基于ActiveX技术的压缩机性能测试数据采集模块的封装

　　0　引言

　　制冷压缩机性能测试是检测压缩机性能的重要手段和措施,为制冷压缩机的产品开发、优化设计、质量检测提供了重要的依据。随着压缩机技术的深入研究和快速发展,对压缩机性能测试数据采集系统的采集精度、采集速度和使用灵活性提出了越来越高的技术要求。设计了一个采集精度高、采集速度快、使用灵活方便的数据采集系统,不但要在系统硬件上保证精度要求,还要在软件算法上保证数据采集的准确性。

　　1　系统设计

　　制冷压缩机性能测试实验需要对10个温度测量点、6个压力测量点进行采样。被测量均经传感、变送系统形成1~5 V的标准信号进入数据采集卡。温度传感器采用Pt100,经过筛选后,检测精度为0·3%左右。压力传感器采用PB系列的扩散硅压力变送器,检测精度为0·1%。数据采集卡则选用经济型数据采集卡PCL-813。通过ActiveX技术将硬件端口访问功能、最优化分段最小二乘算法、中位值平均软件滤波算法封装在数据采集模块控件中,系统应用程序可以执行控件的属性、方法或事件进行初始化、数据采集和数据处理。数据采集模块系统框图如图1所示。

　　2　传感器线性化处理

　　工控机与传感器组成的数据采样系统既要克服测量电路自身的噪声干扰,还要对传感器的非线性进行矫正。提出了一种适合温度传感器Pt100和压力传感器的在线拟合方法,该方法是一种基于最小二乘法低阶分段曲线拟合来实现整个采集系统的软件线性化处理方法。

　　2. 1　最小二乘法原理

　　最小二乘法的基本原理是:对于采样温度(压力)数字量(0~4 095, 12位A/D) -系统显示温度(压力)值数据(xi, yi), i= 0,1,…,n拟合。拟合函数为：

　　能使偏差δi的平方和最小的函数就是所求的拟合函数。求这个拟合函数需将式(3)分别对a0, a1,…, am求偏导,并令其等于0,这是一个含有m+1个未知数a0, a1,…, am的m+1个方程的方程组。将实验标定数据带入方程组中,即可求解方程组,确定a0,a1,am,…。最终求解的拟合函数为：

　　2. 2　最优化分段最小二乘拟合法的实现

　　利用最小二乘法,对采样温度(压力)数字量-系统显示温度(压力)值关系做多项式拟合的函数式(4),无法准确地表示整个测量范围内的关系,如果在不分段的情况下,拟合函数的阶次较高才能达到精度要求,但是高阶的拟合计算需要用迭代法,运算周期长,系统资源占用大,难以运用于实时数据采集系统中。在研究和实际应用中,采用多项式次数m为1次的不等分法(动态分段)来进行拟合,即根据拟合精度来确定分段位置以达到最优化。这样既可以简化拟合公式,又可以提高拟合精度,只要控制好分段位置,即可达到高精度拟合的要求。分段内采样温度(压力)数字量-系统显示温度(压力)值拟合函数选取: