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基于虚拟仪器的管道超声导波检测实验系统的研究的开题报告一、选题背景管道输送是现代工业生产中不可或缺的一项技术，而管道的安全检测和预防管道泄漏、破裂等事故的发生也是非常重要的。
传统的管道检测方式主要依靠人工巡检和磁粉探伤等方式，但这些方法存在很多不足，如只能检测表面缺陷、需要停机检测等，无法满足实际生产需要。
超声导波技术具有穿透力强、检测范围广、对管道内部的缺陷和裂纹具有很高的检测灵敏度等优点，因此被广泛应用于管道的检测中。
然而，对于学习超声导波技术的学生而言，传统的教学方式难以满足实验的要求，存在安全隐患、易受环境干扰等问题。
因此，开发一套基于虚拟仪器的管道超声导波检测实验系统，可以有效地解决这些问题，并提升学生的实践操作能力和实验室服务水平，具有重要的现实意义和应用价值。
二、课题研究的目的和意义本课题旨在研发一套基于虚拟仪器的管道超声导波检测实验系统，以实现对超声导波技术的学习和实验操作。
该系统可以模拟管道检测情景，让学生通过虚拟仪器进行实验室操作，提高实验指导的质量和效率。
同时，该系统可促进实验教学改革，提高学生的实践动手能力和创新意识，增强学生的实际操作能力，更好地满足教学需要，提升教学质量。
三、研究内容及方法1、系统设计：基于LabVIEW软件开发虚拟仪器，通过模拟管道检测情景设计出相应的提示、控制器和反馈模块。
2、模块开发：基于超声导波检测原理，开发相关模块，包括探头放置、信号检测和数据处理等模块。
3、实验设计：通过系统模拟管道检测，结合具体学习目标和教学内容设计科学合理的实验。
四、预期成果1、设计开发基于虚拟仪器的管道超声导波检测实验系统，并进行系统测试验证。
2、实现基于超声导波检测原理的相关模块开发。
3、设计管道检测情景下的科学、实际的实验，并进行实验教学效果评估。
五、可行性分析1、技术可行性：本课题所采用的虚拟仪器技术和超声导波检测技术都已得到广泛应用，技术可行性得以保证。
2、经济可行性：该实验系统基于LabVIEW软件开发，软件成本较低；硬件部分采用市面上的通用设备和元件，成本较低，经济可行性也得到保证。
强力推荐：基于虚拟仪器的压力监测系统(毕业设计) 摘要生产过程参数的智能监测是实现自动化的重要标志，监测到的数据需要进行实时采集、传送、处理。
随着计算机技术、通信技术的迅速发展，虚拟仪器率先由美国于20世纪80年代末研制成功，它是计算机系统与仪器系统技术相结合的产物。
其运用配套的虚拟仪器开发软件，借助PC机超强的计算处理能力而被广泛的运用于工厂的各种数据监测与处理。
本设计为多通道压力监测系统，用来监测来自各处不同的压力变化情况。
实现4路压力的实时监测、波形显示。
具体为应用LabVIEW 图形化编程软件和LabJackU12数据采集卡设计4通道压力监测系统，采用压力传感器，对4路压力数据进行采集、分析处理、存储显示，实现压力数据的曲线和数字实时显示，并具有超限报警功能，并对数据进行统计分析，利用EXCEL工具箱实现报表输出。
本系统包括三个基本硬件部分：压力传感器，数据采集卡，PC机。
其中，压力测量利用AK-4型数字压力传感器，传感器输出的4-20mA信号送入调理电路转换为1-5V电压信号，再送入LabJack U12数据采集卡将模拟量到数字量的转换，并输入到PC机中，然后利用PC机中的LABVIEW图形化编程软件将输入的电压信号处理输出并且显示，并对信号进行分析对超限信号起到报警功能。
关键词：压力监测 LABVIEW 数据采集ABSTRACTIntelligent monitoring of the production parameters is an important symbol to automate. The monitoring of the data requires real-time acquisition, transmission, processing. With computer technology, communication technology, the rapid development of the first virtual instrument was developed in thelate 80 by the United States in the late 20th century, the successful development of computer systems and equipment, it is the product of the combination system technology. Its application supporting the development of virtual instrument software, with PC-super-computing processing power has been widely used in a variety of plant data monitoring and processing.The design for the multi-channel pressure monitoring system, used monitor the pressure from changes in various parts. Pressure to achieve 4-way real-time monitoring, waveform display. Specifically