试车台数据采集系统研究
- 格式：docx
- 大小：32.15 KB
- 文档页数：5
试车台数据采集系统研究
摘要：本文以LabVIEW为软件开发平台，重点介绍试车台数据采集系统的程序构架和功能。经过验证，该系统可以实现对输入数据的采集、显示、储存等功能，工作稳定可靠，具有良好的人机交互界面，易于维护和系统扩展，可以满足试验系统技术要求。
关键词： 试车台 数据采集系统 G语言 Labview
1. 绪论
1.1 引言
传统仪器过去在工业控制和测量领域中很长一段时间内都处于中流砥柱的作用。伴随着技术的不断发展和革新，传统仪器由于其本身的局限性，再也无法满足人们日益增长的多样化、多功能的需求，这个时候，虚拟仪器便孕育而生了。
虚拟仪器具有更好的开放性、灵活性、可操作性，能够支持更多的测量设备，能够完成不同领域不同的专业需求。通过虚拟仪器搭建的系统，不仅易于系统的功能拓展和调整，还能够在不丢失己有的硬件和软件资源的基础上，重新定义系统，真正做到根据需求来定制专属系统。
1.2主要内容
为研究试车数据采集系统的实现和应用，本文主要基于PXI-2022板卡，利用LabVIEW软件编写数据采集程序，进行信号采集和分析设计，实现发动机和试车台压力、转速等参数的采集、存储和显示。
2.数据采集的基本原理
2.1数据采集原理概述 数据采集（DAQ）是指将被测对象的各种参量（物理量、化学量和生物量）通过各种传感原件做适当转换后，在经过信号调理、采样、量化、编码、传输等步骤，最后送到控制器进行数据处理或存储记录的过程。
2.2数据采集系统的组成
目前数据采集系统一般都使用计算机进行控制，因此数据采集系统又叫做计算机数据采集系统。
一个完整的数据采集系统通常由原始信号、信号调理设备、数据采集设备和计算机四个部分组成，但有时原始信号不是直接可测的电信号，所以通过传感器将这些待测信号转化为电压或电流信号。数据采集设备的作用是将模拟的电信号转为数字信号送给计算机进行处理。
3.数据采集系统的设计与实现
本数据采集系统就是一个虚拟仪器系统，它的任务主要是实现发动机在试车过程中的各个参数的采集测量和显示。
3.1 PXI-2022简介
本文使用的PXI-2022板卡为凌华科技推出第一款多通道同步数据采集卡，其通道数为16通道，每通道采样率为250kS/s，每个通道都具有独立的ADC，可提供较高的采样率与动态精确性。同时提供弹性的信号输入设定，可接受 ±2.5V 到 ±10V的信号范围，并且提供4组数字I/O以及2组32位的计数器。
3.2数据采集系统的设计 由于LabVIEW是基于模块化程序设计思路，故在开发过程中也是基本上遵循这一基本思想。在总体方案确定后，根据所需的不同功能分别组建各种功能模块，最后再集成和调试。创建数据采集VI的过程主要分为三部分：
（1）编写虚拟仪器的流程图。
（2）设计虚拟仪器的前面板。
（3）确定虚拟仪器的图标和链接。
采用模块化的软件设计思想编写，每个功能的实现由一个模块完成，系统软件总体包括界面登录、数据采集、参数测量、相位、幅频分析、数据存储和数据显示等功能。软件设计组成框图如3.2。
图3.2 软件设计组成框图
3.3登录界面VI设计
数据采集系统登录界面主要通过以下程序进行，可以实现用户的正常登录，以防止被其他人员使用该采集系统进行发动机数据的采集。在数据采集前面板登录界面，用户可以在用户名和密码进行输入，当输入正确的用户名和密码后点击登录可以进入数据采集系统。
登录界面的程序框图，通过对用户名、密码、权限等级、登录用户的赋值空字符串常量来进行输入，使用while循环和事件结构来运行程序，在事件结构程序中共有两个事件分支，分别为“登录值改变”和“取消值改变”，使用事件结构可以实现点击登录和取消按钮时的程序不同状态，从而对两种不同状态下的程序进行编写。在事件结构中包含一个for循环，该for循环用来实现对用户名和密码正确性的判断，只有当在前面板上的用户名和密码输入与程序框图中所设定好的字符串完全一致时，“与”结构可以使for循环中的停止程序进行，结束for循环。随后，登陆成功布尔程序执行，前面板登陆成功灯亮，并且前面板上的“权限等级”和“登录用户”会被赋值，在前面板上显示出当前的权限等级和用户名。当用户点击登录按钮时，程序中的“登录”布尔程序运行，通过“与”结构实现登录的成功，进入数据采集系统界面。点击前面板“取消”按钮后，该用户登录程序退出工作。
3.4数据采集与显示VI设计
数据采集程序通过一个for循环来实现不断采集，该循环的输入为方程和数组，在for循环中有一个条件结构，该条件结构用来选择不同板卡和通道。该数据进入下一for循环，经过索引数组，进入按名称接触捆绑模块，通过在其后的条件结构中的通道选择选项，可以实现通道之间的数学运算，在此条件结构中可以选择加减乘除进行运算，最终可以显示出采集数据结果的数据和波形。本文主要使用3个通道进行数据采集，分别为：扭矩压力、滑油压力、转速。
4.数据采集系统功能验证
通过建立数据采集系统VI程序，可以实现多通道数据采集显示和存储功能，本章首先选择发动机扭矩压力、滑油压力和转速作为采集系统的采集目标，通过在采集板卡输入端使用标准信号源对采集系统加入电压信号，在数据采集前面板中输入对应关系方程，以验证采集系统工作的正确性和可靠性。
其中将采集系统中的对应关系方程y=Ax+B中的A和B分别设置为1，这样对应关系方程为y=x，即输入1V的电压信号，数据采集系统将会显示出1bar的压力值和1%的转速值，没有信号输入时，将会显示0。
通过使用FLUKE744信号发生器对板卡进行信号输入，其中使用信号输入发生器从0V、1V、2V、3V、4V、5V、4V、3V、2V、1V、0V分别输入直流电压值，数据采集跟踪情况良好，可以显示出波形，且实时数据也可显示。三个通道的数据也可以同时进行采集和保存，并且互不干扰。
5.结论
本文首先介绍了数据采集系统的构成和LabVIEW软件的功能，之后，通过建立数据采集系统VI程序，实现了对发动机试车时不同参数的测量和记录。经过验证，该系统可以实现对输入数据进行采集、显示、储存等功能，可以实现实时数据显示，并且数据可以稳定可靠保存。该系统人机交互界面良好，数值显示直观清晰，实际应用表明,该系统操作简单，满足试验系统技术指标，可以满足发动机试车数据采集的要求。
参考文献：
1.陈志龙，肖连勇，闫素银.民用航空发动机试车台数据采集与控制系统设计初探.价值工程.2018.21
1
