基于LabVIEW的气垫船模试验平台测试系统

基于LabVIEW的气垫船模试验平台测试系统（4篇）

1.基于LabVIEW的气垫船模试验平台测试系统 篇一

关键词：LabVIEW,人耳听觉特性,离散小波变换,奇偶性

多媒体信息的数字化及互联网技术的迅猛发展，使图像、音频和视频等多种形式的多媒体数字作品的创作、存储和传输都变得极其便利。但是数字媒体很容易被非法复制或者在传输过程中遭受第三方的蓄意篡改。为了保护知识产权，水印技术引起了人们的极大关注[1,2]。文中给出了利用LabVIEW编程工具设计的一个能在音频信号中隐藏二值图像的数字音频水印系统。

1 数字音频水印系统的原理

1.1 人类听觉系统特性

在音频文件中嵌入数据的各种方法都要利用人类听觉系统的某些特性，即人的听觉生理-心理特性[3,4]。使用这些特性是为了满足水印的不可感知性的要求。

首先，人的听觉具有掩蔽效应。掩蔽可分为频域掩蔽和时域掩蔽。时域掩蔽又包括前向掩蔽和后向掩蔽。频域和时域掩蔽效应有各自的特性及局限，频域掩蔽效应局限在频率域而时域掩蔽效应则局限在时间域。其次，人耳对声音信号的绝对相位不敏感，而只对其相对相位敏感。第三，人耳对不同频率段声音的敏感程度不同。通常人耳可以听见20 Hz～18 kHz的信号，但对2 kHz～4 kHz范围内的信号最为敏感，幅度很低的信号也能被听见，而在低频区和高频区，能被人耳听见的信号幅度要高得多。

1.2 离散小波变换（DWT）基本原理

小波变换是将信号分解到时域和尺度域上的一种变换，尺度域可以对应于频域，在时域和频域都具有表征信号的局部特征的能力[5]。正是由于时频局部化性质，对原始音频信号进行小波变换，选择在原始音频信号的小波变换重要系数上加入水印[6]，然后经过小波重构生成加入了水印的音频信号。用这种算法可以最大限度地隐藏信息而不被感觉到，且计算量小。

本系统利用人耳的听觉掩蔽特性，在嵌入水印前，首先对原始音频信号进行预处理，然后进行离散小波三级分解，并选择其中的第二级和第三级细节分量作为准备嵌入水印的序列，水印的嵌入是通过修改小波系数小数点后的有效位来实现的。接着进行离散小波三级反变换，可以得到嵌入水印的载体音频。通过这种方法，可以将水印嵌入到一段音频中，而不会引起人耳的感知。

2 数字音频水印系统的构成

2.1 音频信号的采集与水印图像的读取

音频信号由麦克风输入，经声卡转为数据存入计算机内存，再通过LabVIEW功能节点读入到LabVIEW程序中作水印嵌入处理。

系统设置缓存大小为15 000×8 bit，采样率为44.1 kHz，音效为单声道，每个采样值用16 bit量化。

水印图像是64×64的二值图像，在“图形与声音”→“图形格式”中有“读取BMP文件”节点，可以将图像读取进来。另外，通过“图形与声音”→“图片函数”中的“绘制平化像素图”节点，将读取到的图像显示出来。

2.2 音频信号和水印图像预处理

在音频信号采集过程中，噪声无处不在，本文利用小波变换的滤波法对其进行消噪处理。由于语音信号在大约800 Hz以上的高频段按6 dB/倍频程跌落，为此要进行预加重，提高高频部分，有效提高输出信噪比。

