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无锡克维斯:直升机主减速器中虚拟仪器技术的运用
作者:无锡市克维斯传动机械有限公司    发布于:2013-04-01 08:59:57    文字:【】【】【
摘要:无锡克维斯:直升机主减速器中虚拟仪器技术的运用
    一 虚拟仪器的组成和特点虚拟仪器的基本组成包括计算机、虚拟仪器软件、硬件接口模块等。其中,硬件接口模块包括插入式数据采集卡(DAQ)、串/并口、IEEE488接口(GPIB)卡、VXI控制器及其它接口卡。硬件仅是解决信号的输入输出,软件系统是虚拟仪器的核心。当基本硬件确定后,利用软件可以定义各种仪器,通过不同的软件就可实现功能不同的多种测量仪器。各类应用软件集成了仪器的所有采集、控制、数据分析、结果输出、用户界面等功能。与传统仪器相比虚拟仪器将信号的分析、显示、存储、打印和其它管理集中交由计算机来处理,在智能化程序、处理能力、性能价格比、可操作性及功能扩展等方面都具有明显的技术优势。
    二 系统的硬件结构直升机主减速器平台的状态参数主要是振动的加速度、位移、压力、冲击等,选用不同类型的传感器将非电信息的状态参数转换成电信号的信息。由于这些状态参数都是力的机械量,因此选用压电式传感器测试振动体的状态参数。压电式传感器是以某些材料受力后在其表面产生电荷的压电效应为转换原理的传感器,(例如压电式加速度传感器输出的电荷量与物体振动加速度成比例,用测试系统检测出电荷量,实现对振动加速度的测量。)压电式传感器输出的电荷信号比较微弱,不能直接被数据采集卡采集,需要用信号放大器把较弱的电荷信号转化成较强的能够被数据采集卡采集的电压信号.数据采集卡选用PCI-6024E,它是美国NI公司生产的多功能接口卡,此卡设计基于PCI总线,数据传输速率高、吞吐量大,是数据采集卡设计的主流。DAQ卡是系统的核心部分,主要完成信号的采集、A/D转换、数据存储。由于实际检测是在厂区或机场进行,考虑性能、兼容性、工作的可靠性和便捷,采用了PCI总线的数据采集卡PC-6023E,实现信号的输入输出。系统采用不同类型的压电式传感器分别采集直升机的振动、承受力矩等基本信息,传感器输出的模拟信号经处理后传输到计算机。利用虚拟仪器软件实现信号的数字化处理和函数变换,得到实用性的数据。
    三 系统的软件结构虚拟仪器的软件由用户应用软件、试验程序、测量仪器驱动程序组成,图形化编程技术平台如Lab-VIEW位于最上层。虚拟仪器软件体系结构VISA(Vir-tualInstrumentationSoftwareArchitecture)主要包含两个层次:用户应用程序和设备驱动程序。总体上包括检测驱动模块、信号采集模块、数据存储和处理显示模块.
    1.检测驱动模块根据实际工作情况,需要通过传感器检测直升机主减速器平台的特征信号。将数据采集卡安装在计算机主板的一个空闲PCI插槽中,接好各种附件。由于LabVIEW平台提供PC一6023E数据采集卡的驱动程序,以联系用户应用程序与底层硬件设备,通过NI-DAQ管理和配置硬件设备,对设备卡控制和信道配置,设置内容包括采样率、分辨率、通道号、信号放大倍数等参数。
    2.数据采集模块数据采集模块主要完成采集的控制,是借助软件控制整个DAQ系统,进行DAQ编程,完成相应的数据采集任务,包括采集原始数据、分析数据、给出结果等,采集的是传感器的信号,最终从DAQ卡获得。通过格式转换、数学计算等将原始数据转换成实测信息。
    根据不同需要可选择连续信号采集或单次信号采集,并进行采集通道、采样速率、采样点数、加窗方式、平均次数、显示谱的类型控制,利用光标移动观察信号的时域值和频域值,在触发方式上,可选择信号触发或自由采集,在信号触发时,选择触发电平、触发沿、触发前预保留点数等参数。
    3.数据分析与处理模块通过BuildWaveform.VI将采集的数据转化为波形数据,进行必要的数学分析、波形测量与监测。使用概率统计节点生成输入数据的直方图、平均值等参数。数据处理模块程序的设计是系统软件设计的关键部分,它需完成数字滤波、加窗处理、频谱分析、功率谱分析、相关分析、倒谱分析等功能,并进行均值、方差、概率密度和概率分布统计等工作。
    4.数据存储显示模块用于演示数据存储与再现功能。将与采集数据有关的参数(平均次数、数据长度、分析带宽、触发点采样点、采集时间等数据),根据系统进程,以文本形式将当前数据保存于磁盘中;按照提示,读入数据文件。系统分析后的数据,将被传输到显示器上,供工作人员观察测试结果。实验后可根据存储数据,进行离线分析。
    四 结束语
    虚拟仪器以计算机为平台,用软件算法代替硬件实现仪器功能,不需要面对复杂的工艺问题,具有方便、灵活的互联能力.随着通信技术、总线技术、网络技术的发展与应用,通过各种标准仪器的互连及与计算机的连接,利用以太网络的功能,借助Windows系统的远程桌面、LabVIEW的网络通信功能、网络协议等,在Web上发布虚拟仪器的面板,直接在本地打开并操控虚拟仪器设备,简便地实现网络化的仪器。例如在机场的分布式数据采集中,利用网络技术将分散在不同地方不同直升机的测试设备联系在一起,可将实时采集的数据立即传输到另一台处理分析机上进行处理分析,分析后的结果可被测试人员查询使用,使直升机的数据采集、传输、处理分析成为一体,很便于实时采集监控。
脚注信息
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