for the application of LabVIEW graphical programming software and LabJackU12 Data Acquisition Card Design 4-channel pressure monitoring system, using pressure sensors, pressure on the 4-way data collection, analysis and processing, storage, display, realization of the curve of pressure data and digital real-time display, and has The more limited alarm functions, and statistical analysis of data using EXCEL toolbox to achieve report output.The system consists of three basic hardware components: pressure sensors, data acquisition card, PC machine. Among them, pressure measurement using AK-4 type digital pressure sensor, the sensor output 4-20mA signal into the conditioning circuit is converted to 1-5V voltage signal, and then into the LabJack U12 data acquisition card will be analog to digital conversion, and enter the to a PC machine and then use the PC, the LABVIEW graphical programming software to input the output voltage signal processing and displays, and signal analysis of the overrun alarm signal to play.Key words: Pressure monitor Labview Data acquisition目录第一章绪论 ........................................................................... ................................................. 5 1.1 引言 ........................................................................... ....................................................... 5 1.2 课题的提出与意义 ........................................................................... ............................... 6 1.3课题的实现 ........................................................................... ........................................... 6 第二章压力监测系统总体设计 ........................................................................... ................. 7 2.1设计思路 ........................................................................... ............................................... 7 第三章压力传感器 ........................................................................... ..................................... 9 3.1 压力传感器定义 ........................................................................... ................................... 9 3.2 压力传感器分类 ........................................................................... ................................... 9 3.3 传感器的使用原则 ........................................................................... ............................... 