電機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)處理論文

1、- - - .總結(jié)資料. z電機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)處理摘要電機(jī)測(cè)試在電機(jī)運(yùn)行中具有非常重要的作用。20世紀(jì)90年代以來(lái)，在電機(jī)測(cè)試領(lǐng)域，傳統(tǒng)的人工測(cè)試方法已經(jīng)不能滿(mǎn)足現(xiàn)代測(cè)試的要求。近年來(lái)，隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的開(kāi)展，推動(dòng)了電機(jī)測(cè)試技術(shù)的開(kāi)展，為電機(jī)測(cè)試采用新的測(cè)試方法和技術(shù)提供了可能性。電機(jī)試驗(yàn)檢測(cè)的自動(dòng)化是一個(gè)必然趨勢(shì)。采用自動(dòng)化裝置，可以減少試驗(yàn)員繁重的試驗(yàn)工作量，大大提高試驗(yàn)效率。現(xiàn)階段國(guó)外研究的熱點(diǎn)是自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，可以控制測(cè)量過(guò)程，采集并處理測(cè)試數(shù)據(jù)，記錄與顯示測(cè)量結(jié)果。LabVIEW是美國(guó)NI公司實(shí)現(xiàn)虛擬儀器(Virtual Instrument-VI)技術(shù)的G語(yǔ)言。圖形化編程開(kāi)發(fā)平臺(tái)的

2、特點(diǎn)是基于通用計(jì)算機(jī)等標(biāo)準(zhǔn)軟硬件資源平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)構(gòu)建靈活、層次體系明晰、功能強(qiáng)大且人機(jī)界面友好的測(cè)控系統(tǒng)，因此在國(guó)外許多測(cè)控應(yīng)用中被廣泛采用。本文首先對(duì)虛擬儀器總體進(jìn)展了概述，討論了虛擬儀器的概念、構(gòu)成、特點(diǎn)、開(kāi)展，建立了虛擬儀器的根本框架。然后進(jìn)展了虛擬示波器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，這也是本文的重點(diǎn)。該局部闡述了虛擬示波器的設(shè)計(jì)方案，并給出了各功能模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)以及將各模塊按照示波器總體的功能集成。最后對(duì)該虛擬示波器系統(tǒng)進(jìn)展了系統(tǒng)測(cè)試，對(duì)其系統(tǒng)性能做了分析。結(jié)果說(shuō)明，該系統(tǒng)通過(guò)采集電機(jī)的電壓和電流等參數(shù)，利用測(cè)試程序得到電機(jī)的各項(xiàng)性能參數(shù)，具有操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確度高和效率高等特點(diǎn)。通過(guò)本文的工作，提高了電機(jī)試

3、驗(yàn)的測(cè)量精度和數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性，減少了試驗(yàn)勞動(dòng)強(qiáng)度和試驗(yàn)時(shí)間。本文的設(shè)計(jì)方案，是對(duì)虛擬儀器的一種探討，對(duì)提高電機(jī)檢測(cè)的水平有一定的參考價(jià)值，可以看到以軟件為核心建立測(cè)量系統(tǒng)是一種開(kāi)展趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：電機(jī)檢測(cè) 虛擬儀器 測(cè)試系統(tǒng) 數(shù)據(jù)處理Data processing in motor testABSTRACTMotor test plays an important part in motor operation. Since the 90s of the 20th century,traditional manual testing methods can not meet the requi

4、rements of modern testing in the field of electrical testing.These days,the development of electronic techniques and puter techniques promote motor test technique,adopting.Adopting new testing method and technology bees feasibility.It is aninevitable trend to the automatization of motor testing dete

5、ction. Adoptingautomatic device can reduce the heavy testing workload for test clerks, improvee*perimental efficiency greatly.The focus studied both at home and abroad is automatic test systems atpresent, which can control testing process, gather and deal with testing data, record andshow measuremen

6、t result.As the G Language graphical development tool for implementing Virtual Instrumentation (VI), LabVIEW has been one of the most popular solution for creating powerful, fle*ible, well-structured, cost-effective and friendly HMI(Human-Machine Interface)measurement and controlling system.This pap

7、er introduced the virtual instrument in generaland discussed the concept of virtual instruments, position, features, development, theestablishment of a virtual instruments basic framework. Then a virtual oscilloscope system is designed,this is also the focus of the paper. Finally the virtual oscillo

8、scope system was system test，and the system performance was analysed. The results show that this system works as voltage and current acquisition of electric motor andtesting allperfomance parameters and possessesfeatures of simple operation with high accuracy and high efficiency.Through this paper w

9、ork improved the testing precision of motor test,reduced the intensity of the testing people,shortened the time of testing.The design in this paper is a kind of e*plore with the virtual instrument,have some reference value in raising the level of electrical detection of some reference value.It can b

10、e seen that it is a trend to establish the software-oriented measurement system .Keywords: motor testvirtual instrumentmeasurement system data processing目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc232175468摘要 PAGEREF _Toc232175468 h IHYPERLINK l _Toc232175469ABSTRACT PAGEREF _Toc232175469 h IIHYPERLINK l _To

11、c232175470第1章緒論 PAGEREF _Toc232175470 h 1HYPERLINK l _Toc2321754711.1電機(jī)測(cè)試的意義 PAGEREF _Toc232175471 h 1HYPERLINK l _Toc2321754721.2電機(jī)測(cè)試的開(kāi)展過(guò)程 PAGEREF _Toc232175472 h 1HYPERLINK l _Toc232175473電機(jī)測(cè)試的開(kāi)展現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc232175473 h 1HYPERLINK l _Toc232175474電機(jī)測(cè)試的開(kāi)展方向 PAGEREF _Toc232175474 h 2HYPERLINK l _To

12、c232175478第2章電機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的概述 PAGEREF _Toc232175478 h 4HYPERLINK l _Toc2321754792.1電機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)造 PAGEREF _Toc232175479 h 4HYPERLINK l _Toc2321754802.2電量和非電量的檢測(cè) PAGEREF _Toc232175480 h 5HYPERLINK l _Toc2321754812.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) PAGEREF _Toc232175481 h 5HYPERLINK l _Toc2321754822.4 電機(jī)運(yùn)行的控制 PAGEREF _Toc232175482 h

13、6HYPERLINK l _Toc232175483第3章 LabVIEW語(yǔ)言的概述 PAGEREF _Toc232175483 h 7HYPERLINK l _Toc2321754843.1虛擬儀器 PAGEREF _Toc232175484 h 7HYPERLINK l _Toc2321754853.2 LabVIEW簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc232175485 h 8HYPERLINK l _Toc232175487321 前面板模塊的介紹 PAGEREF _Toc232175487 h 9HYPERLINK l _Toc232175488322 程序框圖模塊的介紹 PAGEREF

14、_Toc232175488 h 10HYPERLINK l _Toc232175489323 子VI的創(chuàng)立和引用 PAGEREF _Toc232175489 h 12HYPERLINK l _Toc23217549033 LABVIEW編程 PAGEREF _Toc232175490 h 14HYPERLINK l _Toc2321754913.4數(shù)據(jù)采集 PAGEREF _Toc232175491 h 14HYPERLINK l _Toc2321754923.5數(shù)據(jù)處理 PAGEREF _Toc232175492 h 16HYPERLINK l _Toc2321754933.6電機(jī)控制 PA

15、GEREF _Toc232175493 h 17HYPERLINK l _Toc232175494第4章電機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc232175494 h 18HYPERLINK l _Toc2321754954.1利用LabVIEW開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) PAGEREF _Toc232175495 h 18HYPERLINK l _Toc2321754964.2數(shù)據(jù)采集、拆分模塊 PAGEREF _Toc232175496 h 20HYPERLINK l _Toc2321754974.3數(shù)據(jù)分析處理模塊 PAGEREF _Toc232175497 h 20HYPERLINK

