攝譜儀表在熱阻尼情態區間數據勘驗體系運用
PWM脈沖發生器工程上LabVIEW7.1可以利用三種方式產生用于測試激勵或仿真的虛擬信號源。基本函數發生器模板,可產生4種基本正弦波函數、三角波、方波、鋸齒波波形等常見信號波形,而信號的幅度、頻率、相位都可以通過儀器前面板實現調節;多頻波形發生器,可產生由若干不同頻率正弦波組成的多頻波形;而利用函數波形發生器,就可以根據需要產生任意函數波形。
在熱電阻動態時間常數測試系統中需要一個定周期(T=0.1ms),脈沖寬度分別為tW1=0.2ms與tW2=0.8ms的PWM脈沖信號,利用LabVIEW7.1函數波形發生器產生所需要的PWM信號,然后通過PCI數據采集卡的D/A通道轉換成模擬電壓信號輸出,再經過緩沖級后,由V/I變換電路轉換成被測熱電阻的PWM恒流源激勵信號。
數據采集數據采集卡的功能是將現場數據采集到計算機或將計算機數據輸出給受控對象,具有使用簡單、成本低的優點。
本系統開發直接采用來自美國NI公司(NationalInstruments)生產的型號為PCI-MIO-16E-4的數據采集卡進行硬件集成,這是一款性能優良、適用于PC機的數據采集卡,能夠完成測試信號采集、數字信號的模擬輸出以及定時、計數等具體功能。
該數據采集卡具有16個獨立模擬輸入量通道,允許構成8路模擬差分輸入接口、2個模擬量輸出通道、8個數字量I/O口、2個24位的計數器可以滿足定時功能的需要,支持模擬、數字觸發方式;單通道最大采樣率為500kS/s,分辨率為12位。NI公司為其數據采集產品的開發提供了友好的NI-DAQ驅動軟件,利用驅動軟件就可以方便的進行對DAQ卡的連接、操作與資源管理。
信號調理電路信號調理電路主要是將測量信號轉換成PCI數據采集卡能夠接收的信號。為提高系統的檢測信噪比(S/N),采用同步檢測電路實現對檢測信號VT的提取,經同步檢波(采樣)和保持變成直流量的測量信號,再經放大調零和必要的低通濾波電路,系統輸出V0(t)即反映了熱電阻RT的時間響應特性。
系統軟件組成LabVIEW是一種圖形化易于編程的虛擬儀器開發軟件工具,軟件編程是開發虛擬儀器測試系統的關鍵所在。系統使用NI公司2004年推出的LabVIEW7.1版本作為軟件開發工具,以配置WindowsXP操作系統的個人計算機(PC)為硬件支持,構建測試系統的軟件平臺。通過對用戶圖形界面的操作來實現對儀器功能的使用,利用LabVIEW7.1直觀的圖形顯示功能,達到用戶操作界面友好、使用方便的效果。
信號調理電路輸出的測量信號通過數據采集卡進行數據采集、建立數據文件,然后通過數據處理子程序實現對采集的數據分析處理,在實時顯示采集數據通過脈沖寬度調制(PWM)恒流源激勵測量熱電阻的動態響應特性的方法,在實踐上具有簡單易行的特點,其測量結果更能實際的反映熱電阻動態響應時間常數的真值。
針對虛擬儀器技術在國內應用領域正在深入推廣,利用NI公司推出的虛擬儀器軟件LabVIEW7.1作為一種便捷的圖形化程序開發工具,通過LabVIEW7.1版本集成的強大測試數據分析處理功能,本文采用等效電路法進行熱電阻動態時間常數的測試方案,不但能夠在同一次測量中滿足獲取國標與國際電工委員會IEC所要求的0.5的測量數據,還能同時給出0.1與0.9的數據以用于工程實際選用時作為參考參數。測試系統方案具有結構緊湊、軟件升級方便的特點,在生產過程中表現出更大的靈活性。
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