9 3.4 传感器的选用 ........................................................................... ..................................... 11 3.4.1 传感器的选用 ........................................................................... .............................. 11 3.4.2 AK-4型压力传感器特点 ........................................................................... ............. 12 3.4.3 AK-4型压力传感器性能技术指标 (12)第四章数据采集 ........................................................................... ....................................... 13 4.1数据采集 ........................................................................... ............................................. 13 4.2LABJACK数据采集卡 ........................................................................... ........................... 13 4.2.1LabjackU12简介 ........................................................................... ........................... 14 4.2.2数据采集硬件配置 ........................................................................... ....................... 15 4.2.3数据采集的软件驱动 ........................................................................... ................... 15 第五章虚拟仪器的概述 ........................................................................... ........................... 17 5.1 虚拟仪器的概念 ........................................................................... ................................. 17 5.2 虚拟仪器的组成 ........................................................................... ................................. 18 5.3 虚拟仪器的特点及优势 ........................................................................... ..................... 20 5.4 虚拟仪器与传统仪器的比较 ........................................................................... ............. 21 第六章软件设计 ........................................................................... ....................................... 23 6.1程序主界面 ........................................................................... ......................................... 23 6.2程序各部分设计 ........................................................................... ................................. 25 6.2.1存盘程序的后面板界面 .......................................................................................... 25 6.2.2 Labjack信号采集 ........................................................................... ......................... 26 6.2.3 信号采集的通道设置 ........................................................................... .................. 