CN101187693A - 基于虚拟仪器的电机性能自动测试系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于虚拟仪器的电机性能自动测试系统及其工作方法，其特征在于它是由参数预置部分、数据采集部分及包含有装有测试软件的微机数据管理模块的数据显示部分组成。本发明的工作方法：(1)参数预置、(2)数据采集、(3)信号调理、(4)数据比较、(5)结果显示。本发明的优越性在于：能自动完成被测电机的起、停，自动采集测试数据，自动进行数据处理及参数计算；整个测试过程可由计算机的程序控制，故只要改变计算机的程序，就可以改变测试的各项目的测试功能；数据采集速度快，保证被测试数据采样的同时性，消除了人工读数引起的误差；测试精度高，重复性好，可节省大量的时间和人力，大大提高了测试效率，并且可靠性高。
Description
(一)技术领域：
本发明属于虚拟技术领域，特别是一种基于虚拟仪器的电机性能自动测试系统及其工作方法。
(二)背景技术：
电机是实现机电能量转换或改变电能特性的最主要机械。近年来，随着国民经济的飞速发展，各行各业对电机的需求量日益增加，并且对电机产品在性能和质量上都提出了更高的指标。测试系统的选择是否合理直接关系到成型电机性能的好坏，如何采用合适的测试系统准确测试各种电机的相关性能，通过分析测试过程的数据，然后判定产品性能的优劣，从而改进相关的生产工艺，已经成为人们关注的热点。目前已研究的电机测试装置主要有普通的指针式仪表、各种电子测量仪表和智能检测仪表等。这些方法各有利弊，主要存在重复性差、对实验过程中的读数和数据处理同步性差、测量仪器的功能全部是以硬件或是固化的软件的形式存在，缺乏灵活性等缺点。虚拟仪器是通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合为一体，它把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量及控制能力结合起来成为一个系统，通过软件实现对数据的实时显示、存储及分析处理。因此，将虚拟仪器技术应用于电机性能的测试系统是电机自动测试领域中的一个重要方向。
(三)发明内容：
本发明的目的在于提供一种电机性能自动测试系统及其工作方法，它是将最新的虚拟仪器技术应用于电机性能测试系统中，这种将测试仪器内嵌入计算机的测试装置能够在瞬间快速捕捉被测信号，在极短的时间内能完成工作量极大的数据处理任务，而且可以控制测量过程，记录与显示测量结果，最后确定电机性能的好坏。
本发明的技术方案：一种基于虚拟仪器的电机性能自动测试系统，其特征在于它是由参数预置部分、数据采集部分及包含有装有测试软件的微机数据管理模块的数据显示部分组成；所说的参数预置部分的输入端与被测电机同轴连接，输出端连接微机数据管理模块；数据采集部分的输入端与被测电机的输出端相连，其输出端同样与微机数据管理模块相连，并与预置参数进行分析比较，最后将比较结果通过数据显示部分显示出来。
上述所说的参数预置部分是由电源、测功机、传感器、A/D转换器以及微机组成，传感器采集测功机的电压、电流及转速信号，再经高精度A/D转换器进行模数转换，然后通过微机实现这些参数信号的实时采集和处理，最后将测定的结果记录到微机数据管理模块的数据库中。
上述所说的数据采集部分是由电压、电流、速度传感器、信号调理模块、数据采集卡以及微机组成；电流、电压和速度传感器采集被测电机的待测参数信号，通过调理电路对其进行预滤波、隔离、放大及滤波处理，并转化为数据采集卡所能够接受的数值范围，然后通过微机实现电流和温电压和转速信号的实时采集和处理，最后同样将测定的电压、电流和转速数值记录到微机数据管理模块的数据库中。
上述所说的数据显示部分是由计算机显示及示波器显示装置组成；前端采集到的信号经过数据模块的处理和分析比较后通过计算机的显示屏及示波器显示并比对。
上述所说的基于虚拟仪器的电机性能自动测试系统的工作方法，其特征在于它包括以下工作步骤：
(1)参数预置：利用传感器对测功机参数信号进行采集，将所得的电压、电流和转速数值记录在相应的数据库中；
(2)数据采集：通过电压、电流和速度传感器对已经稳定的被测电机的对应信号进行采集和缩放；
