矿井通风机检测虚拟仪器及误差补偿方法研究

摘要

通风机作为矿井生产的关键设备，其性能和工作状态直接关系到工作人员的人身安全、设备运行的经济性和矿山安全生产。利用虚拟仪器技术对通风机主要性能参数进行检测，补偿测试环节产生的误差，对保证通风机检测的准确性和有效性具有重要意义。
　　论文根据煤矿在用通风机安全检测检验规范，采用虚拟仪器技术研制了基于USB总线的矿井通风机检测虚拟仪器。论文对矿井通风机检测的主要参数进行了研究分析，确定了包括对风量、风压、温度、湿度、功率等主要参数的测量方法和测点布置。根据煤矿生产现场环境要求，综合对比分析不同结构虚拟仪器的特点，确定了基于USB总线的硬件方案，完成了相应传感器和数据采集卡的选型，设计了仪器所需要的调理电路。以LabVIEW为开发平台，采用模块化的设计方法开发了通风机性能检测虚拟仪器软件，实现对通风机主要性能参数的检测。
　　论文对所设计的矿井通风机检测虚拟仪器的硬件和软件进行了误差分析。结合所选传感器的工作原理和特性参数，分析了压力、温度、湿度和功率等传感器误差产生原因和类型。调理电路主要根据传感器输出信号的类型和采集卡输入信号类型完成必要的信号I/V变换、光电隔离和滤波处理，针对所设计的调理电路的原理，分析了信号在变换和滤波过程中误差产生的原因。根据NI-USB6221数据采集卡基本组成和性能指标，分析了采集卡误差产生的原因。
　　论文采用实验的方法，通过给定标准量对所设计的虚拟仪器的静压、全压、温度、湿度、大气压力以及功率通道进行测试，得到仪器各通道的测量数据。对测量数据与给定标准量进行对比分析和误差计算，采用不同的拟合算法得到测量值和给定标准量的函数关系，通过对比不同拟合算法的相关系数和标准差，确定以相关系数最大、标准差最小拟合效果最佳的函数作为该通道的误差补偿函数，并以此函数对该通道测量数据进行修正。

目录

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 同类技术研究现状

1.3 本文研究内容

1.4 小结

2 通风机主要性能参数与测试方法

2.1 通风机性能检测需求分析

2.2 主要性能参数与测试方法

2.3 本章小结

3 通风机性能检测虚拟仪器设计

3.1 虚拟仪器硬件平台构建

3.2 虚拟仪器软件设计

3.3 本章小结

4 虚拟仪器硬件和软件误差分析

4.1 传感器的误差分析

4.2 信号调理电路误差分析

4.3 数据采集卡误差分析

4.4 仪器软件误差分析

4.5 本章小结

5 误差理论与补偿方法

5.1 误差的基本概念

5.2 误差补偿方法

5.3 本章小结

6 通风机性能检测虚拟仪器的误差补偿

6.1 实验方法与数据获取

6.2 测试数据误差分析与补偿

6.3 本章小结

7 结论

7.1 结论

7.2 展望

致谢

参考文献