虛擬儀器在位移測試系統中的應用

摘要：隨著位移測試系統日益復雜的發展和虛擬儀器的應用擴大化，文中以虛擬儀器作為技術平臺，利用LabVIEW軟件編寫程序，設計液壓系統位移測試系統。介紹測試系統的硬件組成及設計過程，給出其編寫的程序框圖和直觀的前面板圖，系統具有很強的可擴展性，該測試系統可以實現位移信號的數據采集、傳送、存儲、調用、分析和顯示。并且通過現場試驗表明此系統具有較強的實用性、可靠性和操作方便。能夠滿足教學、工業的需要。
關鍵詞：虛擬儀器；LabVIEW；測試系統；位移

位移測試技術在工業生產中有著廣泛的應用。位移檢測是機械量檢測的基礎，將機械量轉化成位移量來檢測是機電一體化技術的重要組成部分之一。對位移的檢測不僅為提高產品質量和生產安全提供了重要數據，同時也為其他參數的檢測提供了基礎。在液壓試驗臺中，傳統的靜態電液測量控制方式無法滿足現在液壓系統在性能、操作、在線監測和故障診斷方面的有求，所以在線監測以及分析系統的開發顯得尤其重要。為了保證系統的穩定、準確以及低事故運行，本文開發了位移測試系統，能夠實時顯示其位移波形兵，還能夠對其進行信號處理。

1 虛擬儀器及LabVIEW介紹
虛擬儀器(簡稱VI)由硬件設備與接口、設備驅動軟件和虛擬儀器面板組成。通過底層設備驅動軟件與真實的儀器系統進行通訊，并以虛擬儀器面板的形式在計算機屏幕上顯示與真實儀器面板操作元素相對應的各種控件。用戶用鼠標操作虛擬儀器的面板就如同操作真實儀器一樣真實與方便。
測試軟件是虛擬儀器的核心。IabVIEW是NI公司推出的一款豐富而又簡潔的虛擬儀器開發軟件，為一種圖形化編程語言。利用其強大的圖形化編程環境，使用可視化的技術，從控制模塊上選擇所需要的對象，放在虛擬儀器的前面板上。利用計算機強大的計算能力和虛擬儀器開發軟件功能強大的函數庫可以極大提高虛擬儀器系統的數據分析處理能力，節省開發時間。

2 位移測試系統的硬件構成
本文以液壓試驗臺作為測試平臺，由液壓動力源和電氣控制系統組成。其液壓動力源由動力油泵和動力執行裝置油馬達組成。將虛擬儀器與液壓實驗臺相連接，選擇好工況、測點，安裝好位移傳感器，并調試處理好后便可開始采集數據。對液壓試驗臺齒輪泵的軸向位移進行測試。硬件組成如圖1所示。

2．1 傳感器的選擇
實現位移測量的關鍵是信號的轉換即傳感器的選用。本文針對信息獲取實驗臺液壓回路在正常工況下齒輪泵進行軸向位移信號采集，并對信號進行波形顯示和分析。做出隨時間變化的波形曲線，通過波形顯示和分析結果，從而驗證本位移測試平臺數據顯示程序的正確性和有效性。

本系統中，位移傳感器選用電渦流位移傳感器CWY-DO-504，量程4 mm，探頭φ14 mm。這是一種將機械位移或振動幅度轉換成電信號輸出的非電量電測裝置。給旋轉軸等轉動體的動態測量帶來方便，探頭可在水、油等介質中工作。在進行位移測量時，其位移信號的調理采用與之配套的位移信號調理器。本檢測系統可以將位移量轉換成電壓信號供數據采集卡。在執行機構帶動位移傳感器運動時可以進行電壓信號的采集，最后通過標定將電壓信號轉換成相應的位移信號，實現位移的測量。其形狀如圖2所示。