基于LabVIEW的风机性能远程测试系统的研究

论文摘要

风机性能检测试验是风机技术研究和生产的必要环节。随着风机技术的发展,对其检测技术的要求也越来越高。现代风机性能测试正从传统人工测试向自动化测试转变。计算机技术与测试仪器技术相结合,出现了一种新的测试仪器—虚拟仪器。虚拟仪器是一种充分利用计算机资源,其功能由用户设计的具有虚拟操作面板的计算机仪器系统。虚拟仪器技术和网络通信技术相结合,使网络化虚拟仪器应运而生,信号采集、传输和处理形成一体化,不受地域、环境的限制。虚拟仪器的网络化是实现远程测试的关键技术,组建基于虚拟仪器的网络测试系统是当今测试系统发展的必然趋势。在此基础上,本文提出了利用NI公司开发软件LabVIEW构建风机性能远程测试系统的方案。本文主要分为三部分。第一部分介绍了虚拟仪器的概念、特点、组成以及与网络化虚拟仪器系统有关的网络技术,详细地介绍了LabVIEW开发环境的特点及其开发远程测试系统的构建方案;第二部分分析风机性能测试的基本原理,并在虚拟仪器技术的基础上,构建了系统的总体结构,然后根据系统设计要求完成了系统硬件设计,对传感器、数据采集卡进行了选型,设计了信号调理电路;第三部分围绕开发的系统进行讨论和研究,针对网络化虚拟仪器、远程测试系统的实现要求,以LabVIEW作为开发平台具体实现了风机性能远程测试系统的软件设计。系统采用PC-DAQ方式的虚拟仪器结构。系统主要实现两大功能:一是数据的采集,系统采用模块化的设计,将系统分为选项设置、数据采集、数据处理、试验数据等模块,各模块采用层次结构进行编程,实现数据的采集、计算、处理、存储和显示等功能,并应用最小二乘法拟合出风机性能曲线。这为网络通信的服务器端程序做好准备,是系统关键所在;二是网络通信。系统使用LabVIEW提供的网络通信DataSocket技术实现,服务器程序不直接和客户机通信,而是单独加载一个独立的DataSocket服务器,并将数据发送到这个服务器上,同时客户端也从该服务器读取数据,从而实现数据的实时传输,达到远程测试的目标。整个系统具有界面友好、操作方便、成本低等优点,同时采用DataSocket技术不用设计专门的客户端程序,系统设计主要在服务器端。系统采用了网络化和模块化的设计,这种方案简单方便,具有很大的灵活性和扩展性,可通过功能模块的扩展来开发各种应用服务程序,满足更多用户需求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 研究的目的和意义
• 1.3 国内外研究状况
• 1.3.1 风机性能测试的研究状况
• 1.3.2 测试仪器的发展状况
• 1.4 本文研究的内容和目标
• 第二章 虚拟仪器技术及相关网络知识
• 2.1 虚拟仪器简述
• 2.2 虚拟仪器系统的构成
• 2.2.1 虚拟仪器的硬件
• 2.2.2 虚拟仪器的软件
• 2.3 虚拟仪器的特点
• 2.4 虚拟仪器的开发平台
• 2.4.1 面向仪器与测控过程的图形化开发平台—LabVIEW
• 2.4.2 LabVIEW 的特点
• 2.5 虚拟仪器的网络化
• 2.6 网络体系结构和协议
• 2.6.1 网络分层和协议
• 2.6.2 TCP/IP 参考模型
• 2.7 网络化虚拟仪器系统的组建模式
• 2.8 用LABVIEW 构建网络化虚拟仪器的方案
• 2.8.1 TCP/IP 通讯VI 构建方案
• 2.8.2 DataSocket 技术构建方案
• 2.9 本章小结
• 第三章 风机性能试验的原理与测试系统的总体结构
• 3.1 风机性能试验概述
• 3.1.1 风机性能试验的原理和方法
• 3.1.2 风机的性能参数
• 3.1.3 风机的性能曲线
• 3.2 风机性能试验
• 3.2.1 风机性能测试的环境参数
• 3.2.2 风机性能测试中的结构参数
• 3.2.3 风机性能试验装置的方案及选用
• 3.2.4 风机工况调节装置
• 3.3 风机性能参数的相关计算、处理
• 3.3.1 标准状态和指定转速下的换算
• 3.3.2 风机性能曲线绘制
• 3.3.3 有因次性能曲线与无因次性能曲线的转换
• 3.4 系统设计流程
• 3.5 基于虚拟仪器的风机性能远程测试系统的总体结构
• 3.6 本章小结
• 第四章 数据采集系统的硬件设计
• 4.1 风机性能测试系统的组成
• 4.2 风机工况调节装置的设计
• 4.2.1 结构设计
• 4.2.2 步进电机的控制
• 4.2.3 步进电机的选择
• 4.3 系统测试的内容与方法
• 4.3.1 静压的测量
• 4.3.2 流量的测量
• 4.3.3 温度的测量
• 4.3.4 转速的测量
• 4.3.5 扭矩的测量
• 4.4 传感器的选用
• 4.4.1 压力传感器
• 4.4.2 差压传感器
• 4.4.3 温度传感器
• 4.4.4 转速传感器
• 4.4.5 扭矩传感器
• 4.5 信号调理电路
• 4.5.1 信号调理电路的组成
• 4.5.2 信号调理电路的设计
• 4.6 数据采集卡
• 4.6.1 数据采集卡的基本性能指标
• 4.6.2 PCI2003 数据采集卡的硬件跳线配置
• 4.7 计算机
• 4.8 DAQ 卡的驱动
• 4.8.1 LabVIEW 平台上仪器驱动的方法
• 4.8.2 PCI2003 数据采集卡的驱动
• 4.9 本章小结
• 第五章 虚拟测试系统
• 5.1 系统硬件配置
• 5.2 虚拟测试系统
• 5.2.1 虚拟仪器系统设计流程
• 5.2.2 系统的总体结构
• 5.2.3 系统主界面
• 5.2.4 系统操作流程
• 5.3 数据采集
• 5.3.1 数据采集卡的驱动实现
• 5.3.2 数据采集卡的参数设置
• 5.3.3 数据采集的实现
• 5.4 数据处理
• 5.4.1 数据计算
• 5.4.2 曲线拟合
• 5.5 试验数据
• 5.6 本章小结
• 第六章 利用DATASOCKET 技术远程测量风机的性能
• 6.1 DATASOCKET 技术
• 6.1.1 DataSocket 的构成
• 6.1.2 DataSocket 的工作方式
• 6.1.3 DataSocket 服务器管理器的配置
• 6.1.4 DataSocket 技术的主要优点
• 6.2 DATASOCKET 通信编程
• 6.2.1 LabVIEW 中的DataSocket 功能VI
• 6.2.2 编程流程
• 6.2.3 DataSocket 的连接属性
• 6.2.4 方案设计
• 6.2.5 实例说明
• 6.3 利用DATASOCKET 技术实现风机性能远程测试
• 6.3.1 创建服务器端软件
• 6.3.2 创建客户端软件
• 6.3.3 远程数据采集应用软件的使用
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简介