16、 l _Toc232175498功率計(jì)算模塊 PAGEREF _Toc232175498 h 20HYPERLINK l _Toc232175499轉(zhuǎn)矩計(jì)算模塊 PAGEREF _Toc232175499 h 21HYPERLINK l _Toc232175500轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊 PAGEREF _Toc232175500 h 22HYPERLINK l _Toc2321755024.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊 PAGEREF _Toc232175502 h 23HYPERLINK l _Toc2321755034.5編寫(xiě)主程序 PAGEREF _Toc232175503 h 24HYPERLINK l _T

17、oc2321755044.6應(yīng)用系統(tǒng)處理試驗(yàn)數(shù)據(jù) PAGEREF _Toc232175504 h 25HYPERLINK l _Toc232175505461 曲線(xiàn)擬合 PAGEREF _Toc232175505 h 25HYPERLINK l _Toc232175506462擬合電機(jī)特性曲線(xiàn) PAGEREF _Toc232175506 h 26HYPERLINK l _Toc2321755074.7系統(tǒng)的試驗(yàn)操作 PAGEREF _Toc232175507 h 27HYPERLINK l _Toc232175508總結(jié)與展望 PAGEREF _Toc232175508 h 30HYPERLI

18、NK l _Toc232175509參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc232175509 h 31HYPERLINK l _Toc232175510辭 PAGEREF _Toc232175510 h 32-. z- - -. z第1章 緒論1.1電機(jī)測(cè)試的意義電機(jī)在家用電器、電力行業(yè)、工業(yè)制造、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸?shù)确矫?，?yīng)用非常廣泛。為了獲得最高的生產(chǎn)效率和最好的產(chǎn)品質(zhì)量，保證電機(jī)平安、可靠、長(zhǎng)周期運(yùn)行，常要求對(duì)電機(jī)進(jìn)展測(cè)試。電機(jī)測(cè)試需要對(duì)包括電壓、電流、功率、效率、功率因素、輸出扭矩、輸出轉(zhuǎn)速等性能進(jìn)展測(cè)量，根據(jù)電腦的設(shè)置自動(dòng)進(jìn)展全天候試驗(yàn)，測(cè)試各類(lèi)電機(jī)的性能參數(shù)和特性曲線(xiàn)，可以判斷電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)

19、定性。1.2電機(jī)測(cè)試的開(kāi)展過(guò)程測(cè)試儀器在工業(yè)開(kāi)展過(guò)程中有舉足輕重的地位，先進(jìn)的工業(yè)國(guó)家對(duì)測(cè)試儀器都很重視，他們認(rèn)為雖然測(cè)試儀器業(yè)的產(chǎn)值只占工業(yè)總產(chǎn)值的4%，但是對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的影響卻到達(dá)60%1。電機(jī)作為電能生產(chǎn)、輸送和應(yīng)用有關(guān)的能量裝換裝置，在家用電器、電力行業(yè)、工業(yè)制造、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸?shù)确矫?，?yīng)用非常廣泛。為了獲得最高的生產(chǎn)效率和最好的產(chǎn)品質(zhì)量，常要求對(duì)電機(jī)進(jìn)展各種電量和非電量進(jìn)展測(cè)量，利用測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算出電機(jī)的各種參數(shù)和工作特性，通過(guò)程序全程自動(dòng)控制電機(jī)，保證電機(jī)平安、可靠、長(zhǎng)周期運(yùn)行。因此電機(jī)測(cè)試技術(shù)對(duì)現(xiàn)代工業(yè)的開(kāi)展有著非常重要的意義。電機(jī)測(cè)試的開(kāi)展現(xiàn)狀(1)模擬儀器：是基于物理定律的儀

20、器儀表，根本構(gòu)造一般是電磁機(jī)械式的，借助指針來(lái)顯示最終結(jié)果。典型的有伏特表、安培表、壓力表和測(cè)溫儀等。采用普通的指針式儀表進(jìn)展電機(jī)測(cè)試時(shí)，由人工讀數(shù)、記錄、整理成數(shù)據(jù)并描繪曲線(xiàn)或編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。由于電源波動(dòng)、頻率波動(dòng)、負(fù)載波動(dòng)等原因使儀表指針擺動(dòng)，為了能比較準(zhǔn)確的讀出*一瞬間的各項(xiàng)被測(cè)參數(shù)，往往需要幾個(gè)人同時(shí)讀表，工作效率低。不僅如此，由于讀表的時(shí)間誤差以及讀數(shù)、記錄、計(jì)算中各種人為誤差也會(huì)使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分散性大，試驗(yàn)經(jīng)過(guò)的準(zhǔn)確度低，重復(fù)性差，這類(lèi)儀器儀表常用在精度要求不高、定性指示的場(chǎng)合。(2)數(shù)字化儀器：是將信號(hào)的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的測(cè)量，并以數(shù)字方式顯示和輸出最終結(jié)果，特別適用于快速響應(yīng)和高精

21、度的測(cè)量領(lǐng)域。典型的代表有數(shù)字電壓表、數(shù)字頻率計(jì)等。隨著各種電子測(cè)量?jī)x表的廣泛使用，如多功能電參數(shù)測(cè)試儀可以測(cè)量電機(jī)在各種狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、輸出功率等，這類(lèi)儀器一般由單片機(jī)構(gòu)成，測(cè)量精度高，采用數(shù)字顯示，功能比較完備，提高了自動(dòng)化程度，但是對(duì)數(shù)據(jù)的處理、試驗(yàn)過(guò)程中的讀數(shù)同步等問(wèn)題，仍然不夠理想。(3)智能儀器：數(shù)字式自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)是在數(shù)字儀表的根底上開(kāi)展起來(lái)的，可以控制測(cè)量過(guò)程，處理測(cè)試數(shù)據(jù)，記錄與顯示測(cè)量結(jié)果。這類(lèi)儀器中置微處理器，使儀器可以進(jìn)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理、邏輯判斷和自動(dòng)補(bǔ)償，從而局部取代人腦的工作。采用微機(jī)的電機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)在測(cè)試功能、測(cè)量精度等各項(xiàng)指標(biāo)上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法

22、。使電機(jī)測(cè)試進(jìn)入了新時(shí)代。此類(lèi)儀器的功能模塊主要還是硬件和固化的軟件，就整體而言它們還是以硬件為主的儀器，缺乏靈活性，功能不易擴(kuò)展。電機(jī)測(cè)試的開(kāi)展方向隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高度開(kāi)展，使傳統(tǒng)儀器開(kāi)場(chǎng)向計(jì)算機(jī)化方向開(kāi)展，計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)與測(cè)試系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合。20世紀(jì)80年代中期出現(xiàn)了虛擬儀器誕生的歷史契機(jī)，一方面隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與電子技術(shù)的飛速開(kāi)展，許多原來(lái)由硬件完成的功能能夠通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)硬件化儀器的固有缺點(diǎn)(如封閉性、缺乏靈活性、響應(yīng)速度慢等)已使它越來(lái)越不能滿(mǎn)足科學(xué)開(kāi)展的要求。虛擬儀器不僅是儀器科學(xué)與計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)和總線(xiàn)技術(shù)的嚴(yán)密結(jié)合，還采用了數(shù)字信號(hào)處理、系統(tǒng)識(shí)別和數(shù)學(xué)建模等方法。

