基于虚拟仪器水泵性能参数检测系统的设计与实现

摘要

水泵性能参数检测技术对于水泵基础理论的研究和发展、水泵性能的改进、水泵设计方法的完善等都有着极其重要的作用，因此，水泵性能参数检测系统的研究已经成为工业界广泛关注的课题之一。目前，国内水泵性能参数检测系统的检测精度低、实时性和可靠性较差，很多还是传统的半自动化形式，与国外相比，技术水平相对落后。
　　 本文正是针对这种情况，对水泵性能参数检测的原理及方法进行研究和分析，应用虚拟仪器技术，设计了基于虚拟仪器的水泵性能参数检测系统。
　　 本文首先分析了虚拟仪器技术的现状和发展，以及水泵性能参数检测技术的国内外研究现状和趋势，对虚拟仪器的构成形式及其特点进行了探讨。然后着重研究了水泵性能试验、汽蚀实验的原理及方法，构建了水泵性能试验台，对扬程、流量、轴功率等的测试原理与测量方法进行了深入的研究。构建了基于虚拟仪器的水泵性能参数检测系统的整体结构，对各部分的功能进行了分析。其次对系统的硬件和软件系统进行了设计，硬件结构方面主要由信号调理电路、数据采集卡等构成，由传感器输出的信号经过信号调理电路、数据采集卡进入计算机，进行数据的采集和处理。软件设计方面采用数字滤波法来提高水泵性能参数的检测精度、采集稳定性和可靠性。针对系统采集到的数据是离散的，本文研究了基于最小二乘法的分段三次曲线拟合方法来实现数据的拟合，从而画出特性分析曲线。针对流量控制系统具有非线性、时变性以及不确定性的特点，本系统采用将PID控制和模糊控制相结合的方法，构建一种模糊PID算法，应用在流量控制系统中，试验结果表明，该算法具有超调量小、稳定性好、响应速度快的特点。
　　 最后本文完成了基于虚拟仪器开发平台LabVIEW的系统界面设计。系统建成后，对某型号水泵进行性能参数检测试验，并对采集到的数据进行处理和分析。