虛擬儀器在位移測試系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：隨著位移測試系統(tǒng)日益復(fù)雜的發(fā)展和虛擬儀器的應(yīng)用擴(kuò)大化，文中以虛擬儀器作為技術(shù)平臺(tái)，利用LabVIEW軟件編寫程序，設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)位移測試系統(tǒng)。介紹測試系統(tǒng)的硬件組成及設(shè)計(jì)過程，給出其編寫的程序框圖和直觀的前面板圖，系統(tǒng)具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性，該測試系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)位移信號(hào)的數(shù)據(jù)采集、傳送、存儲(chǔ)、調(diào)用、分析和顯示。并且通過現(xiàn)場試驗(yàn)表明此系統(tǒng)具有較強(qiáng)的實(shí)用性、可靠性和操作方便。能夠滿足教學(xué)、工業(yè)的需要。
關(guān)鍵詞：虛擬儀器；LabVIEW；測試系統(tǒng)；位移

位移測試技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。位移檢測是機(jī)械量檢測的基礎(chǔ)，將機(jī)械量轉(zhuǎn)化成位移量來檢測是機(jī)電一體化技術(shù)的重要組成部分之一。對位移的檢測不僅為提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)安全提供了重要數(shù)據(jù)，同時(shí)也為其他參數(shù)的檢測提供了基礎(chǔ)。在液壓試驗(yàn)臺(tái)中，傳統(tǒng)的靜態(tài)電液測量控制方式無法滿足現(xiàn)在液壓系統(tǒng)在性能、操作、在線監(jiān)測和故障診斷方面的有求，所以在線監(jiān)測以及分析系統(tǒng)的開發(fā)顯得尤其重要。為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定、準(zhǔn)確以及低事故運(yùn)行，本文開發(fā)了位移測試系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)顯示其位移波形兵，還能夠?qū)ζ溥M(jìn)行信號(hào)處理。

1 虛擬儀器及LabVIEW介紹
虛擬儀器(簡稱VI)由硬件設(shè)備與接口、設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件和虛擬儀器面板組成。通過底層設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件與真實(shí)的儀器系統(tǒng)進(jìn)行通訊，并以虛擬儀器面板的形式在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示與真實(shí)儀器面板操作元素相對應(yīng)的各種控件。用戶用鼠標(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。
測試軟件是虛擬儀器的核心。IabVIEW是NI公司推出的一款豐富而又簡潔的虛擬儀器開發(fā)軟件，為一種圖形化編程語言。利用其強(qiáng)大的圖形化編程環(huán)境，使用可視化的技術(shù)，從控制模塊上選擇所需要的對象，放在虛擬儀器的前面板上。利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力和虛擬儀器開發(fā)軟件功能強(qiáng)大的函數(shù)庫可以極大提高虛擬儀器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析處理能力，節(jié)省開發(fā)時(shí)間。

2 位移測試系統(tǒng)的硬件構(gòu)成
本文以液壓試驗(yàn)臺(tái)作為測試平臺(tái)，由液壓動(dòng)力源和電氣控制系統(tǒng)組成。其液壓動(dòng)力源由動(dòng)力油泵和動(dòng)力執(zhí)行裝置油馬達(dá)組成。將虛擬儀器與液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)相連接，選擇好工況、測點(diǎn)，安裝好位移傳感器，并調(diào)試處理好后便可開始采集數(shù)據(jù)。對液壓試驗(yàn)臺(tái)齒輪泵的軸向位移進(jìn)行測試。硬件組成如圖1所示。

2．1 傳感器的選擇
實(shí)現(xiàn)位移測量的關(guān)鍵是信號(hào)的轉(zhuǎn)換即傳感器的選用。本文針對信息獲取實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓回路在正常工況下齒輪泵進(jìn)行軸向位移信號(hào)采集，并對信號(hào)進(jìn)行波形顯示和分析。做出隨時(shí)間變化的波形曲線，通過波形顯示和分析結(jié)果，從而驗(yàn)證本位移測試平臺(tái)數(shù)據(jù)顯示程序的正確性和有效性。

本系統(tǒng)中，位移傳感器選用電渦流位移傳感器CWY-DO-504，量程4 mm，探頭φ14 mm。這是一種將機(jī)械位移或振動(dòng)幅度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出的非電量電測裝置。給旋轉(zhuǎn)軸等轉(zhuǎn)動(dòng)體的動(dòng)態(tài)測量帶來方便，探頭可在水、油等介質(zhì)中工作。在進(jìn)行位移測量時(shí)，其位移信號(hào)的調(diào)理采用與之配套的位移信號(hào)調(diào)理器。本檢測系統(tǒng)可以將位移量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)供數(shù)據(jù)采集卡。在執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)位移傳感器運(yùn)動(dòng)時(shí)可以進(jìn)行電壓信號(hào)的采集，最后通過標(biāo)定將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的位移信號(hào)，實(shí)現(xiàn)位移的測量。其形狀如圖2所示。