水印序列是二维图像，可表示为：

W={w(i,j),0燮i燮P,0燮j

要将其嵌入到一维的数字音频信号中，必须先进行降维处理，变成一维序列V，即：

V={v(i,j),0燮i

为了达到安全和保密的目的，本文利用LabVIEW编制程序对一维序列V进行置乱变换，置乱后得到由V转换而来的新的一维二进制序列X={x(i),0燮i

2.3 水印的嵌入

假设S是含有N个采样数据的原始数字音频信号，它可以表示为：

S={s(n),0燮n燮N-1}

为了讨论方便，将原始数字音频信号分解成两部分：与水印嵌入有关部分(Se)和与水印嵌入无关部分(Sr)，即：S=Se+Sr。

本文选择Db4小波对每一音频数据段Se(k)分别做三级DWT分解，并选择其中的第二级和第三级细节分量作为准备嵌入水印的序列。根据一维小波分解的基本原理，在第二级细节分量上的d2(4k)、d2(4k+1)、d2(4k+2)和d2(4k+3)4个分量与原音频信号S的相关性最大，因此选择此组分量嵌入水印;同理，在第三级细节分量上的d3(2k)和d3(2k+1)2个分量中嵌入水印。

水印的嵌入是通过修改小波系数小数点后的有效位来实现的。本文嵌入时要修改的是小数点后的第4位的奇偶性，修改方法如下：

当在该位置嵌入1时，在保证修改量最小的情况下，修改小数点后的第4位成一个偶数。

当在该位置嵌入0时，在保证修改量最小的情况下，修改小数点后的第4位成一个奇数。

2.4 含音频信号水印的生成

对嵌入水印后的音频信号分段进行小波逆变换得到时域中含有水印信息的音频信号Se′(k)，将Se′(k)代替Se(k)，最终得到含水印的数字音频信号Sw=Se′+Sr。

2.5 水印的提取

设S′为待检测的数字音频信号，水印的提取过程可以通过以下方法进行：

(1)对待检测的数字音频信号S′作分段处理，即S′=Sse+Ssr，然后对含水印部分Sse作三级离散小波变换。

(2)按照嵌入时的规则，在第二级和第三级小波系数上分别选取与k相对应的系数d2′(4k)、d2′(4k+1)、d2′(4k+2)和d2′(4k+3)以及d3′(2k)和d3′(2k+1)，得到一个含有Nw个元素的序列D′(k)。

(3)检测序列D′(k)中各元素小数点后第4位数值的奇偶性。为偶数时，则提取信息“1”;奇数时，则提取信息“0”。将提取的信息送入向量V′(k)。

(4)将所提取的水印序列进行逆随机置乱并进行升维操作，利用LabVIEW编制程序将二值图像水印还原并保存。

为了消除观察者的主观因素，通常采用归一化相关系数对提取水印和原始水印的相似性进行定量的评价，其定义式为：

水印含有与否的判断标准为：若NC>T，则可以判定被测音频信号含有水印，否则不含水印。阈值的选择要同时考虑虚警率和漏警率。本文取T值为0.9。

3 数字音频水印系统界面实现

本文采用图形化语言LabVIEW结合MATLAB节点调用设计了数字音频水印系统。该系统界面由原始音频与水印图像读取、水印的嵌入、水印的提取和参数评估4部分组成。本系统能非常方便地与用户交互，用户可以通过界面操作，将标志性信息(水印)直接嵌到需要进行版权保护的音频信号当中，进行数字音频版权保护及进行所有权证明。

如图1所示为数字音频水印系统的界面设计，程序开始运行时就开始读入音频信号和水印图片，并显示原始音频信号波形图。

在图2所示嵌入面板界面中点击“嵌入”按钮就开始对原始音频信号的消噪，然后进行预加重处理，接着对干净的音频信号进行三级离散小波分解并将水印进行降维操作和置乱处理，修改完原始音频信号小波系数小数点后的有效位进行逆离散小波变换，还原含有水印信息的音频信号。

在图3所示提取面板界面中点击“提取”按钮，首先将含有水印信息的音频信号进行三级离散小波变换，接着检测小波系数小数点后的有效位，最后提取出有效数据将水印图片还原。

4 数字音频水印系统性能分析

通过运行程序，可以得到嵌入水印后的音频信号和提取出的水印以及提取出水印后的音频信号，其效果如图2和图3。

由图2和图3可以看出，嵌入水印后，音频信号没有变化，提取出的水印与原水印也基本相同。经过计算，嵌有水印的音频信号信噪比值是121.28 dB，提取出的水印与原水印之间的相似度NC是1。另外，当水印从音频信号中提取出来之后，音频信号也基本上没有变化。因此，本文所构造的数字水印系统是可用的，本文使用的方法是可行的。