(3)信号调理：将采集的信号送入调理信号电路，进行隔离、放大、线性化等处理，然后通过数据采集卡将数据送入数据管理模块；
(4)数据比较及处理：将采集到的被测电机的信号经过分析处理并与预置参数进行比较；
(5)结果显示：将比较后的结果在计算上显示，依此来判断电机性能各个指标是否满足要求。
上述所说的步骤(4)中的数据比较及处理包括数据处理和数据比较两个部分，具体为：(1)数据处理部分对外部预置参数信号和采集信号作相应处理，并建立数据库进行储存；(2)数据比较部分对实时采集的电压、电流和转速信号与预置的达标参数值相比较。
本发明的工作原理为：通过外部硬件设备及计算机软件编程实现对测功机电压、电流和转速信号的实时采集和处理，将所得的电压、电流和转速数值记录在相应的数据库中，这样就给出了预置参数，同时可以在计算机上进行显示；然后通过电压、电流和速度传感器对已经稳定的被测电机的对应信号进行采集和缩放，使其控制在信号调理模块可以接受的范围之内，经过调理后通过数据采集卡将数据送入数据管理模块，整个数据处理过程都是由虚拟仪器来完成的，经过分析处理并与预置参数进行比较，最后将结果通过了友好的人机界面在计算上显示，依此来判断电机性能各个指标是否满足要求。
本发明的优越性在于：1、能自动完成被测电机的起、停，自动采集测试数据，自动进行数据处理及参数计算；2、整个测试过程可由计算机的程序控制，故只要改变计算机的程序，就可以改变测试的各项目的测试功能；3、数据采集速度快，保证被测试数据采样的同时性，消除了人工读数引起的误差；4、测试精度高，重复性好，可节省大量的时间和人力，大大提高了测试效率，并且可靠性高。
(四)附图说明
附图1为本发明所涉一种基于虚拟仪器的电机性能自动测试系统的整体结构框图。
附图2为本发明所涉一种基于虚拟仪器的电机性能自动测试系统的工作原理框图。
附图3为本发明所涉一种基于虚拟仪器的电机性能自动测试系统中的参数预置部分结构框图。
附图4为本发明所涉一种基于虚拟仪器的电机性能自动测试系统中的数据采集部分中电压信号调理模块电路结构图。
附图5为本发明所涉一种基于虚拟仪器的电机性能自动测试系统中的数据采集部分中电流信号调理模块电路结构图。
附图6为本发明所涉一种基于虚拟仪器的电机性能自动测试系统的软件实现流程图。
(五)具体实施方式：
实施例：一种基于虚拟仪器的电机性能自动测试系统(见图1、2)其特征在于它是由参数预置、数据采集和数据显示三部分组成；所说的参数预置部分的输入端与被测电机同轴连接，输出端连接危机数据管理模块；数据采集部分的输入端与被测电机的输出端相连，其输出端同样与微机数据管理模块相连，并与预置参数进行分析比较，最后将比较结果通过数据显示部分显示出来。
上述所说的参数预置部分(见图3)包括电源、测功机、传感器、A/D转换器以及微机，参数预置部分通过传感器采集测功机的电压、电流及转速信号，再经高精度A/D转换器进行模数转换，然后通过计算机虚拟编程软件实现这些参数信号的实时采集和处理，最后将测定的结果记录到微机数据管理模块的数据库中；这里的测功机采用ABB公司生产的QABP90L2A型鼠笼式异步电动机，其额定参数如下：额定功率：2.2KW，额定电流：4.8A，额定转矩：7N.m，额定频率：50Hz，额定电压：380V，工作频率：0-50，50-100Hz。
上述所说的数据采集部分(见图4、5)包括：电压、电流、速度传感器、信号调理模块、数据采集卡以及计算机；利用电流、电压和速度传感器采集被测电机的待测参数信号，将采集到的信号经过调理电路对其进行预滤波、隔离、放大及滤波处理等，并转化为数据采集卡所能够接受的数值范围，然后通过计算机软件编程实现电流和温电压和转速信号的实时采集和处理，最后同样将测定的电压、电流和转速数值记录到微机数据管理模块的数据库中；在调理电路中，分压电路(见图4)采用MΩ级的精密电阻R1和Rp串联进行分压，其中小阻值电位器Rp用于实现微调增益的功能，分压之后的信号经由运放LM358搭建的二阶低通RC预滤波电路滤掉高频干扰噪声，滤波后的信号送至隔离放大器AD215进行信号的隔离，隔离放大后的信号再经由运放LM358搭建的二阶低通RC再滤波电路滤掉噪声和纹波干扰，最后送至数据采集卡进行采样；分流电路(见图5)利用运算放大器LM358、R1、Rf搭建一个电流/电压转换电路，运放输出电压Uout为Iin*Rf，通过调整Rf的阻值的大小来调节该回路的增益，预滤波、隔离放大器和再滤波电路和电压信号调理电路相同，最后送至数据采集卡进行采样。