23、虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)測(cè)試領(lǐng)域，充分發(fā)揮了其開(kāi)發(fā)效率高、靈活性兼容性強(qiáng)和可重用度高的特點(diǎn)。虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器相比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)2：傳統(tǒng)儀器虛擬儀器關(guān)鍵硬件軟件費(fèi)用開(kāi)發(fā)與維護(hù)的費(fèi)用高開(kāi)發(fā)與維護(hù)的費(fèi)用低技術(shù)更新周期長(zhǎng)周期短價(jià)格高低，可重用性與可配置性強(qiáng)功能定義廠(chǎng)商定義用戶(hù)定義開(kāi)放性系統(tǒng)封閉、固定開(kāi)放、靈活，與計(jì)算機(jī)的開(kāi)展同步連接性不易與其它設(shè)備連接容易與其它設(shè)備連接1.3本論文的主要任務(wù)廣泛閱讀了數(shù)據(jù)處理、電機(jī)測(cè)試等相關(guān)文獻(xiàn)，系統(tǒng)總結(jié)了電機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)處理方法。針對(duì)現(xiàn)有信號(hào)處理技術(shù)在電機(jī)電機(jī)測(cè)試領(lǐng)域中的缺乏，提出了將LabVIEW應(yīng)用到電機(jī)測(cè)試領(lǐng)域。本論文的研究容有以下幾個(gè)方面：1、完成界面設(shè)計(jì)1

24、)主界面：通過(guò)按鍵確定測(cè)試電機(jī)哪個(gè)測(cè)試工程;2)子界面：各電機(jī)測(cè)試工程界面，顯示相應(yīng)工程的測(cè)量值、曲線(xiàn)圖。2、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理程序1)采集在不同負(fù)載下的電壓、電流、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速。3、對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)展處理，顯示：1測(cè)得的電壓、電流波形；2以表格形式顯示有效值、頻率、輸入有功、無(wú)功功率、輸出功率、功率因數(shù)、效率、穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速；3進(jìn)展曲線(xiàn)擬合，對(duì)線(xiàn)性擬合、指數(shù)、多項(xiàng)式、最小二乘法擬合方法及多項(xiàng)式插值、樣條插值方法進(jìn)展比較，根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)，畫(huà)出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)及工作特性曲線(xiàn)，顯示正確的坐標(biāo)。本課題采用LabVIEW編程系統(tǒng)來(lái)開(kāi)發(fā)高效、實(shí)用的電機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件，配合數(shù)據(jù)采集卡、速度傳感器等硬件設(shè)備建立了電機(jī)數(shù)據(jù)采集與

25、處理的虛擬儀器系統(tǒng)，完成信號(hào)的采集、顯示、處理、數(shù)據(jù)管理等一系列功能，測(cè)得電機(jī)的各種參數(shù)和工作特性，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的全程自動(dòng)控制，以滿(mǎn)足現(xiàn)代電機(jī)測(cè)試技術(shù)的要求。電機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的概述電機(jī)自動(dòng)測(cè)試能大幅度提高工作效率，減輕測(cè)試人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且測(cè)試精度高、重復(fù)性好，具有傳統(tǒng)測(cè)試方法所不可比較的優(yōu)點(diǎn)。2.1電機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)造目前，電機(jī)自動(dòng)測(cè)試技術(shù)已經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用，測(cè)試系統(tǒng)需要綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)的硬件和軟件技術(shù)。計(jì)算機(jī)擔(dān)負(fù)著系統(tǒng)的管理、控制和運(yùn)算等，是電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的核心。電機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)造如圖2-1所示，M為被試電機(jī)；M1與G1為電動(dòng)-發(fā)電機(jī)組，做為被試電機(jī)的電源；G2為直流發(fā)電機(jī)，作為被試電動(dòng)機(jī)的負(fù)

26、載；轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速傳感器T,n與被試電動(dòng)機(jī)M和負(fù)載發(fā)電機(jī)G2同軸連接。圖2-1 電機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)原理框圖I、U、P分別為電流傳感器、電壓傳感器和功率傳感器；R為電阻/電壓變換器。以上各量為模擬量，經(jīng)模擬多路開(kāi)關(guān)和A/D轉(zhuǎn)換器變換成數(shù)字量經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡送入計(jì)算機(jī)。轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的模擬信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)矩儀變換成數(shù)字信號(hào)，連同頻率信號(hào)一起經(jīng)數(shù)字量接口電路直接送入計(jì)算機(jī)。電動(dòng)-發(fā)電機(jī)組的電壓、頻率調(diào)節(jié)以及被試電機(jī)的負(fù)載調(diào)節(jié)可在計(jì)算機(jī)的統(tǒng)一控制下自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。由計(jì)算機(jī)送出的控制信號(hào)，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換和模擬開(kāi)關(guān)后，可以利用對(duì)M1、G1和G2進(jìn)展控制，以實(shí)現(xiàn)頻率、電壓和負(fù)載的自動(dòng)調(diào)節(jié)。2.2電量和非電量的檢測(cè)電機(jī)自動(dòng)測(cè)試系

27、統(tǒng)需要對(duì)被試電機(jī)特性曲線(xiàn)的多個(gè)函數(shù)點(diǎn)的工作狀態(tài)進(jìn)展檢測(cè)，為計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理提供穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)。對(duì)系統(tǒng)工作狀態(tài)的檢測(cè)是電機(jī)自動(dòng)測(cè)試的根底環(huán)節(jié)。電機(jī)自動(dòng)測(cè)試時(shí)，對(duì)電機(jī)中的多種電量和非電量進(jìn)展檢測(cè)，根據(jù)這些檢測(cè)量可以計(jì)算出被試電機(jī)的工作特性，有些量還要用于控制系統(tǒng)。檢測(cè)電量和非電量需要使用各種傳感器和變送器。電機(jī)自動(dòng)測(cè)試時(shí)，需要檢測(cè)的物理量如圖2-1所示。其中，電量包括被試電動(dòng)機(jī)的電流、電壓、輸入電功率、頻率等；非電量主要有被試電機(jī)軸上輸出的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。電量的檢測(cè)主要使用各種電量傳感器。變送器與傳感器的輸出電壓或電流信號(hào)與被測(cè)物理量的大小成比例。電機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的精度在很大程度上取決于這些傳感器的精

28、度。轉(zhuǎn)矩的檢測(cè)常采用數(shù)字式轉(zhuǎn)矩儀配以相位差式轉(zhuǎn)矩傳感器。數(shù)字式轉(zhuǎn)矩儀一般配有RS232串行接口，可直接把轉(zhuǎn)矩信號(hào)傳送給計(jì)算機(jī)進(jìn)展處理和運(yùn)算。采用數(shù)字式轉(zhuǎn)矩儀進(jìn)展轉(zhuǎn)矩測(cè)量時(shí)，可同時(shí)獲取轉(zhuǎn)速信號(hào)。2.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中一般需處理兩種數(shù)據(jù)，一種是模擬量，一種是數(shù)字量。傳感器和變送器輸出的一般是電壓或電流這樣的模擬量信號(hào)，而計(jì)算機(jī)只能處理數(shù)字量，因此需要把檢測(cè)到的模擬量變換成數(shù)字量，經(jīng)數(shù)字量接口電路直接送入計(jì)算機(jī)進(jìn)展處理和運(yùn)算，為此必須配備相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般是指把連續(xù)變化的模擬量信號(hào)變換成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)字量信號(hào)的信號(hào)處理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要包括采樣保持器S/H、

29、模擬多路開(kāi)關(guān)和A/D轉(zhuǎn)換器等，如圖2-2所示。圖2-2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的一般構(gòu)成在模擬開(kāi)關(guān)前，每一信號(hào)通道配置一個(gè)采樣保持器，用同一狀態(tài)控制信號(hào)控制這些采樣保持器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)各通道的同時(shí)采樣，然后進(jìn)展分時(shí)處理。對(duì)于電機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，這種采樣的“同時(shí)性十分可貴，可以保證被試點(diǎn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，減小測(cè)試的系統(tǒng)誤差。2.4 電機(jī)運(yùn)行的控制電機(jī)自動(dòng)測(cè)試時(shí)，常常需要對(duì)電源的頻率、電壓和被試電機(jī)的負(fù)載等進(jìn)展調(diào)節(jié)，因此還需要配備相應(yīng)的硬件例如電力電子電路以及控制軟件，以便滿(mǎn)足試驗(yàn)條件和電源、負(fù)載調(diào)節(jié)的需要，準(zhǔn)備測(cè)得電機(jī)的各種特性并使整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)過(guò)程自動(dòng)完成。通過(guò)電機(jī)學(xué)原理E=Cen，Ia=(EU)/Ra，T=CmI