本系统采用LabVIEW开发平台，实现了一个数字音频水印系统。系统采用离散小波变换的方法，通过修改小波系数小数点后有效位的奇偶性进行水印嵌入，可以最大限度地隐藏信息而不被感觉到，且计算量小。提取时检测小波系数小数点后有效位的奇偶性来提取水印数据，不需要原始音频信号的参与，因此是真正意义上的盲水印。该系统具有操作方便、成本低廉、与外围设备数据交换迅速等优点，有良好的推广前景和应用价值。

参考文献

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[3]ISO/IEC Generic coding of moving pictures and associated audio information.Information technology.13818,ISO/IEC,1998.

[4]杨行峻,迟惠生.语音信号数字处理[M].北京:电子工业出版社,1995:112-120.

[5]钮心忻,杨义先.基于小波变换的数字水印隐藏与检测算法[J].计算机学报,2000,23(1):21-27.

2.基于LabVIEW的气垫船模试验平台测试系统 篇二

低温试验[1]是考核断路器性能的重要项目之一,它主要考核断路器在高寒低温地区安全运行能力。在低温试验过程中,需要对断路器灭弧室内部和机构箱内部的温度进行实时监视和测量,试验周期较长。同时,为了节约试验费用,在低温试验时,在低温试验室内需对尽可能多的产品同时进行试验,测试温度点最多时达到100个左右。因此,需要专门的低温试验测试装置进行温度测量。

商用具有实时监视和存储功能的温度测试仪器设备测试通道少,一般为8路、16路,远远达不到低温试验的需求。因此,开发了一套基于LabView的低温试验温度测试系统,该测试系统采用虚拟仪器技术,具有128路温度采集通道,可以对128个温度点进行实时采集和储存,能够满足低温试验要求。

2 测试系统基本组成及系统原理

随着现代测试技术的不断发展,以LabVIEW 为软件平台虚拟仪器测量技术正在现代测 控领域占据越来越重要的位置。虚拟仪器[2,5]实际上是一个按照仪器需求组织的数 据采集系统。虚拟仪器的研究中涉及的基 础理论主要有计算机数据采集和数字信号 处理技术,而软件是虚拟仪器的核心。利 用虚拟仪器,用户可以很方便地组建自己 的自动测试系统。

该低温试验测试系统原理如图1所示。它由一台通用计算机作为操作平台,利用LabVIEW 8.6开发出温度测试系统软件。整个测试系统由温度传感器、调理电路、数据采集卡UA302(128路扩充型)、计算机几部分组成。首先由温度传感器把被测温度物理参数转化为模拟电压信号,然后再进行信号调理,模拟电压信号通过数据采集卡转化为数字信号,最后输入到计算机进行信号的处理、分析、显示和存储。

3 测试系统硬件平台

3.1 温度传感器和信号调理电路

传感器感应物理现象并生成数据采集系统可测量的电信号。例如,热电偶、电阻式测温计(RTD)[3]、热敏电阻器和I C传感器可以把温度转变为模数转换器(analog-to-digital,ADC)可测量的模拟信号。其它例子包括应力计、流速传感器、压力传感器,它们可以相应地测量应力、流速和压力。在所有这些情况下,传感器可以生成和它们所检测的物理量呈比例的电信号。

为了适合数据采集设备的输入范围,由传感器生成的电信号必须经过处理。为了更精确地测量信号,信号调理配件能放大低电压信号,并对信号进行隔离和滤波。此外,某些传感器需要有电压或电流激励源来生成电压输出。

低温试验测试温度范围为-50℃~+100℃,考虑到后期数据处理方便,选用了大连和华电气制造公司的HN11型NTC温度传感器。HN11型线性温度传感器是一种新型半导体温度敏感器件,它是一种负温度系数(简称NTC)温度-电压转换元件。它以其良好的线性度面世,完全克服了传统的温度传感器非线性这一长久困扰仪表设计人员的难题。本质上兼容热电偶、热敏电阻器的各自优点,具有测温范围宽(-50~+200℃),温度系数高(-2mv/℃)、线性度好(±0.5%)、互换精度高(I级±0.3℃;J级±0.5℃;K级±1.0℃)、高稳定性(±0.05℃/年)等优点,同时还有0℃基准电压规范(690~710mV)的特点。一般情况下信号传输距离可达1000米以上,完全满足低温试验的要求。

