摘要:本文介紹了虛擬儀器技術及其開發(fā)語言labwindows/cvi,并結合自己開發(fā)的異步電機空載試驗采集處理系統(tǒng)討論了虛擬儀器在電機試驗領域的應用。

關鍵詞: 虛擬儀器 labwindows/cvi 空載試驗 數(shù)據(jù)采集與處理

前言

虛擬儀器是全新概念的最新一代測量儀器,它將傳統(tǒng)儀器由硬件電路實現(xiàn)的數(shù)據(jù)分析與顯示功能改由功能強大的計算機及其顯示器來執(zhí)行,它是按照測量原理采用適當?shù)男盘柗治黾夹g和處理技術編制某種測量功能的軟件就構成了該種功能的測試儀器。因此,如果我們在電機型式試驗中引入虛擬儀器,利用計算機強大的處理功能,開發(fā)出完全替代真實測量工具的虛擬儀器對試驗進行自動采集并實現(xiàn)試驗的自動處理和生成報告�？梢钥闯�，虛擬儀器這一全新測量儀器在傳統(tǒng)的電機試驗應用上將帶來重大影響。

虛擬儀器vi及其編程語言labwindows/cvi

虛擬儀器(virtual instrument,簡稱vi)是現(xiàn)代計算機技術和儀器技術深層次的結合。隨著計算機技術和儀器技術的發(fā)展，由硬件電路實現(xiàn)的信號處理功能正逐步由軟件替代。虛擬儀器是以軟件為核心，由計算機及必要的硬件組建起來的測試系統(tǒng)或儀器系統(tǒng)，在計算機上對虛擬儀器面板的操作與現(xiàn)實中的儀器面板操作一樣。在虛擬儀器中，用戶可以自己設計或定義新的理論和新的算法來適應不同的測量需求，儀器的功能更加靈活、強大，所以有“軟件就是儀器”的說法。因此,虛擬儀器是計算機硬件資源、儀器與測控系統(tǒng)硬件資源和虛擬儀器軟件資源的有效結合。

虛擬儀器的實質(zhì)是利用計算機顯示器模擬傳統(tǒng)儀器的控制面板,以多種形式輸出檢測結果,利用計算機軟件實現(xiàn)信號數(shù)據(jù)的運算、分析和處理，利用i/o接口設備完成信號的采集、測量和調(diào)理,從而完成各種測試功能的一種計算機儀器系統(tǒng)。操作者使用鼠標或鍵盤操作虛擬面板就如同使用一臺專用測量儀器。

虛擬儀器的硬件包括計算機和i/o接口設備。計算機可以是一臺pc機或者工作站,它是硬件平臺的核心。i/o接口設備主要完成被測輸入信號的采集、放大、模/數(shù)轉換。按照總線的不同可以分為pc總線的daq(數(shù)據(jù)采集卡/板) 、gpib總線儀器和vxi總線儀器等等。

虛擬儀器的編程語言有多種。labwindows/cvi是其中最優(yōu)秀的語言之一，它是美國ni(national instruments)公司開發(fā)的32位面向計算機測控領域的軟件開發(fā)平臺。它以ansi為核心,將功能強大的、使用靈活的c語言平臺與數(shù)據(jù)采集、分析和表達等測控專業(yè)工具有機結合,它支持事件驅動與回調(diào)函數(shù)編程技術,它的集成化開發(fā)平臺、交互式編程方法、豐富的功能面板和庫函數(shù)大大增強了c語言的功能,為熟悉c的開發(fā)人員開發(fā)檢測、數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控等系統(tǒng)提供了一個理想的軟件開發(fā)環(huán)境。

可以看出,虛擬儀器這一適合測控領域的開發(fā)平臺完全適合于電機試驗領域。引入虛擬儀器將改善電機試驗測量的適時性要求,提高儀器儀表的精度并可以自己開發(fā)特殊要求的儀器,利用計算機的處理功能可以實現(xiàn)試驗后數(shù)據(jù)的自動處理和報表,當然也可以實現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫管理。

虛擬儀器的異步機空載試驗采集處理系統(tǒng)

虛擬儀器的電機試驗應用程序結構

以labwindows/cvi開發(fā)平臺設計的基于pc-daq的虛擬儀器測試系統(tǒng)為例,其在電機試驗領域應用的系統(tǒng)結果如圖所示:

數(shù)據(jù)采集卡

設備驅動

虛擬儀器面板

應用程序

labwindows/cvi函數(shù)

labwindows/cvi平臺

計算機

由傳感器接受被測信號轉換為電量信號,送入信號處理電路進行整形、轉換和濾波處理,變成標準信號,數(shù)據(jù)采集卡采集信號處理電路的電壓信號,轉換為計算機能處理的數(shù)字信號,經(jīng)過設備驅動程序數(shù)字信號送入計算機在labwindows/cvi平臺下調(diào)用信號處理函數(shù),編寫程序和設計虛擬儀器面板,形成不同針對試驗的測量處理系統(tǒng)。

異步機空載采集處理系統(tǒng)

異步電機空載試驗計算機處理的數(shù)學模型

異步電機的空載試驗