基于LabVIEW的轉(zhuǎn)子實驗臺稱重測量研究

宋 強

（安陽工學(xué)院機械工程學(xué)院，河南安陽455000）

基于LabVIEW的轉(zhuǎn)子實驗臺稱重測量研究

宋 強

（安陽工學(xué)院機械工程學(xué)院，河南安陽455000）

針對工業(yè)生產(chǎn)過程中傳動設(shè)施的運轉(zhuǎn)狀態(tài)進行實時動態(tài)的監(jiān)控和分析數(shù)據(jù)，采用LabVIEW虛擬儀器技術(shù)并利用虛擬儀器的程序開發(fā)研制了一套測控軟件，軟件的前面板以直觀的按鈕來選擇指令，具有操作簡單、運行快速的特點。實驗程序驗證了可行性。

稱重測量；LabVIEW；轉(zhuǎn)子實驗臺；數(shù)據(jù)統(tǒng)計

LabVIEW使用廣泛，是目前發(fā)展速度最為迅猛、性能用途極其強大的一款能夠圖形化的開發(fā)集成環(huán)境軟件，具有硬件通用性強，處理數(shù)據(jù)功能強大，可以按照所需來定義儀器等特點。Lab-VIEW圖形編程方式與其他的編程方式相比，有著可以節(jié)約85%以上的研發(fā)程序時間，并且它的運轉(zhuǎn)速度基本不會被干擾，展現(xiàn)出了效率優(yōu)良的特色。用戶能夠按照自己的生產(chǎn)需求應(yīng)用虛擬儀器產(chǎn)品，可以重新制作所需求的系統(tǒng)儀器。由此可見，LabVIEW與別的語言相比具有明顯的優(yōu)勢。

運用效率高、運行靈敏的軟件以及應(yīng)用性能好的模塊化硬件，進行各類測控、量取和自動化的運用就是虛擬儀器技術(shù)。在20世紀(jì)80年代被研發(fā)出后，科研工作者將LabVIEW的圖形化開發(fā)用在產(chǎn)品設(shè)計的各個部分，進而提高了產(chǎn)品品質(zhì)、加快了產(chǎn)品進入市場的時間，極大提升了產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)的效率。我們可以運用虛擬儀器環(huán)境同現(xiàn)實信號進行連接，分析數(shù)據(jù)來得到有用的資料，分享資料成果，這樣便能在更大范圍內(nèi)提高生產(chǎn)效率。

1 總方案設(shè)計

本次設(shè)計運用LabVIEW 2014,利用轉(zhuǎn)子實驗臺的稱重臺來進行稱重測量，系統(tǒng)框圖如圖1所示，傳感器運用了力傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、壓電式傳感器來獲得電信號。

軟件部分采用LabVIEW 2014進行整體程序設(shè)計，在這里的LabVIEW運用了結(jié)構(gòu)化與模塊化的編程方式，根據(jù)不同層次的結(jié)構(gòu)把不同的具體任務(wù)編譯成功能獨立完整的子VI。所有實驗把這些子VI根據(jù)確定的結(jié)構(gòu)拼接成另外的子VI，末尾再把全部的實驗子VI拼接成一個完全的實驗系統(tǒng)。測量主要分?jǐn)?shù)據(jù)采集以及程序編輯。其總體構(gòu)造如圖2所示。在這里的設(shè)計包含以下功能模塊：

1）數(shù)據(jù)采集：數(shù)據(jù)采集能夠?qū)⑼獠康亩喙δ苻D(zhuǎn)子實驗臺的被測信號經(jīng)過一定的外部硬件采集及傳輸?shù)诫娔X里，作為數(shù)據(jù)分析處理的基礎(chǔ)。

2）數(shù)據(jù)存儲：該模塊能夠把得到的數(shù)據(jù)按照固定的形式存儲在電腦里，再保存在物理層面上，讓用戶能夠深層次的分析查閱。

3）數(shù)據(jù)的處理分析：設(shè)計的重要組成是數(shù)據(jù)分析處理模塊。其重要功能是對數(shù)據(jù)采集的處理，進而得到對轉(zhuǎn)子故障判別有所幫助的消息，同時顯示在前面板上。

4）數(shù)據(jù)輸出：通過該模塊把參數(shù)和數(shù)據(jù)運算出后期數(shù)據(jù)，然后再把波形圖用預(yù)先設(shè)計的方式輸出并打印出來，認(rèn)真填寫，采用報表形式的輸出。

圖1 轉(zhuǎn)子實驗臺稱重測量系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

圖2 應(yīng)用程序總體結(jié)構(gòu)

2 程序設(shè)計

利用標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)機運行所有的實驗子VI，讓整個實驗渾然一體，這樣一來，我們就不必根據(jù)一定的步驟來運行這些實驗程序。程序如圖3所示，實驗結(jié)果如圖4所示。根據(jù)實驗要求，一步一步地進行實驗。工程師們能夠根據(jù)自己的需求來選擇或刪掉選錯的實驗。

結(jié)果，通過對比能夠得到以下的結(jié)論:

1）由標(biāo)定K，B的實驗結(jié)果能夠看出標(biāo)定的實驗結(jié)果也存在一定誤差，導(dǎo)致K,B值存在誤差。

2）誤差往兩個方向變化，可能是實驗操作不規(guī)范所引起的。

3）若操作規(guī)范，誤差應(yīng)朝一個方向發(fā)展。

4）由實驗結(jié)果不難看出，物體質(zhì)量愈大誤差也愈大。

圖3 主程序程序框圖初始化狀態(tài)

圖4 K,B標(biāo)定及砝碼100g稱重結(jié)果

3 結(jié)束語

以Labciew為開發(fā)平臺自動測試程序時，而面向程序設(shè)計方法適用于任務(wù)簡單、測試任務(wù)較少的開發(fā)，其編程工作量少、簡單易懂。在基于Labciew自動測試程序任務(wù)中，針對不同的任務(wù)和所完成的任務(wù)，選擇合適的編程方法，會有效提高編程質(zhì)量和編程效率。

[1]周先飛，馬書香，錢峰.基于虛擬儀器的信號分析系統(tǒng)實驗設(shè)計[J].洛陽理工學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2015（01）:66-69.

[2]范智平，宛傳平，周榮.基于虛擬儀器的實驗教學(xué)平臺設(shè)計[J].衡水學(xué)院學(xué)報，2013，15（4）:21-23.

Research on Weighing Test of Rotor Test-bed Based on LabVIEW

SONG Qiang
(School of Mechanical Engineering,Anyang Institute of Technology,Anyang 455000，China)

The real-time dynamic monitoring and analysis of data for transmission facilities in industrial process operation state,the Lab VIEW program is developed using virtual instrument technology and virtual instrument developed a set of measurement and control software,the software front panel with intuitive button to select the instructions,do the characteristics of simple operation,quick operation.Experimental procedures verify the feasibility.

weighing measurement;LabVIEW;rotor test rig;data statistics

郝安林）

TP391

A

1673-2928（2018）02-0042-03

D01:10.19329/j.cnki.1673-2928.2018.02.012

2017-05-28

宋強（1972-），男，安陽工學(xué)院機械工程學(xué)院副教授，研究方向：機械設(shè)計研究與教學(xué)。