根据HN11型温度传感器线性化的特点,设计了低温试验测试装置调理电路。在实际设计中,不必要采用恒流源供电,可以采用恒压源进行供电。本调理电路采用5V直流电源供电,每个温度传感器和一个43KΩ的电阻串联后并联在一起(共128路),传感器和负电源共地连接。

3.2 数据采集卡

所谓数据采集卡,是将控制器、A/D转换器等芯片安装在一块卡上,还包括相关的软件或者开发SDK,将其安装在计算机上,通过PCI总线或者USB/RS-232等通讯端口,配合专用的数据采集程序来完成数据采集的功能。现在市面上所用的数据采集卡多为高速数据采集卡,模拟输入通道最多为64路(单端),考虑到低温试验时产品较多,需要较多通道,所以选用模拟输入通道为128路(单端)的数据采集卡,该类型采集卡可以通过特殊定制来实现。

综合性能和价格因素,定制了北京优采科技有限公司的UA302(128路扩充型)数据采集卡,主要性能参数为:1)分辩率:16 bit;2)精度:0.01%(满量程);3)最高采样频率:100KHz;4)模入通道:128(单端)5)模入范围:0~10 V;6)程控增益:1倍,4倍;7)输入阻抗:>100MΩ。8)支持多语言软件开发平台。该数据采集卡采用USB通讯端口,方便与PC计算机的连接,参数和性能完全满足测试系统要求。

4 测试系统软件平台

实现测试功能的软件是该测试装置的核心部分,它采用美国NI公司的LabVIEW 8.6进行编程。LabVIEW是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言,其全称为Laboratory Virtual Instrument Engineering。传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序的执行顺序,而Lab VIEW则采用数据流编程方式,程序框图中节点之间的数据流向决定了程序的执行顺序。它用图标表示函数,用连线表示数据流向。Lab VIEW还提供了很多外观与传统仪器类似的控件,可用来方便地创建用户界面。用户界面在Lab VIEW中被称为前面板[4]。在该测试系统中,前面板利用选项卡控件进行设计,分为通道配置、数据显示、历史数据表格显示、历史数据波形显示和系统信息,分别如如图2、3、4、5所示。

使用图标和连线,可以通过编程对前面板上的对象进行控制。这就是图形化源代码,又称G(Graphics)代码。LabVIEW的图形化源代码在某种程度上类似于数据流流程图,因此又被称作程序框图代码。前面板上的每一个控件对应于程序框图中的一个对象,当数据“流向”该控件时,控件就会根据自己的特性以一定的方式显示数据,例如开关、数字或图形。

数据采集和仪器控制是LabVIEW最具竞争力的核心技术之一。NI公司提供了种类丰富的硬件设备,通过丰富的驱动程序,LabVIEW可以与任何NI提供的硬件设备通信。不仅如此,通过通用的驱动程序和接口,例如VISA、IVI、OPC、Active X和DLL等,LabVIEW几乎能与任何厂商甚至自制的硬件通信。一般来说硬件厂商在提供硬件设备的同时,总会提供一种方式与其硬件设备进行通信。硬件厂商提供的接口中最常见的是动态链接库(DLL),动态链接库可以将所有功能封装为一个个的函数,在LabVIEW中只需要去调用这些函数就行了。在该系统中,采用的方式就是调用数据采集卡生产商提供的DLL函数实现与数据采集卡的通信。图6为该测试系统的部分程序框图,它实现与数据采集卡的通信、数据采集、参数设置、数据分析和实时显示功能。

在该测试系统中,数据存储是一项非常重要的功能,在程序设计中,通过LabVIEW同步技术中的队列技术、定时循环、文件I/O函数,实现测试数据的存储,数据存储部分程序如图7所示。