27 6.3压力监测功能的实现 ........................................................................... . (28)总结 ........................................................................... ....................................................... 30 谢辞 ........................................................................... ....................................................... 31 参考文献 ........................................................................... . (32)4大连交通大学2021届本科生毕业设计（论文）第一章绪论1.1 引言压力是人们所熟知的名词，在认知中的压力定义有很多,施加在物体上的力则是普遍认为。
基于虚拟仪器检测技术实验平台的开发与应用作者：王东霞,乐建华来源：《现代电子技术》2010年第18期摘要:采用虚拟仪器软件开发平台LabVIEW在NI数据采集卡以及传感器实验台基础上,研制开发了检测技术实验教学平台。
给出该实验平台的软硬件构建方法,尤其是对平台的实验功能进行了详细阐述,并通过实例验证了该系统具有良好的实验教学效果。
同时该实验平台,利用LabVIEW中强大的网络通信功能,实现了硬件设备的资源共享、数据共享以及实验结果网络发布,能够最大限度地利用现有设备。
不仅可以节省大量仪器设备的经费投入,而且为教学提供了一种全新的现代化教学手段。
关键词:虚拟仪器; 检测技术实验; 网络通信; 设备共享中图分类号:TN33-34文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)18-0184-04Development and Application of Detecting Technology ExperimentPlatform Based on Virtual InstrumentWANG Dong-xia, YUE Jian-hua(School of Automation, Nanjing Institute of Technology, Nanjing 211167, China)Abstract: An experiment teaching platform of detecting technology is developed with the software development platform LabVIEW for virtual instruments based on NI data acquisition card and sensor experimental table. The software and hardware construction methods of the experimental platform is presented. The functions of the experimental platform are expatiated. A instance verifies that the system has a good experimental teaching effect. Thehardware resource sharing, data sharing and Web publishing of experimental results were implemented on the experimental platform by the aid of the powerful network communication function of LabVIEW. The maximum use of the existing equipments can not only save a large amount of funds for teaching equipments, but also provide a modern teaching means.Keywords: virtual instrument; detecting technology experiment; network communication; device sharing0 引言对于工科院校来说,检测技术这门课几乎所有专业都开设,该课程内容具有很强的实践性,只有在实践中加强实验,才能真正掌握有关理论,并提高其操作技能。
基于虚拟仪器的管道流量和压力数据采集系统*胡 琼 范世东(武汉理工大学能源与动力工程学院 武汉430063)摘 要 利用虚拟仪器LabV IEW 和研华P CI -1710H G 数据采集卡,开发了一套管道流量和压力数据采集系统,并描述了该系统的结构、硬件和软件的设计。
该系统实现了对管道流量和压力参数的高速数据采集和存储,为实时监测管道的泄漏提供了基础,该设计方案已成功应用于管道泄漏监测,验证了其可行性和有效性。
