鈕圖 23 圖 4.6 圖像數(shù)據(jù) 圖 4.7 表格數(shù)據(jù) 圖 4.8 數(shù)據(jù)保存對(duì)話框 4.2.3 流量測(cè)量 1、點(diǎn)擊“流量測(cè)量板塊”界面如圖 4.9 所示。 2 、 在 選 板 上 對(duì) “ 上 限 值 ” ，“ 下 限 值 ” 24 ，“聲音報(bào)警是否啟動(dòng)” 按鈕進(jìn)行設(shè)定?！皢挝贿x擇” 以及對(duì)“信號(hào)大小進(jìn)行調(diào)整”通過幅值旋鈕來實(shí)現(xiàn)，如圖 4.10 所示。超過設(shè)定范圍燈會(huì)變紅（ ）并發(fā)出蜂鳴聲。 3、點(diǎn)擊“開始” 按鈕，開始對(duì)流量進(jìn)行測(cè)量，將會(huì)顯示圖像數(shù)據(jù)如圖 4.11 所示和表格數(shù)據(jù)如圖 4.12 所示，指示表如圖 4.13 所示以及測(cè)量時(shí)間。 4、點(diǎn)擊“停止” 按鈕，將停止測(cè)量，同時(shí)彈出對(duì)話框（界面如圖 4.8 所示，界面為參考界面，實(shí)際因電腦界面而異）詢問是否對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，選擇保存路徑可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。 圖 4.9 流量測(cè)量板塊 圖 4.10 流量幅值旋鈕 25 圖 4.11 圖像數(shù)據(jù) 圖 4.12 表格數(shù)據(jù) 圖 4.13 指示表 4.2.4 壓力測(cè)量 1、點(diǎn)擊“壓力測(cè)量板塊”。界面如圖 4.14 所示。 2、在選板上對(duì)“上限值” ，“下限值” ，“聲音報(bào)警是否啟動(dòng)” 按鈕進(jìn)行設(shè)定。“單位選擇” 以及對(duì)“信號(hào)大小進(jìn)行調(diào)整”通過幅值旋鈕來 26 實(shí)現(xiàn)， 圖 4.15 所示。在開啟警燈的狀態(tài)下，超過設(shè)定范圍燈會(huì)變紅（ ）并發(fā)出蜂鳴聲。 3、點(diǎn)擊“開始” 按鈕，開始對(duì)壓力進(jìn)行測(cè)量，將會(huì)顯示圖像數(shù)據(jù)如圖 4.16 所示和表格數(shù)據(jù)如圖 4.17 所示指示表如圖 4.18 所示以及測(cè)量時(shí)間。 4、點(diǎn)擊“停止” 按鈕，將停止測(cè)量，同時(shí)彈出對(duì)話框（界面如圖 4.8 所示，界面為參考界面，實(shí)際因電腦界面而異）詢問是否對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，選擇保存路徑可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。 5、結(jié)束退出測(cè)量系統(tǒng)點(diǎn)擊“總?！卑粹o （在未點(diǎn)擊各板塊停止按鈕的情況下，總停不起作用）。 圖 4.14 壓力測(cè)量板塊 圖 4.15 壓力幅值旋鈕 27 圖 4.16 圖像數(shù)據(jù) 圖 4.17 表格數(shù)據(jù) 圖 4.18 指示表 4.3 本章小結(jié) 本章為設(shè)計(jì)程序說明，詳細(xì)的介紹了本程序中溫度測(cè)量、壓力測(cè)量、流量測(cè)量的使用 方法，各種圖標(biāo)的說明，各個(gè)空間是如何控制軟件、怎么控制軟件的，它 可以使零基礎(chǔ)的操作員在看后熟練的操控本軟件。 28 結(jié) 論 在本論文中，詳細(xì)分析了基于虛擬儀器的液壓檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，根據(jù)虛擬儀器“軟件就是儀器”的核心思想，成功地開發(fā)了液壓動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配套軟件。 軟件采用 LabVIEW 圖形化編程語言，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、功能完善、 具有良好的人機(jī)界面。用靜態(tài)的檢測(cè)儀器對(duì)新系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定以后，使用新系統(tǒng)進(jìn)行了檢測(cè)試驗(yàn)。通過對(duì)系統(tǒng)的研究和開發(fā)，得出以下結(jié)論 : 1、檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果證明采用虛擬儀器的液壓動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)和傳統(tǒng)的檢測(cè)儀器相比，測(cè)量精度更高，采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)多，能夠更為真實(shí)地反映被測(cè)參數(shù)實(shí)時(shí)變化的情況。 2、易用性和可擴(kuò)展性好。只需更換傳感器，在軟件中選擇合適的量程，就可以適應(yīng)不同的液壓系統(tǒng)的檢測(cè)。系統(tǒng)還可以增加更多的板卡或者擴(kuò)展板，用以組建更大規(guī)模的檢測(cè)系統(tǒng)。跟傳統(tǒng)檢測(cè)儀器相比，虛擬儀器開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用更低，技術(shù)更新快。 3、在數(shù)據(jù)采集過程中 采取了濾波、消噪方法，用來消除測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)中不可避免的各種噪聲和干擾。 29 參考文獻(xiàn) 1 鄧焱，王磊 . LabVIEW7.1 測(cè)試技術(shù)與儀器應(yīng)用 M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 2 楊小強(qiáng) . 基于虛擬儀器技術(shù)和 PDA 的工程機(jī)械液壓系統(tǒng)檢測(cè)儀 J. 機(jī)械制造， 2005（ 12） 3 金毅 . 基于虛擬儀器的液壓故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì) J. 微計(jì)算機(jī)信息， 2010（ 4） 4 袁海龍 . 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)檢測(cè)儀的研制 J. 儀器儀表與分析監(jiān)測(cè)， 2010（ 1） 5 侯國屏 . LabVIEW7.1 編程與虛 擬儀器設(shè)計(jì) M.