30、a得T= CmIa=Cm (EU)/Ra =CmCen/ RaCmU/Ra=(CmCe2/Ra)n(Cm/Ra) U由此可以繪出直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線(xiàn)：U=0時(shí) U0時(shí)圖2-3直流電動(dòng)機(jī)的兩種狀態(tài)下的機(jī)械特性曲線(xiàn)每一個(gè)試驗(yàn)工程一般都需要測(cè)取特性曲線(xiàn)。為了測(cè)取這些特性曲線(xiàn)，由圖2-3可以看出，可以通過(guò)調(diào)節(jié)輸入電壓來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，以便測(cè)取多個(gè)測(cè)試點(diǎn)的數(shù)據(jù)，從而測(cè)得完整的特性曲線(xiàn)。按照電機(jī)學(xué)的根本原理，數(shù)據(jù)處理程序軟件對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理和計(jì)算后，就可以通過(guò)顯示器和打印機(jī)輸出被試電機(jī)的特性數(shù)據(jù)和特性曲線(xiàn)，或者直接輸出試驗(yàn)報(bào)告，從而對(duì)被試電機(jī)的性能作出評(píng)價(jià)。第3章 LabVIEW語(yǔ)言的概述Lab

31、VIEWLaboratory Virtual instrument Engineering Workbench是一種非常實(shí)用的虛擬儀器開(kāi)發(fā)工具。使用LabVIEW主要的方便就是，在一個(gè)硬件的情況下，通過(guò)改變軟件，就可以實(shí)現(xiàn)不同的儀器儀表的功能，非常方便！本文著重研究了在LabVIEW下的數(shù)據(jù)采集和處理。3.1虛擬儀器虛擬儀器VIRTUAL INSTRUMENT是指通過(guò)應(yīng)用程序?qū)⒂?jì)算機(jī)與功能硬件結(jié)合起來(lái)，從而把計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大運(yùn)算存儲(chǔ)和通信能力與功能硬件的測(cè)量和轉(zhuǎn)換能力融為一體，形成一種功能強(qiáng)大的測(cè)試技術(shù)平臺(tái)3。虛擬儀器的構(gòu)造:硬件設(shè)備與接口、設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件和虛擬儀器面板。虛擬儀器的構(gòu)成如圖1所示：圖

32、3-1 虛擬儀器的構(gòu)造其中，硬件設(shè)備與接口可以是以電腦為根底的置功能插卡、通用接口總線(xiàn)接口卡、串行口等設(shè)備。設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件直接控制各種硬件接口，虛擬儀器通過(guò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件與真實(shí)的儀器系統(tǒng)進(jìn)展通訊，并在計(jì)算機(jī)屏幕的虛擬儀器面板上顯示與真實(shí)儀器相對(duì)應(yīng)的各種控件。用戶(hù)用鼠標(biāo)操作虛擬儀器的面板就如同操作真實(shí)儀器一樣真實(shí)與方便。 3.2 LabVIEW簡(jiǎn)介L(zhǎng)abVIEWLaboratory Virtual instrument Engineering Workbench是一種圖形化的編程語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)環(huán)境，由美國(guó)國(guó)家儀器NI公司研制開(kāi)發(fā)的。LabVmw作為一種虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)，提供了一種全新的程序編寫(xiě)方法，集圖

33、形開(kāi)發(fā)、調(diào)試和運(yùn)行程序于一體，主要用于測(cè)試與測(cè)量、數(shù)據(jù)采集與控制、過(guò)程監(jiān)控等領(lǐng)域。 LABVIEW軟件作為虛擬儀器的典型代表，其功能強(qiáng)大、靈活方便，編程方式與常用的VB, VC等幾種語(yǔ)言有很大的差異4。與一般基于根本程式語(yǔ)言的軟件和以設(shè)定為根底的軟件相比，LABVIEW的優(yōu)勢(shì)主要表達(dá)在以下幾個(gè)方面：1提供了豐富的圖形控件，并采用圖形化的編程方法，徹底讓編程者走出文本編程的模式；2建的編譯器在用戶(hù)編寫(xiě)程序的同時(shí)就在后臺(tái)自動(dòng)完成了編譯。因此如果用戶(hù)在編寫(xiě)程序過(guò)程中有語(yǔ)法錯(cuò)誤，它會(huì)立即提示；3由于采用數(shù)據(jù)流模型，它實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)的多線(xiàn)程，從而能充分利用處理器，特別是多下理器的處理能力；4通過(guò)DLL、CI

34、N節(jié)點(diǎn)、Active*、NETAK MATLAB腳本節(jié)點(diǎn)等技術(shù)，可以輕松實(shí)現(xiàn)LABVIEW與其它編程語(yǔ)言相結(jié)合；5通過(guò)應(yīng)用程序生成器可以輕松地發(fā)布E*E、動(dòng)態(tài)庫(kù)或安裝包；6LABVIEW提供了大量的驅(qū)開(kāi)工具，幾乎能與任何接口的硬件相接；7LABVIEW建了600多個(gè)分析函數(shù)，用于數(shù)據(jù)分析和信號(hào)處理；8NI同時(shí)提供了豐富的附加模塊，用于擴(kuò)展LABVIEW在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用，例如實(shí)時(shí)模塊、PDA模塊、FPGA模塊、數(shù)據(jù)記錄與監(jiān)控DSC模塊、機(jī)器視覺(jué)模塊與觸摸屏模塊等。LabVIEW中涉及到的數(shù)據(jù)類(lèi)型主要有布爾值、字符串、數(shù)值、數(shù)組和簇。數(shù)組：一種由同一類(lèi)型數(shù)據(jù)元素組成的大小可變的集合或組合，如一組

35、浮點(diǎn)數(shù)或一組字符串。一維數(shù)組是最根本的數(shù)組，多維數(shù)組是在一維數(shù)組的根底上創(chuàng)立的。簇：由混合類(lèi)型的數(shù)據(jù)元素組成的大小固定的集合，如一個(gè)包含浮點(diǎn)數(shù)和字符串的組。布爾值：數(shù)據(jù)的值為真和假，其數(shù)值表達(dá)值為1和0。數(shù)值：該類(lèi)型的數(shù)據(jù)是一種標(biāo)量值，包括整數(shù)和實(shí)數(shù)浮點(diǎn)。字符串：是一個(gè)字符ASCII字符集序列。通過(guò)LabVIEW中的分析函數(shù)，可以進(jìn)展不同類(lèi)型數(shù)據(jù)的分析、轉(zhuǎn)換和運(yùn)算。LabVIEW程序稱(chēng)為虛擬儀器(Virtual Instruments)程序，簡(jiǎn)稱(chēng)VI。一個(gè)最根本的VI包括三個(gè)主要局部：前面板、框圖程序和圖標(biāo)/連接端口。前面板是LabVIEW程序的圖形化用戶(hù)界面，是用戶(hù)進(jìn)展測(cè)試時(shí)主要的輸入輸出界