关键词 数据采集;虚拟仪器;L abV IEW中图分类号:T E973.6 文献标志码:A DOI:10.3963/j.ISSN 1674-4861.2009.05.027泄漏是输油管道运行中的主要故障之一,泄漏监测不仅是输油管道安全生产管理的重要工作内容,也是保证管道正常运行不可缺少的保障。
根据现有的泄漏检测技术[1],要进行管道泄漏的监测,管道参数(如压力、流量)的采集和保存尤为重要。
本文基于虚拟仪器LabVIEW [2]和研华PCI -1710H G 数据采集卡开发了一套管道流量和压力数据采集系统,实现了对管道流量和压力参数的高速数据采集、显示及存储,为实时监测管道的泄漏提供了基础,该系统已成功应用于管道泄漏监测。
1 系统的构成管道流量和压力数据采集系统包括硬件和软件2个部分,系统组成如图1所示。
图1 系统结构框图由安装在管道两端的流量传感器和压力传感器实时测量管道的流量和压力参数,数据采集卡采集流量和压力参数后输入计算机。
系统软件采用虚拟仪器LabVIEW 开发,主要完成对数据采集卡采集参数的设置、采集信号(管道的流量和压力参数)的波形显示和实时存储。
2 系统的硬件设计2.1 流量数据的采集在管道入口和出口分别安装1个流量传感器测量流体流量,其型号为LWGY -40,输出信号为4~20mA 的电流信号。
由于数据采集卡PCI -1710H G 是电压信号输入,因此需要在数据采集卡的模拟输入端并联一个2508的精密电阻,将4~20mA 的电流信号转换为1~5V 的电压信号,这样就可以通过数据采集卡输入电压的大小来确定流量的大小。
基于虚拟仪器的管道泄漏检测技术研究张天刚;侯晓云【摘要】采用虚拟仪器技术,设计了一套基于相关分析技术的自来水管道泄漏检测及定位系统,并对其软、硬件方案进行了设计,并进行了大量的实验,验证了系统的可行性和准确性.【期刊名称】《装备制造技术》【年(卷),期】2011(000)009【总页数】3页(P37-39)【关键词】管道;泄漏;检测和定位;虚拟仪器【作者】张天刚;侯晓云【作者单位】中国民航大学航空自动化学院,天津300300;中国民航大学机场学院,天津300300【正文语种】中文【中图分类】TP274为了提升自来水管道系统安全运行管理水平，研制开发泄漏监测技术具有重要意义。
利用软件和虚拟仪器技术，结合现有的管道泄漏检测定位方法，能有效地提高泄漏检测定位的精度和可靠性，同时具有更好的适应性。
建立管道泄漏监测系统，及时准确报告泄漏事故的范围和程度，可以最大限度地减少经济损失和环境污染及更大危险的发生，对一种泄漏检测方法优劣或一个检漏系统性能的评价，应从以下方面加以考虑[1～2]。
（1）准确性。
泄漏发生后，能够准确地测报出泄漏，不致因为操作失误和设备故障等因素发出误报警。
（2）灵敏性。
检漏系统能检测出管道泄漏的大小范围，主要是多少的泄漏量能够发出正确的报警提示。
（3）实时性。
理想的检漏系统能够在泄漏发生后，实时地检测出泄漏的发生，以便操作人员即刻采取行动，减少损失。
（4）定位精度高。
长输管道穿越距离长，检漏系统要能够提供给操作人员准确的泄漏点位置，以使维修人员尽快达到漏水点，进行补修作业。
（5）易维护性。
检漏系统装置维修调整容易。
（6）性价比。
性价比是指系统建设、运行及维护的花费与系统所能提供性能的比值。
本文采用虚拟仪器技术，设计的一套基于相关分析技术的自来水管道泄漏检测及定位系统，能有效地提高泄漏检测定位的精度和可靠性。
系统总体结构示意图如图1所示，系统由安装于泄漏点两侧的A、B压电传感器，前置放大器，数据采集卡，工控计算机等组成。
压力管道无损检测技术的发展现状及应用发布时间：2021-03-15T03:31:03.512Z 来源：《中国科技人才》2021年第4期作者：林文举周吉军[导读] 因此文章对压力管道无损检测技术现状及应用进行简要的分析，并提出相关的建设意见，希望能够对今后的发展起到一定的促进作用。
新疆维吾尔自治区特种设备检验研究院新疆 83000摘要：当前我国社会在不断发展，各种基础工程在不断的增多，其中在基础工程当中，压力管道项目施工安装占据非常大的比例，在具体安装过程当中容易受到诸多因素影响，导致压力管道出现一定的安全事故，所以社会相关部门引起了足够重视，引进更为科学有效的先进技术，对整个的压力管道进行全面的检测应用，在这样的发展形势下，无损检测技术应运而生，它能够展现出良好的安全性，以及提供更加全面的检测技术，为压力管道的正常检测运行提供重要的保障。
因此文章对压力管道无损检测技术现状及应用进行简要的分析，并提出相关的建设意见，希望能够对今后的发展起到一定的促进作用。
关键词：压力管道；无损检测技术；应用探究引言无论是压力管道在具体运行过程当中还是安装施工过程中，一定要进行管道的全面检验实施，因为压力管道极易受到外界因素的影响，而产生一定的事故，所以必须引起足够的重视，采取科学合理的检验方式方法。
其中无损检测技术方法在整个的检测应用当中体现出了良好的技术特点以及优势，为整个压力管道正常稳定运行提供了重要的保障。
从而能够全面促进压力管道的全面应用，为相关行业的发展提供有力的支持。
1.采用无损检测技术应用的重要性进行简要分析压力管道在具体运行过程当中，由于管道内液体压力的原因，有可能对管道产生不同程度的损伤，这样将会对管道自身质量和运行安全技术产生一定的影响，无法保证更为长久的使用。
为了能够更好的发现管道自身存在的不足以及问题，要定期进行管道检验，一定要采用无损检测技术进行全面的检验实施，因为这种方式方法运用不会对管道的安全运行产生任何的影响，更不会造成管道自身质量下降的问题，对于管道运行安全系数还能够进行全面的提升。
