基于虚拟仪器的通风机性能测试系统

　　引言

　　近年来，随着外转子风机[1]的广泛应用，对品质和性能都提出了更高的要求，尤其是出厂前的综合性能测试越来越受到关注。目前，国内绝大多数厂家对风机性能测试仍采用传统的分立式人工检测，普通的指针式仪器，或使用各种电子测量仪表，从实际使用效果来看，还存在着测试项7不全、测试精度有限、缺少可靠性检测设备、数据管理手段落后等缺点，无法与日益扩大的现代化工业生产相适应。虚拟仪器的出现改变了传统测试仪器的概念，利用虚拟仪器技术可以充分利用计算机的软、硬件资源，把传统仪器的专业化功能软件化，使之与计算机融为一体，在功能、维护、使用和升级等多方面具有传统测试仪器无法比拟的优点。

　　综合考虑当今测试技术发展方向[2]，本文以单片机为下位机硬件核心，提出了基于LabVIEW的风机性能测试系统设计与开发。

　　1测试系统构成

　　整个系统包括3部分：一是以单片机为核心的数据采集和测试系统，即下位机;二是以PC机为主的上位机，软件采用基于图形化编程语言的LabVIEW;三是为了实现上下位机连接的串口通讯环节，采用RS232接口电路。

　　1.1下位机

　　系统下位机结构框图见图1，主要以STC12C5410AD单片机为核心，由测试模块、采样保持电路、A/D转换模块等组成。测试模块包括对外转子风机电参数、转速和振动的快速和准确的测量，各种传感器实现现场物理量到电信号的转换。由于STC12C5410AD的A/D端口只能接受0~5V和0~20mA的电信号，传感器得到的电信号通过适当的电路转换使之变换到规定的范围内，为保证采样的同步性，将这些信号分别输入到采样保持电路，并经A/D转换后输入到单片机中。

　　其中电参数测试模块主要测试的是电压、电流、功率和功率因数这4个参数，而功率和功率因数可以根据得到的电压和电流通过软件算法计算得到，传感器选用的是普通的电压互感器和电流互感器。转速测试模块选用的是光电传感器，振动测试模块选用磁电式速度传感器，利用电磁感应原理将传感器的质量块与壳体的相对速度转换成电压输出。A/D转换模块、算法模块、实时数据存取模块都是在单片机上通过C51语言编程来实现。

　　1.2上位机

　　上位机软件基于LabVIEW开发平台，采用模块化设计理念，实现了电机电参数、转速、振动等测试数据的采集、处理和显示，并具备完善的数据管理功能，可以实现数据查询、数据统计、数据删除以及报表打印等功能，见图2。

　　1.2.1系统工作流程

　　系统的工作流程图见图3。系统软件主程序由测试与数据管理两大部分组成[4-5]，运行主程序后首先选择测试还是数据管理：测试则首先进行参数设定，选择被测电机的型号，设置此型号的合格电机的标准参数。为了对测试数据进行有效的管理，在测试之前操作人员对各台电机进行编号，设定完测试日期与人员之后开始测试。具体的测试方式又分为全检和抽检两大类，对采集进来的数据进行计算分析，判断合格与否;管理则直接选择相应的管理功能，主要实现数据存储，对历史测试数据进行查询、统计和删除以及报表打印等功能;退出系统则选择退出功能。