36、面?？驁D程序則是利用圖形語(yǔ)言對(duì)前面板上的輸入控制器和輸出指示器進(jìn)展控制。圖標(biāo)/連接端口用于把LabVIEW程序定義成一個(gè)程序，以便在其它程序中加以調(diào)用，實(shí)現(xiàn)層次化、模塊化編程5。321 前面板模塊的介紹LABVIEW的前面板主要由菜單欄、工具欄和前面板設(shè)計(jì)區(qū)3局部組成如圖3-2所示6。前面板菜單欄、工具欄的功能與一般軟件系統(tǒng)的菜單欄、工具欄功能小異，其設(shè)計(jì)區(qū)是供用戶(hù)進(jìn)展設(shè)計(jì)的區(qū)域，此區(qū)是一個(gè)由輸入控件和顯示控件組成的圖形化界面，其輸入控件是指旋鈕、轉(zhuǎn)盤(pán)等輸入裝置。顯示控件是指圖表、指示燈等顯示裝置。輸入控件用來(lái)模擬儀器的輸入裝置，將數(shù)據(jù)傳送給程序的程序框圖，為VI的程序框圖提供數(shù)據(jù)。顯示控件模

37、擬儀器的輸出裝置，用以顯示程序框圖獲取或生成的數(shù)據(jù)。置于前面板中的各種控件通過(guò)控件選板如圖3-3所示來(lái)獲取。 在前面板設(shè)計(jì)區(qū)域放置的對(duì)象就相當(dāng)于在實(shí)際儀器儀表的面板上看到的控件對(duì)象。這樣的用戶(hù)界面更為直觀易懂。圖標(biāo)編程區(qū)工具欄菜單欄前面板設(shè)計(jì)區(qū)圖3-2 LABVIEW前面板和程序框圖 圖3-3 前面板控件選板322 程序框圖模塊的介紹在前面板中添加控件后，必須創(chuàng)立程序框圖后才能對(duì)前面板中的對(duì)象進(jìn)展控制。程序框圖是圖形化源代碼的集合。此框圖中的程序設(shè)計(jì)是LABVIEW的核心容。在程序框圖模塊中，LABVIEW的函數(shù)選板如圖3-4提供了功能眾多的編程方式和多種多樣的程序構(gòu)造，這些都為用戶(hù)的程序編寫(xiě)

38、帶來(lái)很大的方便。在本文的設(shè)計(jì)中，位于【函數(shù)】/【編程】/【構(gòu)造】選板中的For循環(huán)、While循環(huán)、條件構(gòu)造、事件構(gòu)造和平鋪式順序等程序構(gòu)造為程序設(shè)計(jì)帶來(lái)了很多便利。圖3-4 函數(shù)選板當(dāng)需要執(zhí)行一些重復(fù)執(zhí)行的代碼時(shí)，就需要用到循環(huán)構(gòu)造，LABVIEW提供了For和While兩種循環(huán)構(gòu)造如圖3-5、3-6。雖都為循環(huán)構(gòu)造，兩者之間卻有著本質(zhì)上的差異：For循環(huán)有循環(huán)次數(shù)的限制，當(dāng)循環(huán)執(zhí)行了指定的次數(shù)后，自動(dòng)退出循環(huán)；而While沒(méi)有循環(huán)次數(shù)的限制，只有當(dāng)滿(mǎn)足循環(huán)條件時(shí)才完畢循環(huán)，否則將一直執(zhí)行循環(huán)。While循環(huán)適合于循環(huán)次數(shù)不能確定的場(chǎng)合。For循環(huán)次數(shù)For循環(huán)BH子VI圖3-5 For循環(huán)

39、使用例While循環(huán)子V調(diào)用While循環(huán)停頓條件子V調(diào)用事件構(gòu)造圖3-6 While循環(huán)在本文中的應(yīng)用事件構(gòu)造如圖3-6中包括一個(gè)或多個(gè)子程序框圖，或事件分支，當(dāng)構(gòu)造執(zhí)行時(shí)，僅有一個(gè)子程序框圖或分支在執(zhí)行。事件構(gòu)造將等待直至*一事件發(fā)生，并執(zhí)行相應(yīng)條件分支從而處理該事件。右鍵單擊構(gòu)造邊框，可添加新的分支并配置需處理哪些事件。平鋪式順序構(gòu)造可確保子程序框圖按照從左到友的順序執(zhí)行。用戶(hù)能看到所有的代碼，但這種構(gòu)造也存在著一定的局限性，即當(dāng)代碼段數(shù)太多時(shí)，程序就顯得比較混亂了。根據(jù)本文編程的需要，把程序分為了三個(gè)相互聯(lián)系的局部，且代碼數(shù)量不大，所以本文采用平鋪式構(gòu)造如圖3-7。平鋪式構(gòu)造圖3-7

40、平鋪式順序構(gòu)造在本文中的使用條件構(gòu)造如圖3-8包括一個(gè)或多個(gè)子程序框圖，或分支，當(dāng)構(gòu)造執(zhí)行時(shí)，僅有一個(gè)子程序框圖或分支在執(zhí)行7。連接至選擇器接線(xiàn)端的值可以是布爾、字符串、整數(shù)，或枚舉類(lèi)型，它決定了執(zhí)行哪個(gè)分支。右鍵單擊構(gòu)造邊框，可添加或刪除分支。Us可使用標(biāo)簽工具來(lái)輸入條件選擇器標(biāo)簽的值，并配置每個(gè)分支處理的值。條件構(gòu)造圖3-8 條件構(gòu)造在本文中的應(yīng)用323 子VI的創(chuàng)立和引用在LABVIEW程序設(shè)計(jì)中，通過(guò)采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，用戶(hù)可為這些模塊設(shè)計(jì)一個(gè)子程序，即子VI。子VI類(lèi)似于傳統(tǒng)文本語(yǔ)言的子程序，可被屢次調(diào)用而不用重新編寫(xiě)代碼，這使得應(yīng)用程序的維護(hù)更加簡(jiǎn)單。子VI的創(chuàng)立一般有兩種方式，

41、一種是通過(guò)VI創(chuàng)立子VI，另一種是通過(guò)在設(shè)計(jì)的VI程序上，選定一局部容創(chuàng)立子VI8。程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，子VI相當(dāng)于一個(gè)節(jié)點(diǎn)。新建一個(gè)VI或翻開(kāi)一個(gè)已經(jīng)存在的VI，通過(guò)修改前面板和程序框圖的右上角【圖標(biāo)編輯器】對(duì)話(huà)框，如圖3-9所示。用戶(hù)可以從繪圖工具欄選擇繪圖工具，在圖標(biāo)編輯區(qū)對(duì)圖標(biāo)進(jìn)展復(fù)制、剪切、粘貼、去除，以及導(dǎo)入圖片至剪貼板等操作。圖3-9【圖標(biāo)編輯器】對(duì)話(huà)框圖標(biāo)編輯完成后，還需對(duì)圖標(biāo)設(shè)置連線(xiàn)板。移動(dòng)光標(biāo)到前面板右上角圖標(biāo)上，單擊鼠標(biāo)右鍵，彈出如圖3-10所示快捷菜單，執(zhí)行其中的【顯示連線(xiàn)板】命令，用戶(hù)可通過(guò)該連線(xiàn)板上的端口編輯子程序圖標(biāo)節(jié)點(diǎn)的端口。從彈出的快捷菜單執(zhí)行【模式】菜單命令，翻

42、開(kāi)LABVIEW為用戶(hù)置的幾種VI模式，如圖3-11所示，用戶(hù)可從中選擇一種VI端口模式。 圖3-10 右鍵快捷菜單 圖3-11 數(shù)據(jù)端口模式子VI的調(diào)用需要切換到程序框圖設(shè)計(jì)窗口下，翻開(kāi)【函數(shù)】/ 【選擇VI. 】函數(shù)選板，彈出需翻開(kāi)的VI對(duì)話(huà)框，設(shè)置要調(diào)用的VI的路徑和文件名，如圖3-12所示。圖3-12 選擇需要翻開(kāi)的子VI對(duì)話(huà)框本文所調(diào)用子VI較為頻繁，如圖3-7中的標(biāo)注所示。33 LABVIEW編程LabVIEW程序VI設(shè)計(jì)過(guò)程如下：(1)用戶(hù)在前面板中執(zhí)行對(duì)儀器的操作，根據(jù)現(xiàn)實(shí)中的儀器以及該儀器所要實(shí)現(xiàn)的功能設(shè)計(jì)前面板。利用工具模板添加輸入控制器和輸出指示器?？刂破骺梢允褂脩?hù)輸入數(shù)

