labview软件的液压测试系统设计(附件)
本课题研究的是基于LabVIEW软件的液压测试系统设计，通过查阅文献资料了解到现有的液压测试系统测量精度低并且受人为因素影响较大。此外，本课题还论述了液压测试系统信号分析的基本理论。课题以NI公司的LabVIEW软件为开发平台，整个测试系统包括硬件和软件两个部分硬件为计算机、数据采集卡和传感器；软件为首页、数据采集、压力检测、流量检测、频域和时域分析、数字滤波、数据保存和读取。最后，限于现有条件，只对所开发的系统进行仿真测试，结果显示这套系统是可行的。关键词 LabVIEW，数据采集，液压测试，信号分析
目 录
1 绪论 1
1.1 液压测试系统的现状 1
1.2 虚拟仪器简介 1
1.3 LabVIEW简介和特点 4
1.4 研究内容 5
2 液压测试系统的原理及组成 5
2.1 传感器 5
2.2 数据采集卡 11
3 LabVIEW软件程序设计和测试 14
3.1 软件程序总体设计 14
3.2 数据采集 16
3.3 压力检测 17
3.4 流量检测 18
3.5 报警子VI 19
3.6 频域与时域分析 20
3.7 数字滤波 23
3.8 数据的保存 24
结 论 26
致 谢 27
参考文献 28
1 绪论
1.1 液压测试系统的现状
液压传动技术有许多优点，如调速范围大以及运行均匀平稳等特点，因此这项技术在许多领域被广泛应用，尤其是在工业领域，近年来，这项技术发展迅猛。但为保证液压系统的平稳运行并且让整个系统运行高效，我们要对其中的液压元件进行检测。
液压传动的数据检测来自很多方面：液压系统的性能优良很大程度上由液压元件决定，同时液压系统出现的故障也会影响其性能。因此，液压系统在被实际使用前都要对其性能进行测试；液压元件的性能测测主要有以下几个方面：液压回路的压力、流量检测、液压泵的效率检测，各回路的温度检测，液压阀的启闭特性等等。在液压系统的调试和使用环节也要对其进行检测。研 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
究这些特性，需要检测许多数据，包括流量、速度、温度、效率等，传统的检测方法是在相应位置布置相关仪表，用人工读取的方法来获得数据，进而分析，这种传统方法精度低，跟不上时代且容易出错。
因为流体本身的特性，如传递的平稳性和静压性,再加上一个元件的故障将会导致其他元件发生故障，这使得液压系统发生故障具有扩大的性质。液压系统出现故障前的征兆很难被机器自动检查出来,再加上人的感官和经验很去判断，因此这些都给故障诊断和状况监测带来困难。怎样对液压系统进行实时监测,怎样确保这些液压元件平稳、高效的运转,是技术人员面临和需要解决的问题。尤其是大型设备，发生故障后，如何快速找到故障发生点往往很困难。实时监测液压系统各工况并且采集到关键部位的数据进行分析，尽早的预知要发生故障的元件并找到相关解决方法，这对液压系统的平稳高效运行有着重要意义。
1.2 虚拟仪器简介
1.2.1 虚拟仪器概念的引入
虚拟仪器(Virtual instrument)是将高性能的模块化硬件和高效灵活的软件相结合，用来完成各种测量测试任务的应用[1]。虚拟仪器诞生于1986年，距今已有三十多年历史，在这些年中，它为为提高产品的质量，缩短产品的设计周期，提高产品的研发和生产效率等等方面做出了卓越贡献。因此许许多多的工程师已将LabVIEW图形化编程软件深深融入到产品开发设计周期的相关环节。将虚拟仪器和传统液压测试平台相连，将计算机所采集到的数据进行分析，并将结果分享给其他用户，有利于大幅度提高生产效率。LabVIEW中的VI把计算机元件（如：微处理器，内存卡，显示器等）和仪器硬件（如：A/D转换器、D/A转换器、定时器、数字I/O等）高效的融合在一起，通过软件程序对所采集的数据进行分析处理。典型的VI系统如图11所示。
