基于虚拟仪器技术的矿用通风机性能测试系统研究

摘要

风机正常、经济的运行对保证矿井安全生产有重要意义，受现场条件限制，在风机测试过程中不容易指挥、协调，测试技术性强且过程较繁杂。测试过程中，最主要却又是最不容易迅速有效测定的是风机风量参数值，通常在通风机现场性能测试过程中主要以风速传感器测风量。为了改善当前风机测试繁琐复杂、难度大、误差大、耗费大量人力的现状，本文基于51单片机和LabVIEW开发平台设计了一套自动化风机性能测试系统。
　　测试系统主要以静压差法测风原理为依据测得风量，再辅以各种传感器测得风机性能参数值，最后利用计算机进行数据处理、存储、显示、绘图。整个测试系统主要分为两部分:下位机数据采集子系统、上位机虚拟仪器子系统。数据采集系统以51单片机为控制核心，利用高精度传感器，对风机的多个特征参数进行检测，利用数码管进行实时显示，同时利用RS232通信将采集到的参数值传输给上位机（虚拟仪器）;利用虚拟仪器的开发语言LabVIEW编写了虚拟仪器部分，可进行数据实时显示、自动处理、绘制曲线，且应用程序界面操作直观、方便。为了验证系统性能，在现场对测试系统进行实验，结果表明系统测试结果可靠、性能稳定，且绘制曲线美观、省时、省力、失真度小，符合风机测试的要求。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 论文研究的背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 风机性能测试技术的发展

1．2．2 风机测试仪器的发展

1．3 论文研究的主要内容和意义

1．3．1 论文研究的主要内容

1．3．2 论文研究的主要意义

1．4 技术路线

2 矿用通风机性能测试的基本原理和虚拟仪器技术

2．1 矿用通风机性能测试的基本原理

2．2 矿用通风机性能测定的基本参数

2．2．1 矿用通风机风量的测定方法

2．2．2 大气参数的测定方法

2．2．3 通风机静压的测量方法

2．2．4 通风机输入功率的测定方法

2．2．5 通风机效率的测定方法

2．3 风机性能参数的换算以及特性曲线的绘制

2．3．1 风机性能参数的换算

2．3．2 风机性能曲线绘制

2．4 虚拟仪器概述

2．4．1 虚拟仪器系统的构成’

2．4．2 虚拟仪器的硬件

2．4．3 虚拟仪器的软件

2．4．4 虚拟仪器的特点

2．5 测试系统的设计流程

2．6 测试系统的总体结构

2．7 本章小结

3 静压差测风量理论及实验

3．1 静压差测风理论

3．2 实验验证方法

3．2．1 实验原理

3．2．2 实验装置

3．2．3 实验过程

3．3 实验数据分析

3．4 本章小结

4 测试系统硬件设计

4．1 测试系统的硬件结构

4．1．1 虚拟仪器测试系统的硬件结构

4．1．2 下位机数据采集系统的硬件结构

4．2 传感器的选择

4．2．1 传感器原理

4．2．2 压力传感器的选择

4．2．3 差压变送器的选择

4．2．4 温湿度传感器的选择

4．3 A／D芯片的选择

4．3．1 A／D转换的原理

4．3．2 A／D芯片的选择

4．4 单片机的选择

4．4．1 单片机简介

4．4．2 STC89C52RO简介

4．5 实时显示模块

4．6 USB转串口通讯模块

4．7 计算机

4．8 本章小结

5 虚拟仪器系统软件设计

5．1 虚拟仪器软件开发平台

5．1．1 面向仪器与测控过程的图形化开发平台——LabVIEW

5．1．2 编程软件的选择

5．2 数据采集系统驱动程序的主程序设计思想

5．2．2 数模转换模块

5．2．3 数码管实时显示模块

5．2．4 串口中断模块

5．3 虚拟仪器上位机程序设计

5．3．1 系统的总体结构

5．3．2 系统登录界面

5．3．3 系统主界面

5．3．4 系统操作流程

5．3．5 数据采集和数据导入

5．3．6 数据计算

5．4 本章小结

6 现场试验与误差分析

6．1 测试方案和方法

6．1．1 测试方案

6．1．2 两种测试方法

6．2 测试数据分析

6．2．1 原始数据分析

6．2．2 处理后数据分析

6．3 曲线绘制

6．4 本章小结

结论

参考文献

作者简历

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