虛擬測試儀測量經紗張力技術

楊春民　邵在虎

虛擬儀器技術是測試技術和計算機技術相結合的產物，是2門學科最新技術的結晶，融合測試理論、儀器原理和技術、計算機接口技術、高速總線技術以及圖形軟件編程技術于一體。

虛擬儀器是由計算機硬件資源和用于數字分析與處理、過程通訊以及圖形界面的軟件組成的測控系統，它把儀器生產廠家定義儀器功能的方式轉變為由用戶自己定義儀器功能。也就是說傳統測試中使用廠家生產的儀器，儀器的性能及功能在出廠時已被廠家定義，用戶只能根據自己的要求和需要選擇和使用；而虛擬儀器是在一定的硬件基礎上，用戶可根據測試的需求，編寫軟件定義自己的儀器功能。同樣的硬件配置可開發出不同的儀器，例如在儀器面板上顯示采集信號在時域的波形，那么該儀器為虛擬示波器；如果在程序中對采集信號進行FFT變換，那么該儀器就是虛擬頻譜分析儀。筆者則用LabWindows／CVI來開發虛擬經紗張力測試儀，用來測試織機在工作時經紗張力的變化情況。

1 經紗張力傳感器

織機在織造過程中，經紗動態張力對織造的順利進行有著很大的影響，張力過大，易引起斷頭，影響織造效率；張力不足，易造成梭口不清，形成三跳疵點，使布面及紋路不夠清晰。當經紗穿過軸時，經紗對兩側傳力桿有壓力，通過傳力桿將壓力傳給彈性梁，使之產生應變，利用應變片將其應變轉化為電阻的變化，然后再通過轉化電路將電阻的變化轉化為電壓的變化，測量出電壓值，根據傳感器的標定就可求出相應的經紗張力。

2 虛擬經紗張力測試儀系統

2.1 系統結構虛擬經紗張力測試儀的測試系統由傳感器、數據采集卡、接口總線、硬件驅動程序和開發的測試軟件構成，數據采集卡采用6024E，LabWindows／CVI平臺開發測試軟件，在Windows98操作系統下運行。

2.2 信號采集由于要測出經紗張力與主軸轉角的關系，所以用了3個傳感器。傳感器1是經紗張力傳感器，把經紗張力物理信號轉化為電信號；傳感器2是光電脈沖傳感器，用來測量主軸轉角；傳感器3是霍爾傳感器，將霍爾電壓作為測量觸發信號。各個傳感器輸出的信號都要經過一個信號調理電路對信號進行處理(如濾波、放大等)，從混合信號中取出待測的有用信號，送入數據采集卡，并要適合數據采集卡的電壓范圍，通過總線結構送進計算機進行處理。

數據采集借助軟件來控制整個DAQ系統，包括采集原始數據、分析數據等，調理后的信號經多路開關在軟件設定采樣率的控制下，巡回采集并放大，再經采樣與保持及A／D轉換器單元被量化成數字信號，成為計算機可以處理的信號，由虛擬儀器軟件對測試信號進行計算、分析、顯示，并儲存結果。

3 虛擬經紗張力測試儀的設計

3.1 經紗張力測試儀的面板結構虛擬經紗張力測試儀面板右邊的7個文本框輸入內容，是用戶根據實際測量的需求以及與采集卡的連接通道在開始測試前設定的。測量時，打開測試儀器開關，儀器就可以工作；按下采集數據，稍等幾秒，面板上就會顯示出經紗張力的波形圖。保存數據就是對測量的原始數據、信號處理后的數據以及需要提供給用戶的數據存取；讀數據是讀取事先已經測量的數據，然后在儀器面板上繪出曲線，這有利于事后分析；關閉儀器則退出測試狀態。

3.2 虛擬經紗張力測試儀的軟件面板上的數據采集、關閉儀器、保存數據等命令按鈕通過回調函數來實現各自的功能，整個源代碼中數據采集的回調函數采集是程序的關鍵。

4 虛擬經紗張力測試儀的應用

用所設計的虛擬經紗張力測試儀系統對YC-425型噴氣織機測試，織機主軸每轉一轉，經紗張力周期變化一次，在0°附近，經紗張力最大，有利于打緯，最小張力出現在280°附近。在理論上來講，下一個最大值出現在開口滿開的位置，且一般只有2個峰值。在曲線上除了打緯點外，還有2個峰值，這說明在后梁裝有張力緩解機構。最小張力也就是經紗的上機張力曲線的重復性不很好，說明織機工作狀況不夠穩定。

5 結束語

虛擬儀器是今后儀器儀表、測試控制研究與發展的方向，用NI公司的LabWindows／CVI作為軟件開發平臺，比常用的面向對象軟件編程難度大大降低，使得軟件開發效率高，界面友好，功能強大，且擴展性好，對采集到的數據可用于高級分析庫進行信號處理，也可以為了使所得測試曲線符合實際情況，進行擬合處理。總之，虛擬儀器有強大的功能，它強調“軟件就是儀器”，用軟件代替硬件，易開發，易調試，可有效節約資金。