在该测试系统中,需要对已经测试完成的数据进行查看和显示,在程序设计中,采用了两种方式对测试数据进行显示:方式一采用表格方式显示;方式二采用波形图方式显示,该显示方式下可以选择需要显示的通道,从而显示整个测试过程中所选择测试点温度的变化曲线。历史数据显示部分程序框图如图8、图9所示。

程序调试完成后,利用NI提供的LabVIEW应用程序工具—LabVIEW Application Builder生成可执行文件和安装包,这样在实际测试中,只需要在测试用的电脑上安装LabVIEW生成的安装文件即可。

5 系统实际使用效果

在低温试验测试系统调试完成后,对测试系统各通道进行了测试,并与标准温度源进行了比对,测试结果均在误差允许范围内。该测试系统已经在低温试验温度测试过程中进行了应用,达到了预期的效果,表1为低温试验测试中部分测试数据。

6 结束语

在研究虚拟仪器技术以及软件开发技术的基础上,使用虚拟仪器技术开发出了低温试验多通道温度采集系统,该系统具有调节采样参数,采集数据的实时显示,历史数据的查询和存储等功能,满足了实际工作的要求。

本设计大部分工作是程序的编写,所涉及的硬件部分有的是现成的,有的需要设计和定制。如需要对调理电路进行电路设计,设计完成后提供给电路板生成厂家进行生产;通过对数据采集卡的了解,根据实际情况给生成厂家提出特殊要求,制造出满足测试要求的数据采集卡,满足了低温试验测量装置的需要。

在程序设计过程中,首先设计各个子程序,测试其功能后再设计其他的子程序,所以程序调试阶段很顺利,在最后设计整个系统时,考虑了很多框架,比如主从结构,生产-消费结构。实际的主程序框架为多种结构的混合,主要由事件结构构成。

通过本设计,深刻的认识到了虚拟仪器技术是仪器发展的重要发展方向。虚拟仪器以崭新的模式和强大的功能深入人心。伴随计算机技术和信息技术的发展虚拟仪器必将拓展到各个领域,引起测控仪器的深层次变革。

参考文献

[1]国家标准.GB1984交流高压断路器[M].北京:国家质量技术监督局.

[2]连海洲,赵英俊.基于LabVIEW技术的虚拟仪器系统[J],仪器与测控,2001,(8):21-23.

[3]梁宏斌.传感技术在虚拟仪器中的应用[J].仪器仪表用户,2005,12(2):111-112.

[4]陈锡辉,张银鸿著.LabVIEW8.20程序设计从入门到精通[M],清华大学出版社,2007.7.

3.基于LabVIEW的气垫船模试验平台测试系统 篇三

液压试验台无论是在技术预研、系统调试, 还是元件检验、教育教学中都有重要作用, 其过程数据的采集意义重大。本文采用研华公司的PCI-1747U板卡设计了一套通用的液压试验台数据采集系统。

1 系统组成

本文以实现液压试验台上压力信号的实时采集为例。压力传感器选用电流型压力传感器, 输出为4~20m A电流信号, 量程则需根据系统压力进行选取。采集板卡选用研华公司的PCI-1747U, 其是一款高分辨率、高通道计数模拟量输入PCI总线卡, 通道输入方式可选择64路单端、32路差分及组合输入方式。采样模式可选择软件触发、可编程定时器触发或外部触发。输入类型为电压型, 范围可选择0-10v或0-5v。该数据采集系统组成如图1所示。

2 数据采集系统软件设计

2.1 数据采集系统整体框架

本系统主要实现两个平台的搭建, 一是数据采集平台, 二是数据分析平台。各平台的主要功能如图2所示。

2.2 程序主流程图设计

根据系统整体框架, 设计主程序流程图, 如图3。数据采集软件运行后, 测量数据实时显示;点击开始采集按钮, 实现采集数据的实时存储, 点击停止采集按钮, 停止存储数据, 存储数据的过程中, 页面依然实时显示采集数据;点击数据查询按钮, 进入“数据分析平台”, 在此平台可对历史数据进行查询显示并做基础的分析, 点击退出按钮将返回“数据采集平台”界面, 进行数据的实时显示。