上述所说的数据显示部分包括：计算机显示和示波器显示装置；采集到信号经过数据模块的处理和分析比较后通过计算机的显示屏显示出来，被测电机的一些参数经过采集、调理通过示波器将其显示出来，其目的是为了和计算机所显示的结果进行对比。
上述所说的数据显示部分的装有测试软件(见图6)的微机数据管理模块是由数据处理和数据比较两个部分组成；数据处理部分主要是对外部预置参数信号和采集信号作相应处理，并建立数据库进行储存；数据比较部分主要是对实时采集的电压、电流和转速信号与预置的参数值相比较，根据比较结果判断电机的一些参数是否达标。
上述所说的基于虚拟仪器的电机性能自动测试系统(见图1、2)的工作方法，其特征在于它包括以下工作步骤：
(1)参数预置：利用传感器对测功机参数信号进行采集，将所得的电压、电流和转速数值记录在相应的数据库中；
(2)数据采集：通过电压、电流和速度传感器对已经稳定的被测电机的对应信号进行采集和缩放；
(3)信号调理：将采集的信号送入调理信号电路，进行隔离、放大、线性化等处理，然后通过数据采集卡将数据送入数据管理模块；
(4)数据比较：将采集到的被测电机的信号经过分析处理并与预置参数进行比较；
(5)结果显示：将比较后的结果在计算上显示，依此来判断电机性能各个指标是否满足要求。
Claims (6)
1.一种基于虚拟仪器的电机性能自动测试系统，其特征在于它是由参数预置部分、数据采集部分及包含有装有测试软件的微机数据管理模块的数据显示部分组成；所说的参数预置部分的输入端与被测电机同轴连接，输出端连接微机数据管理模块；数据采集部分的输入端与被测电机的输出端相连，其输出端同样与微机数据管理模块相连，并与预置参数进行分析比较，最后将比较结果通过数据显示部分显示出来。
2.根据权利要求1所说的一种基于虚拟仪器的电机性能自动测试系统，其特征在于所说的参数预置部分是由电源、测功机、传感器、A/D转换器以及微机组成，传感器采集测功机的电压、电流及转速信号，再经高精度A/D转换器进行模数转换，然后通过微机实现这些参数信号的实时采集和处理，最后将测定的结果记录到微机数据管理模块的数据库中。
3.根据权利要求1所说的一种基于虚拟仪器的电机性能自动测试系统，其特征在于所说的数据采集部分是由电压、电流、速度传感器、信号调理模块、数据采集卡以及微机组成；电流、电压和速度传感器采集被测电机的待测参数信号，通过调理电路对其进行预滤波、隔离、放大及滤波处理，并转化为数据采集卡所能够接受的数值范围，然后通过微机实现电流和温电压和转速信号的实时采集和处理，最后同样将测定的电压、电流和转速数值记录到微机数据管理模块的数据库中。
4.根据权利要求1所说的一种基于虚拟仪器的电机性能自动测试系统，其特征在于所说的数据显示部分是由计算机显示及示波器显示装置组成；前端采集到的信号经过数据模块的处理和分析比较后通过计算机的显示屏及示波器显示并比对。
5.一种由权利要求1所说的基于虚拟仪器的电机性能自动测试系统的工作方法，其特征在于它包括以下工作步骤：
(1)参数预置：利用传感器对测功机参数信号进行采集，将所得的电压、电流和转速数值记录在相应的数据库中；
(2)数据采集：通过电压、电流和速度传感器对已经稳定的被测电机的对应信号进行采集和缩放；
(3)信号调理：将采集的信号送入调理信号电路，进行隔离、放大、线性化等处理，然后通过数据采集卡将数据送入数据管理模块；
(4)数据比较及处理：将采集到的被测电机的信号经过分析处理并与预置参数进行比较；
(5)结果显示：将比较后的结果在计算上显示，依此来判断电机性能各个指标是否满足要求。
6.根据权利要求5所说的一种基于虚拟仪器的电机性能自动测试系统的工作方法，其特征在于所说的步骤(4)中的数据比较及处理包括数据处理和数据比较两个部分，具体为：(1)数据处理部分对外部预置参数信号和采集信号作相应处理，并建立数据库进行储存；(2)数据比较部分对实时采集的电压、电流和转速信号与预置的达标参数值相比较。
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