43、據(jù)到程序，而指示器則用來(lái)顯示程序產(chǎn)生的數(shù)值。(2)程序框圖的設(shè)計(jì)程序框圖相當(dāng)于源代碼。完成前面板設(shè)計(jì)以后，就要根據(jù)各個(gè)框圖之間的關(guān)系以及對(duì)數(shù)據(jù)的處理方法等設(shè)計(jì)框圖程序。對(duì)程序框圖的設(shè)計(jì)主要是對(duì)節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)端口和連線(xiàn)的設(shè)計(jì)。(3)當(dāng)前面板和程序框圖設(shè)計(jì)好以后，要對(duì)程序進(jìn)展調(diào)試。查找錯(cuò)誤時(shí)，如果一個(gè)程序不能執(zhí)行，運(yùn)行按鈕會(huì)出現(xiàn)一個(gè)折斷的箭頭。點(diǎn)擊斷箭處會(huì)列出錯(cuò)誤清單，通過(guò)錯(cuò)誤提示，可以對(duì)程序進(jìn)展修改。LABVIEW程序設(shè)計(jì)流程如下列圖所示：圖3-13 LABVIEW程序設(shè)計(jì)流程圖3.4數(shù)據(jù)采集如圖2-14所示，電機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)主要由被測(cè)電機(jī)、各種傳感器、信號(hào)調(diào)理模塊，數(shù)據(jù)采集卡和裝有LabVIEW軟件的

44、計(jì)算機(jī)組成9。圖3-14電機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)硬件組成圖數(shù)字信號(hào)與我們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)。數(shù)字信號(hào)具有高保真、便于處理的優(yōu)點(diǎn)，所以得到了廣泛應(yīng)用，如公司使用數(shù)字信號(hào)傳輸語(yǔ)音信息，對(duì)外部空間拍攝的照片也是采用數(shù)字方法處理，去除干擾，獲得有用的信息。因此在用計(jì)算機(jī)對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)展處理之前也常把它們先轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。數(shù)據(jù)采集構(gòu)造如下列圖：圖3-15 數(shù)據(jù)采集構(gòu)造圖在數(shù)據(jù)采集之前，程序?qū)?duì)DAQ板卡初始化，設(shè)置參數(shù)如下：觸發(fā)源、觸發(fā)模式、時(shí)鐘源、觸發(fā)邊緣、信號(hào)源類(lèi)型、采樣通道、采樣開(kāi)場(chǎng)通道、采樣個(gè)數(shù)、采樣頻率、通道增益；以上可以根據(jù)實(shí)際測(cè)試的硬件配置和需求進(jìn)展設(shè)置。板卡上和存中的Buffer是數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)的中間環(huán)節(jié)

45、。數(shù)據(jù)采集卡是將傳感器采集到的模擬信號(hào)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡變換成計(jì)算機(jī)可以處理的數(shù)字信號(hào)，即模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換，這是數(shù)據(jù)處理的前道工作。數(shù)據(jù)采集卡主要有3個(gè)功能：一是由衰減器和增益可控放大器進(jìn)展量程自動(dòng)變換；二是由多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)完成對(duì)多點(diǎn)多通道信號(hào)的分時(shí)采樣；三是將信號(hào)的采樣值由AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為幅值離散化的數(shù)字量，或由VF轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)以適應(yīng)計(jì)算機(jī)工作。本課題采用研華科技的PCI1712L多功能數(shù)據(jù)采集卡，PCI-1712L是一款功能強(qiáng)大的高速多功能PCI總線(xiàn)數(shù)據(jù)采集卡10。PCI-1712L主要特點(diǎn) ：12位分辨率；1MS/s采樣速率；IM速度的12位 A/D 轉(zhuǎn)換器；卡上帶有FIFO緩沖器

46、可存儲(chǔ)1K A/D采樣值和32K D/A轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)；7種模擬量輸入采集模式；16路模擬量輸入1K FIFO；16路數(shù)字量輸入輸出通道，3個(gè)10MHz時(shí)鐘的16位多功能計(jì)數(shù)器通道；32K FIFO用于實(shí)時(shí)波形輸出；模擬量輸入通道的數(shù)據(jù)采集觸發(fā)方式可使用預(yù)觸發(fā)、后觸發(fā)、匹配觸發(fā)和延時(shí)觸發(fā)；PCI總線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，自動(dòng)校準(zhǔn)功能。研華公司不僅為L(zhǎng)abVIEW編程開(kāi)發(fā)了專(zhuān)用的VI工具包，并且提供了豐富的實(shí)例程序，利用其工具包，可以快速高效地開(kāi)發(fā)出數(shù)據(jù)采集模塊。3.5數(shù)據(jù)處理在過(guò)去，數(shù)據(jù)處理計(jì)算工作需要通過(guò)特定的實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)來(lái)進(jìn)展，而虛擬儀器建立在數(shù)據(jù)采集和處理的根底之上，可以使這些測(cè)量工作通過(guò)LabVIEW程序

47、語(yǔ)言在PC上進(jìn)展。對(duì)于實(shí)時(shí)分析系統(tǒng)，數(shù)字信號(hào)處理已經(jīng)變得越來(lái)越重要。LabVIEW有數(shù)據(jù)分析功能，由于采集得到的測(cè)量信號(hào)是一等時(shí)間間隔的離散數(shù)據(jù)序列，無(wú)法從剛剛采集的數(shù)據(jù)立刻得到有用的信息，運(yùn)用【函數(shù)】-【信號(hào)分析】-【波形調(diào)理】可以進(jìn)展濾波，消除噪音干擾破壞的數(shù)據(jù)，或者硬件采集、傳遞造成的失真，得到光滑完整的波形?！竞瘮?shù)】-【信號(hào)分析】-【波形測(cè)量】可以測(cè)量以下參數(shù)值：交流有效值、直流分量、有效值、占空比、上升時(shí)間、下降時(shí)間、過(guò)沖、峰峰值、最大值、最小值等。圖3-16 函數(shù)波形調(diào)理 圖3-17 函數(shù)波形測(cè)量LabVIEW有數(shù)據(jù)運(yùn)算功能，運(yùn)用【函數(shù)】-【數(shù)學(xué)】對(duì)分析后的數(shù)據(jù)進(jìn)展一般意義上的加減

48、乘除運(yùn)算，運(yùn)用【函數(shù)】-【初等函數(shù)與計(jì)算】計(jì)算三角函數(shù)計(jì)算等，也可以運(yùn)用【E*press】-【信號(hào)操作】把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成其他數(shù)據(jù)類(lèi)型，進(jìn)展后續(xù)的程序操作。圖3-18 函數(shù)加、減、乘、除 圖3-19正弦、余弦三角函數(shù) 圖3-20信號(hào)操作LabVIEW有數(shù)據(jù)顯示和存儲(chǔ)功能，運(yùn)用【表格】可以顯示結(jié)果數(shù)據(jù)，或者運(yùn)用【圖形顯示控件】把數(shù)據(jù)復(fù)原為波形形式。為便于了解不同條件對(duì)*一參量的影響，需要把不同條件下此參量的信息進(jìn)展比照，運(yùn)用【文件I/O】中寫(xiě)入文件的控件，可以運(yùn)行的信息保存下來(lái)，用戶(hù)可以指定儲(chǔ)存文件類(lèi)型和位置，運(yùn)用【文件I/O】中讀取文件的控件，可以讀取用戶(hù)指定的文件中的數(shù)據(jù)，方便用戶(hù)進(jìn)展調(diào)用和參考。

