一種Lab Windows/CVl下的壓力自動測試系統

中船重工第七一零研究所 杜 鵬

一種Lab Windows/CVl下的壓力自動測試系統

中船重工第七一零研究所 杜 鵬

整個壓力自動測試系統由壓力傳感器、數據采集電路、RS232通訊接口、計算機及Lab Windows/CVI平臺下的測試軟件搭建而成,實現了數據的采集、數據的處理和保存,具有非常高的實用價值。

壓力傳感器；數據采集電路；RS232通訊接口；Lab Windows/CVI

1 引言

自動測試系統是指在人極少參與或不參與的情況下,自動進行測量,處理數據,并以適當方式顯示或者輸出測試結果的系統。與人工測試相比,自動測試省時、省力,能夠提高工作效率和產品質量,它對生產、科研和國防都有重要作用。

壓力傳感器是使用最為廣泛的的一種傳感器,其廣泛應用于各種工業自控環境,涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產自控、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業。壓力傳感器輸出的是電流或者電壓信號,通過接口可以很方便和計算機連接進行數據采集和數據處理。因此在現有的環境和設備的基礎上,即可建立一套壓力傳感器的自動測試系統。

2 測試系統的原理

壓力傳感器一般與由A/D芯片、單片機構成的數據數據采集電路配套使用,通過RS-232通訊接口與計算機相聯系起來。

RS-232通訊接口是目前比較常見的通訊接口,有很多工業儀器將它作為標準通訊接口,被廣泛用于計算機串行接口外設連接。RS-232實現雙向通訊只需要3根線,結構簡單,價格低廉,并且傳輸數據穩定可靠,可以用來作為壓力測試系統的通訊接口。

測試系統的工作原理:首先利用壓力傳感器在壓力標準所所設定的各個測試點上進行測量,傳感器輸出的模擬電壓信號由A/D芯片采集電路進行采集、并轉換成數字信號,再由單片機進行濾波處理和報文封裝后,通過RS-232通訊接口傳輸給計算機。由計算機對傳感器的壓力值進行監控,當計算機對收到的壓力數據符合要求時按檢定規程進行處理并保存數據,生成壓力曲線并顯示出來。當整個測試周期結束時,將結果生成WORD文檔保存下來并打印輸出。壓力測試系統的原理圖如圖1所示。

圖1 測試系統原理圖

3 測試軟件的實現

測試系統的硬件電路搭建完成后,接下來進行測試軟件的設計,本文中采用用的是Lab Windows/CVI虛擬儀器軟件開發平臺該平臺是目前比較流行的虛擬儀器軟件開發工具,它所實現的測量儀器的功能可以由用戶根據需要自行設計,并且可以擴展。傳統的測量儀器只能由廠家事先定義,功能單一,其組成一般固定不可變更,如果用戶需要新的功能就必須購買新的儀器,而采用Lab Windows/CVI平臺,用戶只需要改變軟件程序,就可以不斷的改變或擴展其測量功能。

Lab Windows/CVI將傳統的儀器由硬件實現的數據分析處理與顯示功能,改由功能強大的計算機來完成,它通過配置以獲取調理信號為主要目的的I/O接口設備(如采集卡DAQ、串口RS-232等)以及實現不同功能的軟件對采集獲得的信號數據進行分析處理及顯示。另外Lab Windows/CVI提供了很多的控件庫(包括開關、旋鈕、圖表)以及豐富的庫函數,如數據采集的庫函數、RS-232庫函數等,方便用戶設計使用。

設計該測試軟件時,調用RS-232庫函數,設置一個串口接收定時器,當接收到串口數據后利用Graphs and Strip Chart(圖形控件)類函數完成數據曲線的繪制和操作,包括:Graph Plotting and Deleting(圖形繪制和刪除)、Graph Cursors(圖形光標)、Strip Chart Trace(滾動圖線)、Axis Scaling(坐標比例)、PlotX(對X軸進行設置)、PlotY(繪圖函數)、PlotXY (同時對X軸,Y軸進行設置,繪制圖形)。

Lab Windows/CVI還能很方便的和其它軟件結合起來使用,通過對其它應用程序的調用(如:WORD、EXCEL)能夠生成報表和文檔以及建立相應的數據庫。

在Wdrd中寫入數據的程序如下:

Word_GetProperty(appHandle,NULL,Word_GetPro perty Word_APPlicationSelection,CAVT_OB-JHANDLE, &currSelHandle);

CA_VariantSetInt(&Unit,1);

CA_VariantSetInt(&Count,68);

Word_SelectionMoveRight(currSelHandle,NULL,Un it,Count, CA_DEFAULT_VAL, &1)

程序設計的流程如圖2所示。

圖2 測試軟件設計流程圖

4 數據處理

傳感器的數據的處理中,最小二乘法是理論上最為成熟、應用也較為廣泛的方法,所以本方案中,壓力傳感器的數據采用最小二乘法進行曲線擬合,來測量傳感器的精確度和靈敏度,Lab Windows/CVI的庫函數中就包含了最小二乘法線性擬合函數,可以直接調用,對數據進行處理。再調用WORD文檔,將數據處理的結果記錄在WORD文檔中,并生成一個壓力傳感器校準報告或檢定證書,這樣就實現了數據的自動采集、自動處理、自動生成校準報告或者檢定證書并打印。

數據處理包含三個模塊:數據曲線顯示模塊、數據結果模塊、WDRD文檔模塊他們的結構如圖3所示。

圖3 數據處理結構圖

5 結束語

整個壓力自動測試系統由壓力傳感器、數據采集電路、RS232通訊接口、計算機及Lab Windows/CV平臺下的測試軟件搭建而成,實現了數據的采集、數據的處理和保存,具有非常高的實用價值。利用Lab Windows/CV平臺設計虛擬儀器可以說是大大的簡化了整個系統的設計流程、提高了開發效率、降低了成本、提高了測量精度,而且方便調試、升級,有著廣闊的應用前景。

［1］劉君華,白鵬,賈惠芹,閻曉艷.虛擬儀器編程語言Lab Windows/CVI教程［M］.北京:電子工業出版社,2001.

［2］范逸之.Visual Basic與RS232串口通訊控制［M］.北京:中國青年出版社,2000.