1雜散電流監測方案

　　早期的雜散電流測量主要是采用儀表進行，這種測量方法要耗費大量的人力，而且測量值不夠準確，無法存儲。為了克服上述缺點，人們采用以單片機為核心的智能數據采集裝置（以下簡稱智能數據采集裝置）進行測量，但由于單片機的數據采集速度有限，不能充分反映機車運行高峰時極化電壓的變化趨勢。不僅如此，智能數據采集裝置設計開發周期較長，不適合于現場維護人員開發。

　　虛擬儀器技術是儀器儀表技術發展的最新階段，代表了現代測量技術的發展方向。虛擬儀器的功能主要由軟件來實現，性能的改進和功能的擴展只需更新相關軟件設計，因此研發周期大大縮短。

　　虛擬儀器硬件具有良好的可靠性，具有較高的采集速度。

　　HS801是一款由英國Tiepie公司開發的虛擬儀器。該儀器具有2個模擬輸入通道和1個模擬輸出通道，通過并口與計算機相連。HS801的最大采樣速率為100 M Hz， A/ D轉換具有8位的分辨率，輸入范圍是0. 1 80 V （滿刻度） ，存儲容量為32 K/通道或64 K/通道。HS801支持測量數據的存儲。因此， HS801完全能夠滿足雜散電流監測的需要。

　　結合雜散電流的特點和工程測試要求，設計了基于HS801的雜散電流自動監測系統，系統結構如1雜散電流自動監測系統結構圖。

　　該監測系統由參比電極、結構鋼測試端子、鋼軌測試端子、接線盒、測試電纜、變電所測試箱、HS801硬件、筆記本電腦等構成。HS801硬件和筆記本電腦構成了移動式雜散電流監測裝置。該系統在車站變電所內安裝變電所測試端子箱，將車站區段內的參比電極端子和測試端子用電纜接至接線盒，再由統一的測試電纜引至變電所測試端子箱內的連接端子。實測時，移動式雜散電流監測裝置分別在每個變電所進行雜散電流測試及數據處理。虛擬儀器HS801的CH1通道監測接觸電壓， CH2通道監測極化電壓。

　　2基于虛擬儀器HS801的雜散電流監測軟件

　　雜散電流監測軟件通過調用動態鏈接庫函數對HS801進行二次開發來實現。

　　動態鏈接庫（ DLLs）是一些編譯過的可執行代碼模塊，后綴為。 Dll.在創建Windows程序時，鏈接過程并不把DLLs文件連接到程序上，直到程序運行并調用一個DLLs中的函數時，該程序才要求這個函數的地址，此時Windows才在DLLs中尋找被調用函數，并把它的地址傳送給調用程序。采用這種方法， DLLs達到了代碼復用的極限。

　　2. 1 HS801的動態鏈接庫

　　HS801的DLL程序庫是基于Windows操作系統的動態鏈接庫。這些程序包包括標準的庫文件，庫文件組成了控制數據采集和數據存儲的許多子程序，包括初始化示波器硬件、啟動采集、終止采集等。庫函數主要有13類，其中與雜散電流監測軟件相關的函數主要有：

　　（ 1）啟動與關閉儀器。主要包括初始化儀器硬件、關閉儀器等函數。其中初始化儀器硬件可以設置儀器設備默認值、配置存儲器、獲得校正常數等，而關閉儀器可以釋放所有被配置的資源和存儲器。

　　（ 2）獲取儀器信息。通過儀器可獲取日期、儀器序列號、靈敏度、分辨率、最大采樣頻率、最大記錄長度、方波發生器、函數發生器等函數。

　　（ 3）啟動測量。主要是啟動測量函數。用戶可通過控制啟動測量函數將硬件測量數據傳送到計算機內存。

　　（ 4）重新獲取數據。主要包括獲取測量數據、獲取所有二進制測量數據、獲取所有數字輸入值等函數。用戶可通過控制這一類函數將內存中數據傳送到應用程序的存儲器中。

　　（ 5）控制輸入分辨率。主要包括設置分辨率、獲取當前輸入分辨率等函數。

　　（ 6）控制所測量的通道。主要包括獲取測量模式、設置測量模式等函數。

　　（ 7）控制時基。主要包括獲取記錄長度、設置記錄長度、獲取當前采樣頻率、獲取外部時鐘狀態等函數。

　　（ 8）控制模擬輸入通道。主要包括獲取當前輸入靈敏度、設置輸入靈敏度、獲取自動范圍、設置自動范圍等函數。

　　2. 2雜散電流監測軟件的開發

　　該軟件主要包括初始化儀器、數據采集、數據動態存儲、數據分析以及關閉儀器等幾部分。軟件流程圖如2所示。

　　（ 1）初始化儀器。初始化過程通過調用動態鏈接庫中的函數，實現對儀器的常規設定。初始化對HS801的穩定工作是極其重要的。

　　（ 2）數據采集與波形顯示。當測量鍵按下后，計算機啟動HS801進行數據采集。HS801會將采集來的數據放到硬件的緩存中。當Delphi通過并口向硬件發出啟動測量命令時，數據才被傳送到計算機。本軟件通過Delphi中的Timer控件實現數據傳送，每隔一定時間執行一次啟動測量命令。

　　采集的數據以波形的方式顯示。首先，確定軟件使用者選用的測量通道以及圖形繪制的方式（即僅繪制通道一，僅繪制通道二或兩通道皆畫）。然后，根據采樣長度設定繪圖控件的內部坐標。為使繪制過程簡單，將坐標橫軸的長度和采樣長度保持一致。最后，調用Delphi中繪圖命令繪制圖形。

　　以通道一的波形繪制為例。繪圖筆顏色為檸檬色，對應通道一波形，設定繪圖控件PaintBox坐標系中X軸長度為512（通道一的采樣長度為512）。

　　然后將首點移到顯示原點（即控件左側中間位置）后，通過循環逐一調入數據，使用Delphi中LineT o方法將采樣點一一連線，生成波形。

　　（ 3）數據存儲與分析。本軟件采用了數據實時存儲，將數據存儲到一個Excel文檔中。M icrosoft Office中的Excel處理數據的能力已基本能滿足本軟件的使用要求，因而，本軟件數據分析由Excel完成。

　　（ 4）關閉儀器。釋放動態鏈接庫和關閉程序。

　　本著誰分配誰釋放的原則，關閉儀器是必須要進行的步驟。如果用戶沒有關閉儀器，則會出現無法關閉或者內存地址錯誤等一系列問題。

　　3結語

　　現場應用表明， T iepie公司的H S801硬件具有良好的可靠性，完全能夠滿足雜散電流監測的現場要求。筆者開發的雜散電流監測軟件不僅可以用于研究和實驗，而且可應用于現場監測。

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