基于虚拟仪器软件的液压测试系统设计

　　引 言

　　由于液压传动具有效率高, 易于实现直线运动, 速度刚度大, 配置柔性好, 动力传输和控制方便等特点, 因此在工程机械中得到了广泛的应用。但由于流体本身存在连续性和静压传递的均匀性, 故很难判断液压系统故障的因果关系, 再加上液压系统的故障具有“扩散性”, 系统中的一个元件发生故障, 则会导致一系列元件的损坏与故障,, 这些均给故障诊断和状态检测带来了困难。因此, 单凭感官、经验和传统的监测方法来进行故障的诊断, 既费时又费力,而且准确率不高。如何实现对液压系统的在线监测以保证这些设备平稳而高效的运转, 就变成了摆在工程技术人员面前的一道难题。为了解决上述问题, 本文应用虚拟仪器设计思想, 通过软硬件技术结合, 对液压测试系统进行了研究, 在此基础上, 应用数据采集和信号处理技术, 实现了对各种模拟信号的采集与处理。

　　1 虚拟仪器技术

　　虚拟技术、计算机通讯技术及网络技术是信息技术最重要的组成部分, 它们被称为 21 世纪科学技术中的三大核心技术。20 世纪 80 年代首先在美国兴起和发展起来的虚拟仪器 (Virtual Instrument,简称 VI)技术是虚拟技术领域中的核心部分, 因此它已成为发达国家研究开发的热点技术之一。

　　虚拟仪器是指通过应用程序将通用计算机与功能化模块硬件结合起来, 用户可以通过友好的图形界面来操作计算机, 从而完成对被测试量的采集、分析、判断、显示、数据存储等任务的测控系统,如图 1 所示。

　　虚拟仪器技术将计算机资源与仪器硬件的测控能力结合起来, 实现了仪器的功能运作。它的应用程序将可选用硬件(如 GPIB、VXI、RS- 232、DAQ)与可重复使用源码库函数等软件相结合, 实现了模块间的通信、定时与触发功能。虚拟仪器是日益发展中的计算机硬件与软件以及总线技术在向其它领域密集渗透的过程中, 与测试技术及仪器仪表技术密切结合后孕育出来的成果。

　　虚拟仪器技术的主要特点如下:

　　(1) 它是一种功能意义上而非物理意义上的仪器。VI 通过硬件接口和仪器驱动实现了与测控设备的硬件通信, 并将信号采集、分析与处理等结合于一体。虚拟仪器体现了“软件就是仪器”的现代化仪表发展理念;

　　(2) 虚拟仪器具有图形化用户界面, 可体现“所见即所得”的设计思想。在各种虚拟仪器中, 传统仪器的控制面板都有可能被相应设置选项及结果输出控制的软面板所取代;

　　(3) 虚拟仪器采用了模块化结构, 系统具有良好的开放性和可扩展性。虚拟仪器软件的开发是基于模块化的设计思想, 并大量运用动态链接库、类库和函数库, 其代码具有良好的可重复性。一个 VI往往由多个子 VI 组成, 一个 VI 既可以作为虚拟仪器系统中的主控模块, 又可以为其它 VI 所调用;