基于虚拟现实管道泄漏检测实验系统的研究与开发的开题报告一、课题背景及研究意义目前，随着管道工程的不断发展，管道在日常生活以及工业生产过程中扮演着越来越重要的角色。
然而，由于管道的使用寿命、建设技术以及管道自身的缺陷等原因，管道泄漏事件时有发生，尤其是高温、高压、腐蚀等极限条件下，管道泄漏事件极为危险。
虚拟现实技术的不断发展为管道泄漏检测提供了新的方式，能够通过搭建虚拟环境来模拟管道泄漏事件，避免了现实环境下的危险和成本。
本课题旨在基于虚拟现实技术，开发一款管道泄漏检测实验系统，将空气、水、油等不同介质下的管道泄漏事件模拟到虚拟环境中，使用户能够在虚拟环境下进行实验操作、数据记录、泄漏特征分析等，提高管道泄漏事件的诊断和治理能力。
二、研究内容与目标本研究拟开发一款基于虚拟现实技术的管道泄漏检测实验系统，主要内容包括以下几个方面：1. 管道泄漏的数学模型建立：利用数学建模方法对不同介质下的管道泄漏行为进行建模，包括泄漏速率、泄漏位置和泄漏时间等参数的确定。
2. 镜面折射算法的应用：使用镜面折射算法，实现不同介质下的泄漏喷射速度、范围、时间等特征在虚拟环境中的影像效果。
3. 系统界面设计与开发：从用户体验出发，设计合理的交互界面，提供丰富的操作功能和数据记录、实验记录等功能。
4. 数据分析与可视化：对泄漏事件过程中的相关数据进行分析，如泄露速率、泄露时间、泄漏范围等，将分析结果展现在虚拟环境中，提高用户对泄漏事件的理解和诊断能力。
总体目标：开发一款逼真、易用、功能完善的虚拟现实管道泄漏检测实验系统，能够提高管道泄漏事件诊断和治理能力。
三、研究方法与技术路线本课题采用如下技术路线：1. 系统开发技术：使用Unity3D游戏引擎融合虚拟现实技术和数学建模技术，构建具有交互性的管道泄漏检测实验系统。
2. 数学建模技术：使用数学统计方法对管道泄漏事件进行建模，并进行泄漏数据分析和特征分析。
3. 镜面折射算法：使用镜面折射算法，将不同介质下的泄漏喷射效应在虚拟环境中实现。
压力管道在线检测中新型无损检测技术的应用分析摘要：压力管道是指利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备。
其在生活和生产活动中应用非常广泛，因此做好压力管道的日常维护更加重要，定期进行压力管道检测工作，才能最大限度地保证压力管道发挥其功能。
而无损检测技术在压力管道检验中合理应用可以有效掌握其实际运行情况，并且及时获取准确的数据，以便于发现和解决问题，从而为压力管道持续稳定运行提供保障。
关键词：无损检测技术；压力管道；检验；运用在当前工业化发展速度逐渐加快的趋势下，压力管道在社会生产中的应用范围也更加广泛，只有保障其安全性，才能防止失效事故的发生。
无损检测技术在压力管道检测中的应用，能够及时发现其中存在的安全隐患及风险，防止出现严重的破裂事故，保障人们的生命财产安全。
1压力管道的影响因素在现阶段的工业生产中，压力管道的应用范围较为广泛，而在其具体的应用过程中，还存在一些难以避免的安全问题，一旦出现不合理或者不及时的控制，就容易导致安全事故的发生。
根据实践研究结果显示，一般有两个主要因素会导致压力管道出现安全事故，第一是压力管道自身就有一定的质量缺陷存在，因而一直带有安全隐患。
第二是操作压力管道的人员在实际操作期间出现不正当的操作，以至于压力管道出现了非正常的运行模式。
压力管道一旦发生安全事故就没有办法稳定运行，从而直接影响到安全生产，这就要求相关工作人员必须具备足够的专业素养，切实保证压力管道的安全，以此来保证持续正常运行。
2压力管道无损检测技术的概念正常情况下，应用在压力管道中的无损检测技术都采用的是具有科学性的仪器或者先进的专用设备，从而对压力管道的安全性进行检测，同时针对其检测过程中的准确度也有比较严格的要求，并且要最大限度地降低对压力管道的损坏，在此基础上来完成对压力管道的制造材料、焊接质量、结构和使用情况的检验工作。
而无损检测技术对于压力管道的检验而言，存在一定的优势，比如其在检测过程中不会影响到压力管道主要结构，并且检测结果的精确度较高，能够很好地保障其安全稳定地运行。
压力管道无损检测技术及应用发布时间：2021-11-29T02:49:16.706Z 来源：《科学与技术》2021年8月24期作者：林源虎周诚[导读] 压力管道主要是指承受内压以及外压的管状设备。
林源虎周诚温州市特种设备检测科学研究院浙江温州 325000摘要：压力管道主要是指承受内压以及外压的管状设备。
随着工程建设规模的不断增长，管道设备的应用增多。
同时由于压力管道安全事故的频发，引起了人们的普遍关注，加强对压力管道安全性能的检测十分必要，只有保证压力管道的具有很好的抗压性能，才能降低事故的发生率，保证工程建设质量。
鉴于此，文章对压力管道检测中的无损检测技术进行了研究，以供参考。
关键词：压力管道；无损检测；应用研究 1无损检测技术无损检测技术即一种在不破坏待测物体原有的物理性质、化学性质的前提下，利用现代化的科学技术手段对其进行检测，以获得待测物相关的理化性质，描述其具体的内部结构和当前的状态。
无损检测技术主要具备以下几方面的特点：（1）非破坏性。
非破坏性作为无损检测技术最显著的特点之一，是指在获得检测结果的同时，对待测物并不造成影响或伤害。
（2）互容性。
在检测方法具有非破坏性之后，检测过程中工作人员可以就同一待测物采用同一方法或不同的检测方法进行多次检测，以保证检测结果的准确性。
（3）动态性。
无损检测技术能够对使用中的零件进行检测探伤，并且能够对待测物在工作过程中造成的损伤进行累计统计，基于此，工作人员能够具体的了解到待测物结构的失效机理。
