基于LabVIEW的虚拟微孔钻削力测试仪的设计与实现

　　由于电子技术、计算机技术和网络技术的高速发展,及其在电子测量技术与仪器领域中的应用,新的测试理论、方法、领域以及新的仪器结构的不断出现,电子测量仪器的功能和作用也发生了质的变化。

　　虚拟仪器是当今计算机辅助测控领域中的一项重要技术。它以计算机为统一的硬件平台,在其中配以具有测试和控制功能并可实现数据交换的模块化硬件接口卡,辅以具有测试仪器功能且形象逼真的软件模块,通过系统管理软件的统一指挥调度来实现传统测试仪器的功能。与传统仪器相比,虚拟仪器在智能化程度、处理能力、性能价格比、可操作性等方面都具有明显的技术优势。

　　本文利用图形化虚拟仪器编程软件Lab2VIEW7·0开发了基于虚拟仪器技术的虚拟微孔钻削力测试仪。该仪器具有数据采集、数据存储、数据实时显示、历史数据再现、数字滤波、频谱分析、文件后处理等功能,用软件编程改造了测试系统,实现了部分硬件设备所具有的功能。该软件可打包生成扩展名为·EXE的可执行文件,脱离Lab2VIEW环境也能正常工作。

　　1　硬件设计

　　本仪器被测对象为微孔钻削力。由轴向力和扭矩两路信号组成,针对被测信号的特点,对虚拟仪器硬件测试平台的选择如下:

　　1·1　传感器

　　常用的切削测力仪有电阻应变片式和压电式两种[1],本文采用的是自制的电阻应变片式钻削测力仪,可同时测量轴向力和扭矩两路信号。

　　1·2　动态电阻应变仪

　　实验使用的是YD-21型动态电阻应变仪。使用了电阻应变仪的两路通道,分别用于接收轴向力和扭矩信号,电阻应变仪输出的是电压信号,放大的电压大小和极性可满足数据采集卡的信号要求。同时,还实现了对信号调理的功能.

　　1·3　数据采集卡

　　本系统所采用的数据采集卡是NI公司生产的PCI系列6013数据采集卡。具有16位PCI总线;16位模拟输入分辨率;可具有200KHz的A/D采样率; 16个单端或8个差分双端的模拟输入通道(A/D);输入量程为±10V; 8个数字I/O通道;具有两路DAQ - STC定时器/计数器(24位,20MHz);数字触发。

　　在PCI6013的使用中,测量系统和信号源之间可以有两种不同的信号连接方式:差分方式(dif2ferentia,l DIFF)和非参考单端方式(nonreferencedsingle-ended, NRSE)。连接方式与信号源性质有关。经分析,电阻应变仪属于有地源,输出信号的电压小于1V,且实验系统对数据精度要求很高,认为差分测试系统能够满足实验要求,是一种理想的信号连接方式。根据实验需要,选择了PCI6013的两路通道,分别测量轴向力和扭矩信号。