采用虚拟仪表实现液压装置的动特性测试和仿真

2012-10-22 10:00:38来源: 21ic
1 引言

目前大多液压设备制造厂仍沿用手工方法对其生产产品进行性能测试,不仅测试效率低,误差大,而且所需仪器较多(如函数发生器、示波器、频率计、频谱分析仪等),将这些仪器组合在一起,占用空间大,互联麻烦,价格也十分昂贵。现代工业和技术对影响产品精度的动态特性提出愈来愈高的要求,只有采用计算机辅助测试(CAT)技术,才有可能获取准确的数据及表征产品性能的有关信息,为产品的设计、制造提供依据〔1〕。我国的液压工业已有一定的水平,但与日本、德国等先进国家相比还有较大的差距,其中测试水平的低下是造成质量上不去的重要原因之一。与传统测试手段相比,CAT的优点是数据处理能力强,测试精度高,可保持测量的实时性,防止人为误差,提供一套自动测试方案以及可减少仪器设备量等。

2 虚拟仪表设计

(1)虚拟仪表的结构和功能

虚拟仪表的硬件基础为个人计算机,它采用虚拟仪器技术(Virtual Instrument)来开发。如图1所示,它由PC机、DAQ插件卡、信号调理电路和支持软件等部分组成〔2〕。虚拟仪表充分利用了PC机的资源(处理器、存储器、显示器等)及插件卡功能(定时、A/D、D/A变换器、高速缓存、数字I/O电路等),通过支持软件来完成数据采集、过程通讯、数据分析处理及仪器界面设计等功能。此外,信号调理电路用于信号放大、防护(隔离)、静态信号适配、低通滤波和端子等。由于虚拟仪表建立在PC机的基础上,所以它可方便地通过总线来挂接各类插件卡,从而实现了多种仪器功能的集成化。如将信号源、频率计、电压表、数字存储示波器及频谱和信号分析仪等仪器功能集成在一起,大大节省了测试设备量及降低了成本。虚拟仪表在硬件的基础上,充分发挥软件的关键作用,实现了测试集成化以及采集与控制、组态与分析、显示和报表等处理功能,如表所示。

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图1 虚拟仪表的结构

虚拟仪表的功能一览表
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(2)虚拟仪表的开发平台

虚拟仪表的软件开发平台选用美国NI(NATIONAL INSTRUMENTS)公司推出的LabVIEW图形编程语言,它配有丰富的数字信号处理工具箱,支持DLL和DDE,十分适合CAT用途的虚拟仪表设计。LabVIEW语言要用G——编程(Graph programming)方式,即各子功能模块的表示形式为图标/连接口,各模块之间通过连接口彼此联结起来,互相传送参数,从而构成一个更大的模块并完成特定的任务。在虚拟仪表的软件设计中,大部分程序直接调用了LabVIEW开发环境中的函数库(即图标/连接口);有少部分子功能,例如接口卡驱动程序DLLs、传感器非线性补偿、标度变换和高阶仿真计算等,则用Borland C++开发工具编写,并生成动态链接库DLLs。LabVIEW具有良好的开放性,它通过调用动态链接库的方式,共亨其它软件开发平台生成的程序代码和资源〔3〕。

3液压装置性能测试及仿真

(1)系统构成

液压装置的动特性测试是通过跟踪测量系统(或环节)的输入量与输出量,并分析它们之间的相互关系,从中提取信息而得出系统的时域和频域特性。虚拟仪表用于液压位置伺服装置动特性测试的系统框图如图2所示。其测试原理是:虚拟仪表的信号源发出一路模拟信号Usr(方波、正弦波等)作为系统的激励输入,该信号经驱动放大后送入系统的输入控制端;虚拟仪表通过A/D采集器输入系统的响应输出信号Uf,而Uf由安装在现场的激光位移传感器检测得到,Uf经信号调理(如放大、滤波、隔离和防护等)之后进行A/D变换,然后输入计算机。整个测试系统的设备量极少,仪器(或装置) 之间的连接简明,大部分测试功能的实现由软件来承担。
[1] [2]

关键字:虚拟仪表  液压装置  动特性

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/1022/article_6145.html
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