图11 典型的VI系统
1.2.2 虚拟仪器结构的几种形式
GPIB 总线是一种早期的并行总线，是计算机与传统仪器连接的纽带，但是它的传送速度过慢，已逐渐被淘汰，但是一般使用这种总线的仪器它们的保有量较大。只有在考虑到与其他测试系统的兼容性时，才会考虑这种总线方案，一般情况下是极少使用到的。
USB 总线还处于起步阶段，今后可能会应用于一些低端应用上。由于其不能将不同的USB仪器同步，因此它不会被用来测试复杂的仪器。
IEEE1394 总线正处于研发阶段，主要应用于图像传输领域，和USB总线一样，也不能将不同仪器同步，因此也不提倡用来组建复杂的虚拟仪器系统[2]。
VXI 总线问世于1988 年，距今已有三十年历史，它的特点是种类丰富繁多，但缺点是总线的传输速度远远落后于如今计算机总线的传输速度，而且现如今计算机的总线的传输速度还在不断增长，因此这种类型的总线不利于充分利用计算机上丰富的资源，已逐渐被淘汰。
1.2.3 虚拟仪器的优点
虚拟仪器通过软件程序这一关键部分将计算机及其元件与传统仪器硬件结合起来，进而可以发挥计算机强大的数据处理能力，并通过软件将所采集大的数据进行显示、分析处理以及保存和读取。计算机上图形化的前面板就相当于传统仪器的面板，前面板采用计算机强大的图形环境并应用可视化的图形编程语言，进而大大压缩仪器的体积和成本[3]。前面板上具有与传统仪器相似的按钮、量表、指示灯及其他控制和显示元件。实际操作时，操作人员只需轻松地动动鼠标，敲敲键盘就可完成测试工作，极大地简化了测试任务。纵观发展史，液压测量仪器从最开始的模拟仪器到后来的智能仪器再到现如今的虚拟仪器，实现了巨大发展。由于计算机性能每年都在发展，且发展势头迅猛，传统仪器已越来越跟不上它的发展节奏，让仪器厂家获得较高的更新的速率。除上述优点之外，与传统仪器相比，虚拟仪器还有以下几个方面的优势：
目 录
1 绪论 1
1.1 液压测试系统的现状 1
1.2 虚拟仪器简介 1
1.3 LabVIEW简介和特点 4
1.4 研究内容 5
2 液压测试系统的原理及组成 5
2.1 传感器 5
2.2 数据采集卡 11
3 LabVIEW软件程序设计和测试 14
3.1 软件程序总体设计 14
3.2 数据采集 16
3.3 压力检测 17
3.4 流量检测 18
3.5 报警子VI 19
3.6 频域与时域分析 20
3.7 数字滤波 23
3.8 数据的保存 24
结 论 26
致 谢 27
参考文献 28
1 绪论
1.1 液压测试系统的现状
液压传动技术有许多优点，如调速范围大以及运行均匀平稳等特点，因此这项技术在许多领域被广泛应用，尤其是在工业领域，近年来，这项技术发展迅猛。但为保证液压系统的平稳运行并且让整个系统运行高效，我们要对其中的液压元件进行检测。
液压传动的数据检测来自很多方面：液压系统的性能优良很大程度上由液压元件决定，同时液压系统出现的故障也会影响其性能。因此，液压系统在被实际使用前都要对其性能进行测试；液压元件的性能测测主要有以下几个方面：液压回路的压力、流量检测、液压泵的效率检测，各回路的温度检测，液压阀的启闭特性等等。在液压系统的调试和使用环节也要对其进行检测。研 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
究这些特性，需要检测许多数据，包括流量、速度、温度、效率等，传统的检测方法是在相应位置布置相关仪表，用人工读取的方法来获得数据，进而分析，这种传统方法精度低，跟不上时代且容易出错。