（4）严格性。
在运用无损检测技术进行检测的过程中，无论是检测所用的检测仪器设备，还是进行检测的工作人员，都需要通过严格检测标准的筛选，以保证检测结果的准确性。
（5）检测结果的分歧性。
对于同一待测物，不同检测人员的检测结果是会存在一定差异的，即使是同一检测人员，运用不同的检测方法在检测结果上也会存在不同。
特别是针对一些特定的检测技术，在检测过程中往往需要两个或两个以上的检测人员来进行检测工作。
化 工 设 备 与 管 道第42卷应用软件基于虚拟仪器平台的压力管道检测技术应用研究金 彦, 储昭武(上海市特种设备监督检验技术研究院,上海 200062;上海市标准化研究院,上海 200031)[摘要] 简要的介绍了虚拟仪器技术的概念和特点,给出了利用虚拟仪器技术及LabVIEW软件进行压力管道无损检测系统上位机平台开发研究的实例,是对于压力管道检测软件虚拟仪器化的一个有益的尝试,有助于提高检测工作的效率和有效性。
[关键词] 虚拟仪器; 压力管道; LabVIEWApplication R esearch of Pressure Piping Inspection T echnologyB ased on Virtual Instrument PlatformJin Yan Chu Zhaowu(S hanghai I nstitute of S pecial Equi pment I ns pection&Technical Research,S hanghai 200062;S hanghai Research I nstitute of S tandardiz ation,S hanghai 200062)[Abstract] The conception and peculiarity of virtual inst rument(VI)technology was briefly introduced in t his paper.A practical case of developing pressure pipe non2destructive testing system wit h LabVIEW was presented.This case is a good trial to make pressure piping inspec2 tion software virtual,and t he met hod is helpful to increase t he efficiency of t he inspection.[K eyw ords] virtual instrument,pressure piping,LabVIEW1 压力管道检验检测技术现状压力管道是在一定温度和压力下,用于运输流体介质的特种设备,广泛应用于石油化工、冶金、电力等行业生产及城市燃气和供热系统等公众生活之中。
随着工业生产的发展和城市燃气及热力管网的普及,各类管道的数量不断增加,特别是输送可燃气、易爆性及对人体和环境有害性介质的压力管道数量逐年递增,这也使发生事故的可能性增大。
目前本市的大多数压力管道已经运行多年,进入维修期,而另一方面东海天然气、西气东输工程等长输管道又相继建设,据不完全统计,目前上海在用工业管道数量约为8000km,在用(建)公用管道数量约为1000km,合计9000km,对压力管道的检验检测已经成为十分紧迫的任务。
但由于对压力管道进行监管还是近年才开始的工作,对管道的检验检测手段还十分缺乏,因为管道壁薄、曲率大、高空架设或埋地、交叉密集等特点,检验检测工作难度也很大,对在用管道检测和评定技术大致分为管道壁厚及其内部状态的检测技术、管道壁厚或流体污物含量监测技术和泄漏检测技术。
采用常规方法需要拆换保温或开挖地面,时间长、费用高。
目前,国外检测压力管道主要开发和应用智能清管器、声发射、磁泄漏、远红外等技术,而我国在这些检测技术方面还刚开始引进,本市基本上还是空白。
2 虚拟仪器技术概述仪器技术发展到今天也已经经历了模拟仪器、数字化仪器、智能仪器及单台仪器、叠加式仪器系统、虚拟仪器系统这样两条发展主线。
任何一台传统的仪器都无非有三大功能块组成:信号的采集与控制、信号的分析与处理、结果的表达和输出。
这些功能都是以硬件的形式存在的,这就决定了传统仪器只能由仪器的生产厂家来定义、制造,用户无法改变的事实。
但是随着新技术的发展,仪器的精度越来越高,功能越来越强,性能越来越好。
而传统仪器基本上没有摆脱独立使用,手动操作的模式。
对于较为复杂,测试参数较多的应用场合,使用不便,局限性明显。
于是在计算机技术和微电子技术发展的带动下,人们将虚拟现实技术(Virt ual Reality)引入到仪器设计中就产生了仪器仪表工业跨世纪的里程碑———虚拟仪器(Virt ual Inst rument)。
虚拟仪器就是在通用计算机上加上一组软件或硬件,使得使用者在操作这台计算机时,就象是在操作一台他自己设计的专用的传统仪器。
虚拟仪器与传统仪器相・85・2005年第5期比,其特点见表1。
正是鉴于虚拟仪器技术的以上优势,采用虚拟仪器平台进行压力管道检测技术手段的研究,大有意义。
表1 虚拟仪器与传统仪器的比较表传统仪器虚拟仪器1.仪器厂商定义1.用户自己定义2.硬件是关键2.软件是关键3.仪器功能规模固定3.系统功能规模可通过软件修改增减4.封闭的系统与其他设备连接受限制4.基于计算机的开放系统,可方便的同外设、网络及其它应用连接。