2.3 触发方式及参数选择

在利用Lab VIEW对采集板卡进行编程之前, 首先要根据采样对象选择合适的触发方式。由于本系统的采样对象为低频压力信号, 故选择软件触发的方式进行编程, 由应用程序发送采集命令, 设备驱动响应命令产生硬件动作, 最终将结果返回给应用程序。

若采集的压力信号为慢变信号, 变化不快, 一秒钟采集几十次或更少即可, 结合实际需求, 在程序的WHILE循环结构中将采样周期设置为200ms, 即每秒钟采集5次压力信号。另外, 由于本系统选用的压力传感器为电流型, 故在信号引入板卡前, 需接入250欧姆电阻, 将4~20m A电流信号转换为1~5V电压信号。为保证真实反映现场信号的变化, 选择板卡的输入信号范围为0~10V。

2.4 程序框图设计

数据采集采用软件触发方式, 开始通道设置为0, 若共采样8个压力信号, 则使用8个通道, 采用差分方式, 每个通道的增益可设置为16。由于传感器输入信号经过转换, 以1-5V的电压信号被板卡采集, 程序中需要对采集到的信号进行标定, 即将电压信号转换为真实的压力信号。采集部分及传感器的标定程序如图4所示。数据存储方式选择TDMS数据存储格式进行存储, 减小数据存储空间, 有效提高工控机内存的使用率。

在程序中, 另外设计了压力曲线选择显示功能。对采集到的8个压力信号进行选择一个多个进行显示, 便于用户对某些特殊关注压力值的查看及分析。该功能程序框图如图5所示。

3 结论

随着行业的发展, 对试验台架的功能齐全性要求越来越高, 对于数据采集功能来说, 不仅要实现对现场传感器信号的实时采集, 而且要能够保证信号的抗干扰性及准确性。本文所介绍的数据采集系统使用Lab VIEW作为软件开发平台, 以PCI-1747U为硬件支撑, 采用差分输入方式减少共模干扰, 实现了数据的准确采集、显示、存储及数据分析等功能, 为用户提供了直观的数据观察。

参考文献

[1]林辉, 郭艳珠.基于Lab VIEW的测温系统设计[J].电子设计工程, 2010, 8 (18) :79-81.

4.基于LabVIEW的气垫船模试验平台测试系统 篇四

柴油机动力系统是一个复杂机械系统,其使用率高,故障频繁,故障的情况也较为复杂,正确分析故障原因,制定针对性的修理方案,是保证系统正常运行的前提。因此对柴油机综合参数进行高精度的快速测量变得非常重要。为了提高测量精度和效率,采用Lab VIEW强大的数据采集、整合、分析、显示功能,设计了一套基于Labview的柴油机综合性能测试分析系统,将试验过程中不同测试设备得到的数据整合起来进行集中显示、处理分析及评估,是全面考核和评价柴油机动、静态特性的理想测试系统[1,2,3]。

1 柴油机综合性能测试分析系统设计

柴油机综合性能测试系统主要用于对柴油机平台的性能参数进行全面测试,并对测试数据进行处理、分析及评估,为全面、准确地评价柴油机性能提供技术支撑[4,5]。

1.1 系统设计方案

该系统的设计遵循的主要原则如下:

a.以先进传感器技术、信号传输通讯及信号记录分析技术为支撑,保证系统参数测试的准确性。

b.采用全数字化、信息化技术,保证各参数的同步性、可追溯性,并具有多种后续分析处理能力。

c.系统构成采用模块化设计,具有较强的功能扩展性。

c.测试传感器的选择应满足精度高,可靠性好、性能稳定等要求。

d.系统具有良好的与外设通讯功能。

1.2 硬件设计

柴油机综合性能测试分析系统主要由传感器、机旁接口箱、适配器、信号记录分析仪及分析评估软件等构成。其构成框图见图1。

传感器部分包括Pt热电阻、热电偶、压力变送器、远传压力表、扭矩传感器、称重传感器、湿度变送器、上止点传感器、液位传感器、气缸压力传感器、光电编码器、应变片、振动与噪声传感器、尾气排放传感器、视频传感器等,通过这些传感器完成对各种温度量、压力量、转速、曲轴转角、流量、烟度、液位、轴功率、结构强度、振动噪声、轴系扭振、现场视频等状态量的检测。传感器的选型除满足量程、精度、环境条件的要求以外,还必须保证传感器的安装不能对柴油机系统工作产生影响。

