基于虚拟仪器平台的检测系统开发及信号处理方法的应用研究

摘要

采用虚拟仪器技术,计算机技术与仪器技术相结合的产物,代表了仪器的最新发展方向,它把传统仪器中的某些硬件乃至整个仪器都用计算机软件替代,这样不仅可以节省硬件开支,而且缩短了研发时间,减小了设计难度.在众多的开发平台中,我们选择NI公司开发的图形化开发平台LabVIEW,这种平台的采用,使得设计者很容易构建复杂虚拟仪器测控系统.论文探讨了虚拟仪器应用研究的新方向,即虚拟仪器开发平台的功能扩展和基于虚拟仪器技术的应用程序开发.通用数据采集卡驱动程序开发就是针对虚拟仪器开发平台的功能扩展方面的研究.NI公司的数据采集卡系列相对比较昂贵,很多用户希望采用低价位同型的通用数据采集卡,但LabVIEW对于非NI公司产品是不支持的,所以与开发LabVIEW兼容的通用数据采集卡驱动程序是非常有必要的.在设计中我们充分利用LabVIEW平台的开发性,通过CIN调用代码接口节点、CLFN调用库函数节点及直接利用LabVIEW中In Port,Out Port控件三种方案,通过编制相应软件很好地解决通用数据采集卡驱动程序开发问题.本论文还介绍了利用虚拟仪器技术开发的两个应用实例,油品含水量智能检测系统设计是基于虚拟仪器平台的应用系统开发方面所做的研究,研究主要涉及如何充分而合理利用虚拟仪器平台的功能控件构建一个集信号采集、存储、分析和处理为一体的测试系统,油品含水量智能检测系统设计,为在这方面的研究提供了一个很好的研究对象.我们采用射频电容法测量油品中的含水量.由于电容传感器存在交叉灵敏度问题,为了解决交叉灵敏度对测量产生的影响,我们引入了多传感器信息融合技术.油品含水量智能检测系统具有测量精度高,操作简便,抗干扰能力强等众多优点.把虚拟仪器技术和信息融合技术这两项新技术有机地结合,应用于油品含水量检测,在国内尚无先例,处于领先水平.轧机振动在线监测系统设计是针对信号、数据处理方面开展的研究.在轧机振动监测系统设计中,使用了多种信号、数据处理方法,使基于虚拟仪器技术的检测系统具有强大信号、数据分析处理能力这一优势得以充分的体现.

目录

文摘

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第一章绪论

§1.1 课题来源及研究意义

§1.2 虚拟仪器技术应用研究内容和目的

1.2.1 虚拟仪器开发平台的功能扩展

1.2.2 基于虚拟仪器平台的应用系统开发

§1.3 本论文所做的研究工作

1.3.1 通用数据采集卡的驱动程序开发

1.3.2 油品含水量检测系统开发

1.3.3 轧机振动在线监测系统中的信号分析

第二章虚拟仪器技术

§2.1 虚拟仪器技术概述

§2.2 虚拟仪器与传统仪器的比较

2.2.1 “测试集成”和虚拟仪器库

2.2.2 用户有更高的参与性

2.2.3 可充分利用计算机技术的成果

§2.3 虚拟仪器的硬件

2.3.1 虚拟仪器测试系统的组成

2.3.2 虚拟仪器的仪用总线

§2.4 虚拟仪器的开发软件

2.4.1 虚拟仪器的开发语言

2.4.2 图形化开发平台LabVIEW

第三章通用数据采集卡的驱动程序开发

§3.1 引言

§3.2 利用CIN代码接口节点开发驱动程序

3.2.1 在LabVIEW中创建CIN节点

3.2.2 采用CIN节点开发通用采集卡驱动程序

§3.3 采用CLFN(Call Library Function Node)调用库函数节点开发通用采集卡驱动程序

3.3.1 数据采集动态链接库(DLL)的建立

3.3.2 在LabVIEW中对DLL的调用

§3.4 直接用LabVIEW中的In Port，Out Port实现数据采集

第四章基于虚拟仪器平台的检测仪系统开发

§4.1 油品含水量检测仪简介

4.1.1 油品含水量常用检测方法

4.1.2 射频电容法的测量原理

4.1.3 曲面拟合算法的应用

§4.2 硬件设计

4.2.1 传感器

4.2.2 测量放大电路

4.2.3 数据采集部件

§4.3 软件设计思路

4.3.1 检测过程

4.3.2 检测仪软件设计方案

§4.4 基于LabVIEW平台的水分检测仪系统设计

4.4.1 温度、水分电压采集与存储程序

4.4.2 采集信号及相关信息的回放

4.4.3 曲面方程系数获取及相关处理

4.4.4 实际测量油品含水量测量仪

§4.5 实验数据分析及结论

4.5.1 不同数据处理方法比较

4.5.2 数据融合前后温度稳定性比较

4.5.3 采用虚拟仪器技术的优势

第五章基于虚拟仪器平台监测系统中的信号分析

§5.1 轧机振动故障监测系统简介

§5.2 数字信号处理分析技术

§5.3 机械设备监测及故障诊断技术

§5.4 基于虚拟仪器技术的轧机在线监测系统开发

5.4.1 轧机滚动轴承的监测及故障诊断原理及方法

5.4.2 监测系统的组成

5.4.3 轧机在线监测系统及信号分析的软件设计

结束语

参考文献

攻读硕士期间发表论文情况

致谢