淺析機械工程測試系統虛擬儀器
一、概述
機械工程測試系統的基本任務(wù)是從測試對象獲取反映其變化規律的動(dòng)態(tài)信息。第一個(gè)環(huán)節是信號的傳感，將被測量的量或被觀(guān)察的量通過(guò)一個(gè)被測量傳感器或敏感元件轉換成一個(gè)電的、液壓的、氣動(dòng)的或其他形式的物理量，被測的或被觀(guān)察的量與被轉換的輸出量之間根據可利用的物理定律應該具有一種明確的關(guān)系;第二個(gè)環(huán)節為信號的轉換和調理;第三個(gè)環(huán)節是是對這些信號進(jìn)行分析處理以及顯示記錄，包括信號的時(shí)域分析、頻域分析、相關(guān)分析等。
二、虛擬儀器技術(shù)在機械工程測試系統中的應用現狀
隨著(zhù)科技日益發(fā)展，對機械工程測試系統影響很大，特別是相對于傳統的測試系統。以前要用特定的儀器對信號進(jìn)行分析，但是利用虛擬儀器組建的機械工程測試系統卻不用專(zhuān)用的儀器，而是利用計算機作為連接虛擬儀器軟硬件的平臺，信號源通過(guò)調理后數據采集卡就可以獲取數據進(jìn)行分析處理測試系統的發(fā)展經(jīng)歷了模擬測試儀器、計算機測試系統及虛擬儀器三個(gè)階段�，F代機械工程測試技術(shù)以計算機為中心，計算機的發(fā)展必然促進(jìn)測試技術(shù)和儀器的發(fā)展，虛擬儀器的產(chǎn)生也就水到渠成。
在機械工程測試系統中，應用虛擬儀器編的越來(lái)越普遍，因為很多傳統的硬件設備在虛擬儀器中都可以用軟件代替，從而降低了大量的設備浪費，降低了成本，并且還可以直觀(guān)化的顯示其結果，將多種的傳統儀器合并到一套虛擬儀器測試系統中，有利于編程，也有利于增強測試系統的準確度。
三、機械工程測試系統開(kāi)發(fā)環(huán)境
1.應變測試系統。虛擬式應變測試儀由硬件和軟件兩大部分組成，這里采用PC DAQ體系結構組建虛擬儀器。其原因是因為PC DAQ系統是以數據采集板、信號調理電路和計算機為儀器硬件平臺組成的虛擬儀器系統，它充分利用了主流和普及的PC機總線(xiàn)、機箱、電源以及豐富的軟件，以極少的硬件就能形成功能完備的應變測試系統平臺，這種方案的性?xún)r(jià)比最佳。
2.位移測試系統。在工業(yè)生產(chǎn)中有著(zhù)廣泛的應用，是機械量檢測的基礎，將機械量轉化成位移量來(lái)檢測是機電一體化技術(shù)的重要組成部分之一。對位移的檢測不僅為提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)安全提供了重要數據，同時(shí)也為其他參數的檢測提供了基礎。
3.壓力測試系統。以液壓試驗平臺為測試平臺而進(jìn)行的一系列機械量測量測試，以此液壓實(shí)驗臺做壓力信號源，隨著(zhù)液壓系統向高壓、大功率、高精度方向發(fā)展，液壓系統的結構變得越來(lái)越復雜，故障率也隨之增加，安全問(wèn)題日益突出，因此，在液壓系統工作過(guò)程中，需要確切的了解液壓系統內部的壓力和流量等，對于防止系統出現意外故障和有效提高系統工作效率具有十分重要的意義。
4.流量測試系統。以液壓試驗平臺為測試平臺而進(jìn)行的一系列機械量測量測試，以此液壓實(shí)驗臺做流量信號源，以液壓實(shí)驗臺的對于液壓系統來(lái)說(shuō)，最重要的兩個(gè)參數就是流量和壓力，兩個(gè)參數要求精度高，穩定性好，易于調節。在多功能液壓測試試驗臺中，流量調節控制涉及到電機、變量泵、流量調節閥、排量反饋傳感器、電控模塊、流量傳感器、計算機、管路等多個(gè)環(huán)節，影響流量的有負載、壓力、溫度、泄漏等因素。在液壓測試中，要得到準確的流量參數、必須對流量調節各環(huán)節進(jìn)行分析計算，確定各環(huán)節對流量的影響，并采取措施改善流量調節的精確性和穩定性，以提高流量控制精度。
5.溫度測試系統。溫度是機械工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究實(shí)驗中的一個(gè)非常重要的參數，許多系統的工作都是在一定的溫度范圍內進(jìn)行的，需要測量溫度和控制溫度的場(chǎng)合及其廣泛。目前的溫度測量控制系統常采用單片機控制，該技術(shù)應用十分廣泛，但其編程復雜，控制不穩定，系統的精度不高。而利用虛擬儀器開(kāi)發(fā)和設計的溫度測量系統，采用普通PC機為主機，利用圖形化可視軟件LabVIEW為軟件開(kāi)發(fā)平臺，監測溫度的變化情況，采集數據并進(jìn)行處理、存儲、顯示，設備成本低，方便靈活。
四、機械測試系統總體設計思路
對傳統的機械工程測試系統測試過(guò)程及傳統的測試儀器和現有的虛擬測試系統進(jìn)行對比研究后，可見(jiàn)系統總體結構：
1.機械工程測試系統采用模塊化結構，可在一個(gè)測試系統中同時(shí)組建應變、位移、壓力、流量和溫度測試系統。并且每個(gè)測試系統用模塊化進(jìn)行設計前后面板，方便程序設計和用戶(hù)操作與控制。
2.采用數據庫對數據進(jìn)行存儲、管理和查詢(xún)�；谛枰獙y試數據進(jìn)行存儲、調用、管理和查詢(xún)，并且處理的數據量大，可設計通過(guò)數據庫來(lái)存儲、管理和查詢(xún)數據，建立一個(gè)Access數據源，通過(guò)ADO 數據庫訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)，充分利用ADO的靈活性，通過(guò)編程模型實(shí)現對數據庫的操作，執行用戶(hù)命令，實(shí)現對數據的管理。
3.測試儀選用的模型是堞單選擇結構。在后面板中利用case結構完成在前面板中不同的按鈕選擇，選擇好一個(gè)測試以后，測試儀就可獨立工作。
4.前后面板的人性化設計。包括前面板和程序框圖兩部分，系統前面板由參數設置和五個(gè)測試系統構成。
五、結論
終上所述，以虛擬儀器LabVIEW 為開(kāi)發(fā)平臺，按照機械工程測試系統的要求，充分利用已有的標準化系統資源，開(kāi)發(fā)便于更新、機動(dòng)靈活、成本低廉、中文界面的機械工程測試系統，是提高測試綜合應用效率的有效途徑。
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