49、圖3-21表格 圖3-22波形圖 圖3-23寫(xiě)入文件 圖3-24讀取文件 LabVIEW擬合曲線(xiàn)的功能，運(yùn)用【函數(shù)】-【數(shù)學(xué)】-【擬合】，選擇擬合形式可以把多個(gè)參數(shù)擬合成曲線(xiàn)。圖3-25函數(shù)擬合通過(guò)以下一系列LabVIEW置的控件，我們通過(guò)對(duì)采集卡輸入的信號(hào)進(jìn)展濾波、分析、測(cè)量，提取數(shù)據(jù)中相關(guān)的信息，計(jì)算得到試驗(yàn)結(jié)果，同時(shí)可以?xún)?chǔ)存、調(diào)用結(jié)果，進(jìn)展綜合處理分析試驗(yàn)情況。3.6電機(jī)控制試驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)控制整流器調(diào)節(jié)負(fù)載，接著通過(guò)開(kāi)關(guān)量輸出(如圖3-26)控制轉(zhuǎn)矩儀的繼電器和選擇整形放大電路的電阻，對(duì)測(cè)試電路進(jìn)展控制。圖3-26 開(kāi)關(guān)量輸出程序三個(gè)輸入控件的工作情況如下列圖所示：輸入端對(duì)應(yīng)的燈控制作

50、用0號(hào)用于控制轉(zhuǎn)矩儀繼電器，繼電器在被試電機(jī)低速或停頓時(shí)開(kāi)啟1和2號(hào)用于選擇整形放大器的電阻，控制電流信號(hào)的衰減系數(shù)通過(guò)改變電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，可以測(cè)取多個(gè)測(cè)試點(diǎn)的數(shù)據(jù)，從而測(cè)得完整的特性曲線(xiàn)。第4章電機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本課題所測(cè)試的電機(jī)為異步電動(dòng)機(jī)，電機(jī)的額定參數(shù)如下：型號(hào)接線(xiàn)方式電壓伏電流安培功率(千瓦)頻率HzJ02-31-4Y/380/2204.89/8.472.250測(cè)試時(shí)的負(fù)載電機(jī)為直流電動(dòng)機(jī)。電機(jī)的額定參數(shù)如下：型號(hào)功率(千瓦)電壓伏電流安培轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分勵(lì)磁方式勵(lì)磁電壓勵(lì)磁電流Z2-41322017.51500并勵(lì)2200.5直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)有三種調(diào)速方法：1、改變磁通；2、改變電

51、壓；3、改變轉(zhuǎn)子繞組回路電阻。本課題通過(guò)控制整流器改變輸入電壓，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速12。4.1利用LabVIEW開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)為了使數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮作用，軟件設(shè)計(jì)是本文的主要工作。本測(cè)試系統(tǒng)基于LabVIEW開(kāi)發(fā)平臺(tái)，應(yīng)用模塊化的思想，采用數(shù)據(jù)采集卡采集數(shù)據(jù)，通過(guò)以下步驟完成了設(shè)計(jì)任務(wù)：1、首先利用LabVIEW的圖形化界面功能，設(shè)計(jì)好用戶(hù)界面。用戶(hù)可以通過(guò)主界面上的控件操作數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。通過(guò)主界面上的顯示控件，進(jìn)展數(shù)據(jù)的采集、顯示、存儲(chǔ)，曲線(xiàn)擬合等；2、自頂而下的把軟件從整體到局部進(jìn)展層層細(xì)分，分析各個(gè)任務(wù)的細(xì)節(jié)，以及相互之間的關(guān)系，在確定了系統(tǒng)的構(gòu)造和功能后，設(shè)計(jì)出主要程序構(gòu)造和程序流

52、程圖如圖4-1、4-2、4-3； 圖4-3 負(fù)載調(diào)節(jié)、采樣及數(shù)據(jù)處理流程圖圖4-1 試驗(yàn)主程序流程圖 圖4-2 開(kāi)場(chǎng)試驗(yàn)的流程圖3、明確劃分各個(gè)功能模塊，對(duì)每個(gè)獨(dú)立的任務(wù)編制相應(yīng)獨(dú)立的程序模塊，這是軟件系統(tǒng)最核心的局部。軟件系統(tǒng)主要分成以下幾個(gè)模塊：1數(shù)組采集、拆分模塊；2數(shù)據(jù)處理模塊；3數(shù)據(jù)保存模塊。4、按照層次構(gòu)造，根據(jù)主程序任務(wù)的需要，對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)展調(diào)用，編寫(xiě)完整的程序。4.2數(shù)據(jù)采集、拆分模塊1、數(shù)據(jù)采集模塊：調(diào)用LabVIEW編程專(zhuān)用的VI工具包，設(shè)置好采樣頻率、參數(shù)通道號(hào)等參數(shù)，設(shè)計(jì)好數(shù)據(jù)采集模塊，可以對(duì)被試電機(jī)進(jìn)展數(shù)據(jù)采集。 2、數(shù)據(jù)拆分模塊：數(shù)據(jù)采集卡采用對(duì)多個(gè)參數(shù)輪流采集，一

53、個(gè)通道輸入方式。因此從數(shù)據(jù)采集VI輸出的結(jié)果為二維數(shù)組，首先，運(yùn)用LabVIEW置的函數(shù)【索引數(shù)組】如圖4-4，提取二維數(shù)組的第0行，轉(zhuǎn)化為一維數(shù)組。然后，運(yùn)用函數(shù)【抽取一維數(shù)組】如圖4-5，把數(shù)組的元素進(jìn)展輪流拆分為4個(gè)一維數(shù)組，即可分別得到電壓、電流和轉(zhuǎn)矩儀的兩路輸出電壓如圖4-6。圖4-5 索引數(shù)組函數(shù) 圖4-5抽取一維數(shù)組函數(shù)圖4-6 數(shù)組拆分子VI 4.3數(shù)據(jù)分析處理模塊針對(duì)不同的處理要求編寫(xiě)相應(yīng)的處理函數(shù)，計(jì)算出電機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等。功率計(jì)算模塊得到電壓和電流以后，可以進(jìn)展功率的計(jì)算。通過(guò)相位差測(cè)量子VI如圖4-7進(jìn)展數(shù)據(jù)復(fù)原，盡量減少誤差，分別測(cè)出電壓和電流的相位，計(jì)算出電壓

54、、電流的相位差，從而計(jì)算出相位差的余弦值cos。通過(guò)【直流平均直流-均方根】如圖4-8分別測(cè)出電壓和電流的均方根值U、I。最后，根據(jù)公式P=U*I* cos計(jì)算功率如圖4-9。圖4-7 相位差測(cè)量子VI圖4-8 函數(shù)直流平均直流-均方根 圖4-9 功率計(jì)算子VI轉(zhuǎn)矩計(jì)算模塊得到轉(zhuǎn)矩儀的兩路輸出電壓后，可以計(jì)算轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。本課題使用邏輯運(yùn)算測(cè)量電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。相位差式轉(zhuǎn)矩傳感器的兩路信號(hào)電壓U1、U2，經(jīng)放大整形后進(jìn)入檢相器，檢相器作*U1的邏輯運(yùn)算后，輸出相位差信號(hào)。用1MHz的時(shí)鐘脈沖填充相位差信號(hào)。在轉(zhuǎn)矩測(cè)量時(shí)間t2，經(jīng)分頻器適當(dāng)分頻后，由轉(zhuǎn)矩儀計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，并數(shù)字顯示轉(zhuǎn)矩值如圖4-10、4-