5.价格昂贵5.价格低,可重复使用6.技术更新慢6.技术更新快(1～2年)7.开发维护费用高7.软件结构开发维护费用低正是鉴于虚拟仪器技术的以上优势,采用虚拟仪器技术进行压力管道检测平台的上位机开发,具有方便灵活,经济高效的特点,虚拟仪器技术将成为管道检验检测平台中的一个有益尝试。
当今流行的虚拟仪器软件主要有美国国家仪器公司(National Inst rument s,N I)的LabV IEW、Measurement St udio(包括了LabWindows/CV I)以及H P公司V EE等,本文将重点介绍采用N I公司软件的开发实现。
LabV IEW(Laboratory Virt ual Inst rument En2 gineering Workbench,实验室虚拟仪器平台)是N I 公司开发的图形化软件开发环境。
它是一种“工程师和科学家的语言”,LabV IEW采用把复杂繁琐、费时的语言编程简化成用菜单或图标提示的方法,通过选择功能(图形),并用线系把把各个功能图标连接起来的方法进行图形化编程,在LabV IEW中所编写的源程序,很接近程序流程图。
LabV IEW 中还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX等软件标准的库函数。
Measurement St udio6.0是N I公司最新推出的为基于文本编程的程序员们提供的为数据采集、分析、处理及Internet等功能设计的面向测试和控制应用领域的标准开发软件包,包含了基于ANSI C的Lab Windows/CV I,专门为VB和VC++提供的ActiveX控件三个组成部分[3]。
通过Meas2 urement St udio为Visual Basic准备的ActiveX控件以及为Visual C++提供的一组C++类库,可以实现完整的对IV I(Interchangeable virt ual in2 st rumentation可互换虚拟仪器)类仪器的兼容性。
同时利用ActiveX组件对象模型(COM)以及动态连接库(DLL)集成各应用程序以扩展测量系统的功能,或是在不同的编译语言之间共享应用方案还可以节省宝贵的开发时间又可以避免重复浪费。
LabWindows/CV I则是面向仪器的交互式C语言开发平台,其将功能强大、使用灵活的C语言与用于数据获取、分析和显示的测控专业工具结合起来,为熟悉C语言的开发人员建立检测系统、自动测试系统、数据采集系统等提供了理想的软件开发环境。
3 检测系统的虚拟仪器实现本系统采用声发射技术作无损检测手段,以LabV IEW作为开发工具进行了应用于压力管道无损检测的虚拟仪器上位机系统的研究工作,系统总体框图如图1所示。
信号经由传感器、前置放大器、数据采集卡及I/O接口进入计算机,在以Lab2 V IEW软件程序模拟的各种仪器控制面板下,利用计算机软件完成滤波、声发射计数及计数率、有效平均电压(RMS)和频域分析等各种各样的信号分析、处理,最后交由故障诊断系统给出处理结果。
在虚拟仪器平台上进行的信号处理流程如图2所示。
图1 系统总体框图图2 信号处理流程图・95・化 工 设 备 与 管 道第42卷在LabVIEW 中用户可以看到两个窗口和三个浮动的图形化工具模板,分别为前面板窗口和框图程序窗口,工具模板、控件模板和功能模板。
我们可以在前面板窗口通过控件模板设计所需要的仪器前面板,同时利用功能模板中提供的各个函数通过连线工具与各输入输出端相连来直观的编辑和实现程序流程图,这也就是LabVIEW 所要实现的程序代码。
虚拟仪器面板则是用户和仪器之间进行信息交流的纽带,在LabV IEW 虚拟仪器中,前面板即是其图形用户接口,用于人机交互,在此接口上集成了用户输入,并显示程序的输出。
前面板包括有旋钮、按钮、图形和其他的控制与显示对象。
首先用户的感觉从面板的显示元件感知反映仪器状态的信息,然后用户对其进行解释、分析、评价和判断,确认仪器所处状态,并将该状态与用户主观目标相比较,决定下一步操作序列。
本系统所设计的虚拟仪器面板如图3所示,面板上大致分为左侧的控制操作区和右侧的图表显示区两个区域,在操作控制区中,可分别实现采集控制、文件操作、信号分析处理和滤波器选择及设置等不同功能。
由于压力管道检验检测过程通常都在现场条件下进行,往往和各种各样的机械装置、电子设备同时工作,因此不可避免的要受到种种噪声信号的干扰,故滤波操作在无损检测信号处理过程中占有重要的作用。
我们下面就系统中的滤波模块为例,给出G 代码来说明其图形化的编程特点。
在LabV IEW 这个开发工具中,流程控制的各种结构也是由图形化的框图来实现的,系统中的滤波模块即采用了Case 结构,以此实现在前面板中选择所要使用的滤波器种类,选通类型,设置滤波器等各项参数后实际使用滤波器的切换工作,大多数常用的滤波器函数,已由LabV IEW 开发工具预先封装在系统内,使用时只需调用并定义参数即可。
至于数据流转过程的实现,我们只须根据其先后顺序,依次进行对功能模块的连线操作即可完成图形化的开发工作。
G 代码如图4所示。
图3 系统虚拟仪器面板・06・2005年第5期图4 滤波模块程序代码4 结论(1)虚拟仪器技术的出现给压力管道检测工作提供了一种方便、快捷的解决方案,结合诸如超声波、声发射等压力管道检测技术手段,使用人员可以根据实际情况、不同习惯来开发适合自己具体应用的检测平台,可以提高压力管道的检测工作的效率和有效性。
(2)系统用户界面友好、灵活,可按需定制,LabV IEW 采用图形化软件开发环境,它所面向的是没有编程经验的一般用户而不是专业编程人员,通过对功能模块的连线操作即可完成图形化的开发工作,上手使用最为方便、容易。
