基于LabVIEW的摩擦磨損試驗機智能測控系統(tǒng)
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(1)V／I轉(zhuǎn)換電路是將工控機輸出的1～5 V電壓信號轉(zhuǎn)換成4～20 mA的電流信號。因為該試驗機中的調(diào)節(jié)氣源的比例閥是靠電流來進行控制，故首先要將電壓信號轉(zhuǎn)換成電流信號。其電路圖見圖2(a)，其比例關(guān)系為：I=VR27／R1R61，其中：V為輸入電壓；I為輸出電流。電路中各個電阻應(yīng)選擇精密電阻，以保證V／I轉(zhuǎn)換的精度。
(2)I／V轉(zhuǎn)換電路是將從溫度、壓力傳感器采集到的4～20 mA電流信號轉(zhuǎn)換成計算機能夠識別的1～5 V的數(shù)字信號。其電路圖見圖2(b)，由上面電路可以推算出其轉(zhuǎn)換關(guān)系為：V=IR19(1+R107／R99)。其中：I為輸入電流；V為輸出電壓；各個電阻也應(yīng)選擇精密電阻。經(jīng)過對現(xiàn)場的各路信號進行測試，可以看出，經(jīng)由調(diào)理電路的處理，輸入／輸出的各路數(shù)字／模擬信號都有明顯的改善，干擾信號大大減少，調(diào)理效果很明顯。
2．4 數(shù)據(jù)采集卡
該系統(tǒng)使用北京研華公司的采集卡PCL-818L和PCL-836，其中PCL-818L卡有16路模擬輸人通道，12位A／D轉(zhuǎn)換分辨率，一路12位模擬輸出通道，一個16位計數(shù)器，采樣率為40 kHz。PCL-836包括6個獨立的16位計數(shù)器，10 MHz的計數(shù)頻率，還有兩個數(shù)字I／O接口。
3 試驗機測控系統(tǒng)程序設(shè)計
3．1 試驗測控系統(tǒng)程序流程
試驗機測控系統(tǒng)的控制流程如圖3所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/163039.htm
3．2 Front Panel設(shè)計
在LabvIEW中，程序由VI的Front Panel和Block Diagram兩部分組成，應(yīng)用程序的人機界面就是FrontPanel，利用LabVIEW提供的各種控件結(jié)合控件的屬性節(jié)點的設(shè)置可以設(shè)計出儀器化的用戶界面。該試驗機用戶界面如圖4所示。
根據(jù)測控系統(tǒng)的功能前面板劃分為：試驗環(huán)節(jié)選擇部分；曲線及數(shù)據(jù)顯示部分；試樣批次記錄部分；試驗環(huán)節(jié)指示部分；參數(shù)設(shè)定及調(diào)整部分；測量記錄和路徑設(shè)定部分。
3．3 Block Diagram設(shè)計
3．3．1 數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計
在數(shù)據(jù)采集部分，將壓力、溫度設(shè)定為一個采集任務(wù)，通過多路模擬量采集程序來完成，此采集程序主要有MAI Config．vi，MAI Volgagen In．vi和SplitlD Arrav．vi，Device open．vi及Device Close．vi模塊構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖5(a)所示?？煽偣策M行8路模擬信號的同時采集，其采集的數(shù)組由Index Array模塊進行分離，此處只使用其中的前四路，包括三路溫度和一路壓力信號。轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩則分別進行采集，它們通過頻率采集電路來完成，程序中用到的主要模塊有CounterFrea Start．vi，Counter Freq Read．vi和Counter Reset．vi，Deviceopen．vi及Device Close．vi，其采集周期設(shè)定為200 ms，具體結(jié)構(gòu)見圖5(b)。
3．3．2 數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計
為了提高本測量系統(tǒng)的抗干擾性能和減小測量數(shù)據(jù)的誤差，在軟件里采取程序濾波的方法，通過計算機軟件來提高信噪比。
(1)遞推平均濾波法：采集幾個周期的數(shù)據(jù)，并求其平均值，作為采集的數(shù)據(jù)。
(2)中值濾波法：將每次采集的數(shù)據(jù)與前一個的數(shù)據(jù)做比較，當(dāng)兩數(shù)值之間差大于一定范圍時則認為是干擾信號，此時采用上次的數(shù)值作為本次采集的結(jié)果，否則采用本次采集數(shù)據(jù)。
筆者通過利用LabVIEW中的移位寄存器來實現(xiàn)了平均濾波算法，具體實現(xiàn)方法如圖6中遞推平均濾波所示。先求取10個數(shù)的和，再求其平均數(shù)。
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