适配器部分由信号放大器、滤波器、热电阻信号调理板PJ7115、热电偶信号调理板PJ7116、全桥应变模块以及电荷放大器等组成,完成对各类传感器供电、信号调理、信号转换等功能。

信号记录分析仪包括:以虚拟仪器技术集成为核心的NI计算机数据采集系统、A/D转换器、RS485/232转换接口、直显仪表等,完成对信号的采集与存储、分析计算、图形图表输出、声光报警等功能,并对试验进行组织指挥。

通过多路信号的光电隔离和A/D转换技术,实现信号的采集和动态传输;采用模块化设计,部分参数在系统二次仪表独立显示,测试数据由计算机软件实现自动存储,并可进行数据处理分析及显示。为提高系统抗干扰能力,接口板卡选择了光电隔离型,其中PXI4472及PXI6250各具有16路16位模拟量采集功能,系统具有90路稳态、64路瞬态信号在线实时采集及处理能力。

系统配有不间断电源,保证系统及试验的安全可靠。

1.3 软件设计

本系统在面板设计方面力求方便、实用、易于操作。主界面见图2。

测试系统软件设计采用Lab VIEW8.2图形化编制软件作为软件平台,利用Lab VIEW中的大量内置功能,实现了数据采集,测量分析,数据显示等功能。系统的软件设计主要由数据采集模块,数据分析模块,数据管理模块,评估模块和系统帮助模块组成。在本测试系统中,数据采集模块实现对被测信号点的数据采集,数据采集程序见图3;数据分析模块的主程序采用Lab VIEW8.2编程,能够对采集到的数据进行各参数分析;数据管理模块用来实现测试数据的存储、回放、另存以及数据文件的导入导出的功能。该模块以常规数据库浏览的方式,实现相关功能。并在柴油机开机运行后,记录台架的运行工况、运行时间以及相关的重要技术参数,用来实现柴油机技术状态的记录和追溯。评估模块通过对测试数据和辅助测试结果的综合分析,实现对柴油机状态的评估工作,出具评估报告。该数据管理系统具有接口扩展功能。系统帮助模块可以解答部分常见问题和注意事项。相关数据分析操作人员可根据需要选择测试过程中或测试完成关闭发电机系统后进行分析,相关波形可以通过事后分析程序来查看,最后将生成的报表进行打印。

2 试验测试及结果分析

图4为6135Z柴油机在转速1 500 r/min,负荷为70 kg工况下,所测得滑油压力、冷却水压力曲轴转速、输出功率、输出转矩、燃油消耗量、增压器转速、冷却水温度、滑油温度、冷却水进口温度、各排气支管排温、排气总管排温、增压器出口温度、增压器进口压力、增压器出口压力、排气背压、大气温度、大气湿度、大气压力等各种有关参数实时变化规律曲线图。

3 结论

基于Labview的柴油机综合性能测试分析系统,实现了对柴油机台架各种参数的准确测试、集中显示、处理分析及评估。通过试验发现,该系统具有人机交互界面友好、操作简单、稳定可靠、易于维护、集成度高、易于扩展等特点,测试精度和测试效果均达到设计要求,是全面考核和评价柴油机动、静态特性的理想测试系统。

摘要：基于Labview开发的柴油机综合性能测试分析系统,能对柴油机平台的性能参数进行全面测试,并对测试数据进行处理、分析及评估,为全面、准确地评价柴油机性能提供技术支撑。通过对6135Z柴油机台架进行测试,结果表明该系统具有人机交互界面友好,操作简单,稳定可靠,易于维护,集成度高,易于扩展等特点,测试精度和测试效果均达到设计要求。

关键词：柴油机,测试分析系统,LabVIEW

参考文献

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