因为流体本身的特性，如传递的平稳性和静压性,再加上一个元件的故障将会导致其他元件发生故障，这使得液压系统发生故障具有扩大的性质。液压系统出现故障前的征兆很难被机器自动检查出来,再加上人的感官和经验很去判断，因此这些都给故障诊断和状况监测带来困难。怎样对液压系统进行实时监测,怎样确保这些液压元件平稳、高效的运转,是技术人员面临和需要解决的问题。尤其是大型设备，发生故障后，如何快速找到故障发生点往往很困难。实时监测液压系统各工况并且采集到关键部位的数据进行分析，尽早的预知要发生故障的元件并找到相关解决方法，这对液压系统的平稳高效运行有着重要意义。
1.2 虚拟仪器简介
1.2.1 虚拟仪器概念的引入
虚拟仪器(Virtual instrument)是将高性能的模块化硬件和高效灵活的软件相结合，用来完成各种测量测试任务的应用[1]。虚拟仪器诞生于1986年，距今已有三十多年历史，在这些年中，它为为提高产品的质量，缩短产品的设计周期，提高产品的研发和生产效率等等方面做出了卓越贡献。因此许许多多的工程师已将LabVIEW图形化编程软件深深融入到产品开发设计周期的相关环节。将虚拟仪器和传统液压测试平台相连，将计算机所采集到的数据进行分析，并将结果分享给其他用户，有利于大幅度提高生产效率。LabVIEW中的VI把计算机元件（如：微处理器，内存卡，显示器等）和仪器硬件（如：A/D转换器、D/A转换器、定时器、数字I/O等）高效的融合在一起，通过软件程序对所采集的数据进行分析处理。典型的VI系统如图11所示。
图11 典型的VI系统
1.2.2 虚拟仪器结构的几种形式
GPIB 总线是一种早期的并行总线，是计算机与传统仪器连接的纽带，但是它的传送速度过慢，已逐渐被淘汰，但是一般使用这种总线的仪器它们的保有量较大。只有在考虑到与其他测试系统的兼容性时，才会考虑这种总线方案，一般情况下是极少使用到的。
USB 总线还处于起步阶段，今后可能会应用于一些低端应用上。由于其不能将不同的USB仪器同步，因此它不会被用来测试复杂的仪器。
IEEE1394 总线正处于研发阶段，主要应用于图像传输领域，和USB总线一样，也不能将不同仪器同步，因此也不提倡用来组建复杂的虚拟仪器系统[2]。
VXI 总线问世于1988 年，距今已有三十年历史，它的特点是种类丰富繁多，但缺点是总线的传输速度远远落后于如今计算机总线的传输速度，而且现如今计算机的总线的传输速度还在不断增长，因此这种类型的总线不利于充分利用计算机上丰富的资源，已逐渐被淘汰。
1.2.3 虚拟仪器的优点
虚拟仪器通过软件程序这一关键部分将计算机及其元件与传统仪器硬件结合起来，进而可以发挥计算机强大的数据处理能力，并通过软件将所采集大的数据进行显示、分析处理以及保存和读取。计算机上图形化的前面板就相当于传统仪器的面板，前面板采用计算机强大的图形环境并应用可视化的图形编程语言，进而大大压缩仪器的体积和成本[3]。前面板上具有与传统仪器相似的按钮、量表、指示灯及其他控制和显示元件。实际操作时，操作人员只需轻松地动动鼠标，敲敲键盘就可完成测试工作，极大地简化了测试任务。纵观发展史，液压测量仪器从最开始的模拟仪器到后来的智能仪器再到现如今的虚拟仪器，实现了巨大发展。由于计算机性能每年都在发展，且发展势头迅猛，传统仪器已越来越跟不上它的发展节奏，让仪器厂家获得较高的更新的速率。除上述优点之外，与传统仪器相比，虚拟仪器还有以下几个方面的优势：
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