55、11。圖4-10轉(zhuǎn)矩儀工作方框圖 圖4-11 轉(zhuǎn)矩儀工作原理圖對(duì)數(shù)據(jù)采集卡傳送的轉(zhuǎn)矩儀的U1、U2信號(hào)進(jìn)展處理，按照轉(zhuǎn)矩儀工作原理進(jìn)展編程，通過(guò)數(shù)據(jù)類(lèi)型的轉(zhuǎn)換，計(jì)算出被試電機(jī)的轉(zhuǎn)矩如圖4-12。圖4-12 轉(zhuǎn)矩計(jì)算子VI 轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊轉(zhuǎn)速計(jì)算公式n=60f/z轉(zhuǎn)/分鐘，其中f為轉(zhuǎn)矩儀中相位差式傳感器的輸出電壓的頻率，z為傳感器的齒輪數(shù)。計(jì)算轉(zhuǎn)速關(guān)鍵在于求出頻率f，由于數(shù)據(jù)采集卡輸出的數(shù)據(jù)為數(shù)組形式，經(jīng)過(guò)拆分得到的一維數(shù)組也是一系列分散的數(shù)據(jù)，可以通過(guò)復(fù)原其中一個(gè)輸出電壓兩個(gè)輸出電壓的頻率一樣，任選一個(gè)即可，在波形圖中運(yùn)用函數(shù)【屬性節(jié)點(diǎn)】如圖4-13、4-14，通過(guò)移動(dòng)兩個(gè)光標(biāo)選取一個(gè)周期的波形

56、，計(jì)算出頻率，從而計(jì)算出轉(zhuǎn)速如圖4-15。圖4-13 函數(shù)屬性節(jié)點(diǎn) 圖4-14 在波形圖中使用屬性節(jié)點(diǎn)圖4-15使用光標(biāo)計(jì)算轉(zhuǎn)速的前后面板 求出功率、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速后，運(yùn)用【創(chuàng)立表格】進(jìn)展顯示如圖4-16、4-17。圖4-16 函數(shù)創(chuàng)立表格 圖4-17 表格顯示結(jié)果4.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊在試驗(yàn)過(guò)程中，需要將有關(guān)數(shù)據(jù)存入文件，并在測(cè)試完畢后翻開(kāi)這些文件，以讀取參數(shù)值，進(jìn)展進(jìn)一步分析、計(jì)算以及圖形顯示或查閱。由用戶(hù)指定數(shù)據(jù)存放的路徑，并根據(jù)每次試驗(yàn)工程名稱(chēng)和時(shí)間生成文件名稱(chēng)。用【寫(xiě)入電子表格文件】如圖4-18，把測(cè)試后得到的電壓、電流、功率因數(shù)、功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等值寫(xiě)入到指定文件，可以設(shè)置“提示輸入的文件

57、，當(dāng)運(yùn)行程序時(shí)，用戶(hù)可以自行定義文件的位置，程序會(huì)自動(dòng)提示將試驗(yàn)結(jié)果存儲(chǔ)該文件如圖4-19。圖4-18 函數(shù)寫(xiě)入電子表格文件 圖4-19 定義存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的文件4.5編寫(xiě)主程序根據(jù)主程序的需要，對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)展調(diào)用，編寫(xiě)完整的程序。本課題使用的子VI有數(shù)組拆分VI如圖4-6、功率計(jì)算VI如圖4-9、轉(zhuǎn)矩計(jì)算VI如圖4-12。利用LabVIEW豐富的庫(kù)函數(shù)和強(qiáng)大的接口功能，可以很方便快捷地設(shè)計(jì)出所需要的程序如圖4-20。圖4-20 電機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)程序4.6應(yīng)用系統(tǒng)處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)一般說(shuō)來(lái)，采集得到的數(shù)據(jù)大都需要經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)奶幚?，其中包括濾波、曲線(xiàn)擬合等。曲線(xiàn)擬合在計(jì)算機(jī)的測(cè)量過(guò)程中非常重要，因?yàn)楝F(xiàn)在的

58、硬件電路很容易得到大量的測(cè)量數(shù)據(jù)。為了充分利用這些數(shù)據(jù)，減小誤差，就要用到擬合。曲線(xiàn)擬合curve fitting技術(shù)用于從一組數(shù)據(jù)中提取曲線(xiàn)參數(shù)或者系數(shù)，以得到這組數(shù)據(jù)的函數(shù)表達(dá)式。曲線(xiàn)擬合的實(shí)際應(yīng)用很廣泛12。例如：1消除測(cè)量噪聲；2填充喪失的采樣點(diǎn)例如，如果個(gè)別采樣點(diǎn)喪失或者記錄不正確；3插值對(duì)采樣點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)的估計(jì)；4外推對(duì)采樣圍之外的數(shù)據(jù)進(jìn)展估計(jì)；5數(shù)據(jù)的差分例如在需要知道采樣點(diǎn)之間的偏移時(shí)，可以用一個(gè)多項(xiàng)式擬合離散數(shù)據(jù)，而得到的多項(xiàng)式可能不同6數(shù)據(jù)的合成例如在需要找出曲線(xiàn)下面的區(qū)域，同時(shí)又只知道這個(gè)曲線(xiàn)的假設(shè)干個(gè)離散采樣點(diǎn)的時(shí)候461 曲線(xiàn)擬合LabVIEW的分析軟件庫(kù)提供了多種線(xiàn)

59、性和非線(xiàn)性的曲線(xiàn)擬合算法，例如線(xiàn)性擬合、指數(shù)擬合、通用多項(xiàng)式擬合等。線(xiàn)性擬合：把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合為一條直線(xiàn)yi=a0+a1*i。指數(shù)擬合：把數(shù)據(jù)擬合為指數(shù)曲線(xiàn)yi=a0*e*p(al*i)。多項(xiàng)式擬合：把數(shù)據(jù)擬合為多項(xiàng)式函數(shù)yi=a0+a1*I+a2*i2最小二乘法擬合：最小二乘法是一種數(shù)學(xué)優(yōu)化技術(shù)，它通過(guò)最小化誤差的平方和找到一組數(shù)據(jù)的最正確函數(shù)匹配。利用最小二乘法可以簡(jiǎn)便地求得未知的數(shù)據(jù)，并使得這些求得的數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)之間誤差的平方和為最小，實(shí)現(xiàn)擬合。多項(xiàng)式插值：假設(shè) f (*) 是定義在區(qū)間a,b上的未知或復(fù)雜函數(shù)，但該函數(shù)在點(diǎn) a *0 *1 *n b處的函數(shù)值y0, y1，yn。找一個(gè)簡(jiǎn)

60、單的函數(shù)，例如多項(xiàng)式函數(shù)P(*)，使之滿(mǎn)足條件P(* ) = y i，i = 0,1,2，n，即在給定點(diǎn)*i處，P(*)與f (*)是相吻合的。通常把上述*0 *1 *n稱(chēng)為插值節(jié)點(diǎn)，把P(*)稱(chēng)為f (*)的插值多項(xiàng)式函數(shù)，f (*)稱(chēng)為被插函數(shù)。a,b稱(chēng)為插值區(qū)間，P(* ) = y i，i = 0,1,2，n稱(chēng)為插值條件，并把求P(*)的過(guò)程稱(chēng)為插值法。如果 P(*)為m 次多項(xiàng)式Pm*=，則稱(chēng)該插值法為多項(xiàng)式插值。樣條插值：為了防止高次插值可能出現(xiàn)的大幅度波動(dòng)現(xiàn)象，在實(shí)際應(yīng)用常采用分段低次插值來(lái)提高近似程度，比方可用分段線(xiàn)性插值或分段三次埃爾米特插值來(lái)逼近函數(shù)，但它們的總體光滑性較差。